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老齐 · 更新于 2018-11-28 11:00:43

语句(3)

循环,也是现实生活中常见的现象,我们常说日复一日,就是典型的循环。又如:日月更迭,斗转星移,无不是循环;王朝更迭;子子孙孙,繁衍不息,从某个角度看也都是循环。

编程语言就是要解决现实问题的,因此也少不了要循环。

在 Python 中,循环有一个语句:for 语句。

其基本结构是:

for 循环规则:
    操作语句

从这个基本结构看,有着同 if 条件语句类似的地方:都有冒号;语句块都要缩进。是的,这是不可或缺的。

简单的 for 循环例子

前面介绍 print 语句的时候,出现了一个简单例子。重复一个类似的:

>>> hello = "world"
>>> for i in hello:
...     print i
... 
w
o
r
l
d

这个 for 循环是怎么工作的呢?

  1. hello 这个变量引用的是"world"这个 str 类型的数据
  2. 变量 i 通过 hello 找到它所引用的对象"world",因为 str 类型的数据属于序列类型,能够进行索引,于是就按照索引顺序,从第一字符开始,依次获得该字符的引用。
  3. 当 i="w"的时候,执行 print i,打印出了字母 w,结束之后循环第二次,让 i="e",然后执行 print i,打印出字母 e,如此循环下去,一直到最后一个字符被打印出来,循环自动结束。注意,每次打印之后,要换行。如果不想换行,怎么办?参见《语句(1)》中关于 print 语句。

因为可以也通过使用索引(偏移量),得到序列对象的某个元素。所以,还可以通过下面的循环方式实现同样效果:

>>> for i in range(len(hello)):
...     print hello[i]
... 
w
o
r
l
d

其工作方式是:

  1. len(hello)得到 hello 引用的字符串的长度,为 5
  2. range(len(hello),就是 range(5),也就是[0, 1, 2, 3, 4],对应这"world"每个字母索引,也可以称之为偏移量。这里应用了一个新的函数 range(),关于它的用法,继续阅读,就能看到了。
  3. for i in range(len(hello)),就相当于 for i in [0,1,2,3,4],让i依次等于 list 中的各个值。当 i=0 时,打印 hello[0],也就是第一个字符。然后顺序循环下去,直到最后一个 i=4 为止。

以上的循环举例中,显示了对 str 的字符依次获取,也涉及了 list,感觉不过瘾呀。那好,看下面对 list 的循环:

>>> ls_line
['Hello', 'I am qiwsir', 'Welcome you', '']
>>> for word in ls_line:
...     print word
... 
Hello
I am qiwsir
Welcome you

>>> for i in range(len(ls_line)):
...     print ls_line[i]
... 
Hello
I am qiwsir
Welcome you

range(start,stop[, step])

这个内建函数,非常有必要给予说明,因为它会经常被使用。一般形式是range(start, stop[, step])

要研究清楚一些函数特别是内置函数的功能,建议看官首先要明白内置函数名称的含义。因为在 Python 中,名称不是随便取的,是代表一定意义的。所谓:名不正言不顺。

range

n. 范围;幅度;排;山脉 vi. (在...内)变动;平行,列为一行;延伸;漫游;射程达到 vt. 漫游;放牧;使并列;归类于;来回走动

在具体实验之前,还是按照管理,摘抄一段官方文档的原话,让我们能够深刻理解之:

This is a versatile function to create lists containing arithmetic progressions. It is most often used in for loops. The arguments must be plain integers. If the step argument is omitted, it defaults to 1. If the start argument is omitted, it defaults to 0. The full form returns a list of plain integers [start, start + step, start + 2 step, ...]. If step is positive, the last element is the largest start + i step less than stop; if step is negative, the last element is the smallest start + i * step greater than stop. step must not be zero (or else ValueError is raised).

从这段话,我们可以得出关于 range()函数的以下几点:

  • 这个函数可以创建一个数字元素组成的列表。
  • 这个函数最常用于 for 循环(关于 for 循环,马上就要涉及到了)
  • 函数的参数必须是整数,默认从 0 开始。返回值是类似[start, start + step, start + 2*step, ...]的列表。
  • step 默认值是 1。如果不写,就是按照此值。
  • 如果 step 是正数,返回 list 的最最后的值不包含 stop 值,即 start+istep 这个值小于 stop;如果 step 是负数,start+istep 的值大于 stop。
  • step 不能等于零,如果等于零,就报错。

在实验开始之前,再解释 range(start,stop[,step])的含义:

  • start:开始数值,默认为 0,也就是如果不写这项,就是认为 start=0
  • stop:结束的数值,必须要写的。
  • step:变化的步长,默认是 1,也就是不写,就是认为步长为 1。坚决不能为 0

实验开始,请以各项对照前面的讲述:

>>> range(9)                #stop=9,别的都没有写,含义就是 range(0,9,1)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] #从 0 开始,步长为 1,增加,直到小于 9 的那个数 
>>> range(0,9)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
>>> range(0,9,1)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

>>> range(1,9)              #start=1
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

>>> range(0,9,2)            #step=2,每个元素等于 start+i*step,
[0, 2, 4, 6, 8]

仅仅解释一下 range(0,9,2)

  • 如果是从 0 开始,步长为 1,可以写成 range(9)的样子,但是,如果步长为 2,写成 range(9,2)的样子,计算机就有点糊涂了,它会认为 start=9,stop=2。所以,在步长不为 1 的时候,切忌,要把 start 的值也写上。
  • start=0,step=2,stop=9.list 中的第一个值是 start=0,第二个值是 start+1step=2(注意,这里是 1,不是 2,不要忘记,前面已经讲过,不论是 list 还是 str,对元素进行编号的时候,都是从 0 开始的),第 n 个值就是 start+(n-1)step。直到小于 stop 前的那个值。

熟悉了上面的计算过程,看看下面的输入谁是什么结果?

>>> range(-9)

我本来期望给我返回[0,-1,-2,-3,-4,-5,-6,-7,-8],我的期望能实现吗?

分析一下,这里 start=0,step=1,stop=-9.

第一个值是 0;第二个是 start+1*step,将上面的数代入,应该是 1,但是最后一个还是 -9,显然出现问题了。但是,Python 在这里不报错,它返回的结果是:

>>> range(-9)
[]
>>> range(0,-9)
[]
>>> range(0)
[]

报错和返回结果,是两个含义,虽然返回的不是我们要的。应该如何修改呢?

>>> range(0,-9,-1)
[0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8]
>>> range(0,-9,-2)
[0, -2, -4, -6, -8]

有了这个内置函数,很多事情就简单了。比如:

>>> range(0,100,2)
[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98]

100 以内的自然数中的偶数组成的 list,就非常简单地搞定了。

思考一个问题,现在有一个列表,比如是["I","am","a","Pythoner","I","am","learning","it","with","qiwsir"],要得到这个 list 的所有序号组成的 list,但是不能一个一个用手指头来数。怎么办?

请沉思两分钟之后,自己实验一下,然后看下面。

>>> pythoner
['I', 'am', 'a', 'pythoner', 'I', 'am', 'learning', 'it', 'with', 'qiwsir']
>>> py_index = range(len(pythoner))     #以 len(pythoner)为 stop 的值
>>> py_index
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

再用手指头指着 Pythoner 里面的元素,数一数,是不是跟结果一样。

例:找出 100 以内的能够被 3 整除的正整数。

分析:这个问题有两个限制条件,第一是 100 以内的正整数,根据前面所学,可以用 range(1,100)来实现;第二个是要解决被 3 整除的问题,假设某个正整数 n,这个数如果能够被 3 整除,也就是 n%3(% 是取余数)为 0.那么如何得到 n 呢,就是要用 for 循环。

以上做了简单分析,要实现流程,还需要细化一下。按照前面曾经讲授过的一种方法,要画出问题解决的流程图。

下面写代码就是按图索骥了。

代码:

#! /usr/bin/env python
#coding:utf-8

aliquot = []

for n in range(1,100):
    if n%3 == 0:
        aliquot.append(n)

print aliquot

代码运行结果:

[3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54, 57, 60, 63, 66, 69, 72, 75, 78, 81, 84, 87, 90, 93, 96, 99]

上面的代码中,将 for 循环和 if 条件判断都用上了。

不过,感觉有点麻烦,其实这么做就可以了:

>>> range(3,100,3)
[3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54, 57, 60, 63, 66, 69, 72, 75, 78, 81, 84, 87, 90, 93, 96, 99]

能够用来 for 的对象

所有的序列类型对象,都能够用 for 来循环。比如:

>>> name_str = "qiwsir"
>>> for i in name_str:  #可以对 str 使用 for 循环
...     print i,
...                     
q i w s i r

>>> name_list = list(name_str)
>>> name_list
['q', 'i', 'w', 's', 'i', 'r']
>>> for i in name_list:     #对 list 也能用
...     print i,
... 
q i w s i r

>>> name_set = set(name_str)    #set 还可以用
>>> name_set
set(['q', 'i', 's', 'r', 'w'])
>>> for i in name_set:
...     print i,
... 
q i s r w

>>> name_tuple = tuple(name_str)
>>> name_tuple
('q', 'i', 'w', 's', 'i', 'r')
>>> for i in name_tuple:        #tuple 也能呀
...     print i,
... 
q i w s i r

>>> name_dict={"name":"qiwsir","lang":"python","website":"qiwsir.github.io"}
>>> for i in name_dict:             #dict 也不例外,这里本质上是将字典的键拿出来,成为序列后进行循环
...     print i,"-->",name_dict[i]
... 
lang --> Python
website --> qiwsir.github.io
name --> qiwsir

在用 for 来循环读取字典键值对上,需要多说几句。

有这样一个字典:

>>> a_dict = {"name":"qiwsir", "lang":"python", "email":"qiwsir@gmail.com", "website":"www.itdiffer.com"}

曾记否?在《字典(2)》中有获得字典键、值的函数:items/iteritems/keys/iterkeys/values/itervalues,通过这些函数得到的是键或者值的列表。

>>> for k in a_dict.keys():
...     print k, a_dict[k]
... 
lang python
website www.itdiffer.com
name qiwsir
email qiwsir@gmail.com

这是最常用的一种获得字典键/值对的方法,而且效率也不错。

>>> for k,v in a_dict.items():
...     print k,v
... 
lang python
website www.itdiffer.com
name qiwsir
email qiwsir@gmail.com

>>> for k,v in a_dict.iteritems():
...     print k,v
... 
lang python
website www.itdiffer.com
name qiwsir
email qiwsir@gmail.com

这两种方法也能够实现同样的效果,但是因为有了上面的方法,一般就少用了。但是,用也无妨,特别是第二个 iteritems(),效率也是挺高的。

但是,要注意下面的方法:

>>> for k in a_dict.keys():
...     print k, a_dict[k]
... 
lang python
website www.itdiffer.com
name qiwsir
email qiwsir@gmail.com

这种方法其实是不提倡的,虽然实现了同样的效果,但是效率常常是比较低的。切记。

>>> for v in a_dict.values():
...     print v
... 
python
www.itdiffer.com
qiwsir
qiwsir@gmail.com

>>> for v in a_dict.itervalues():
...     print v
... 
python
www.itdiffer.com
qiwsir
qiwsir@gmail.com

单独取 values,推荐第二种方法。


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