Dieser Artikel stellt hauptsächlich die Verwendung der for-Schleife in Python vor. Er stammt aus der technischen Dokumentation der offiziellen IBM-Website. Freunde in Not können auf
for-Schleife
Im vorherigen Artikel dieser Reihe, „Python erkunden, Teil 5: Programmieren in Python“, wurden if-Anweisungen und while-Schleifen, zusammengesetzte Anweisungen und die entsprechende Einrückung von Python-Anweisungen zur Kennzeichnung verwandter Blöcke des Python-Codes besprochen. Der Artikel endet mit einer Einführung in die Python-for-Schleife. Da die for-Schleife hinsichtlich ihrer Verwendung und Funktion jedoch mehr Aufmerksamkeit verdient, wird diese Schleife in diesem Artikel separat behandelt. Die for-Schleife verfügt über eine einfache Syntax, die es Ihnen ermöglicht, ein einzelnes Element aus einem Containerobjekt zu extrahieren und bestimmte Operationen daran auszuführen. Einfach ausgedrückt: Mit einer for-Schleife iterieren Sie über die Elemente in einer Sammlung von Objekten. Eine Sammlung von Objekten kann ein beliebiger Python-Containertyp sein, einschließlich der im vorherigen Artikel besprochenen Tupel-, String- und Listentypen. Aber die Container-Metapher ist wirkungsvoller als diese drei Typen. Metaphern umfassen andere Sequenztypen wie Wörterbuch und Menge, die in zukünftigen Artikeln besprochen werden. Aber bitte warten! Und noch mehr: For-Schleifen können verwendet werden, um über jedes Objekt zu iterieren, das die Iterationsmetapher unterstützt, was For-Schleifen sehr nützlich macht. Listing 1 zeigt die grundlegende Syntax einer for-Schleife und demonstriert außerdem die Verwendung von continue- und break-Anweisungen in einer for-Schleife.Listing 1. Pseudocode für eine for-Schleife
for item in container: if conditionA: # Skip this item continue elif conditionB: # Done with loop break # action to repeat for each item in the container else: # action to take once we have finished the loop.
Listing 2. for-Schleife und Tupel
>>> t = (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) >>> count = 0 >>> for num in t: ... count += num ... else: ... print count ... 45 >>> count = 0 >>> for num in t: ... if num % 2: ... continue ... count += num ... else: ... print count ... 20
Listing 3. for-Schleifen und String
>>> st = "Python Is A Great Programming Language!" >>> for c in st: ... print c, ... P y t h o n I s A G r e a t P r o g r a m m i n g L a n g u a g e ! >>> count = 0 >>> for c in st: ... if c in "aeiou": ... count += 1 ... else: ... print count ... 10 >>> count = 0 >>> for c in st.lower(): ... if c in "aeiou": ... count += 1 ... else: ... print count ... 12
Listing 4. for-Schleife und Liste Nachdem ich es schon oft gesehen habe, scheint dieses Beispiel zu einfach zu sein. Aber hier ist ein Teil der Sache: Die Verwendung einer for-Schleife macht es sehr einfach, jedes Element im Container zu verarbeiten, sogar eine Liste, die eine Vielzahl unterschiedlicher Objekte enthält. Dieses Beispiel durchläuft alle Elemente in einer Python-Liste und gibt jedes Element und seinen entsprechenden Python-Typ in einer separaten Zeile aus.
Iteration und veränderliche Container
Python list 是一个可变序列,提供了一种令人好奇的可能性:for 循环主体可以修改其正在迭代的 list。正如您可能认为的,这样并不好,如果进行此操作,Python 解释器将无法很好地工作,如清单 5 所示。
清单 5. 在 for 循环中修改容器
>>> mylist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] >>> for item in mylist: ... if item % 2: ... mylist.insert(0, 100) ... ^CTraceback (most recent call last): File "<stdin>", line 3, in ? KeyboardInterrupt >>> print mylist [100, ...., 100, 100, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] # Many lines deleted for clarity >>> mylist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] >>> for item in mylist[:]: ... if item % 2: ... mylist.insert(0, 100) ... >>> print mylist [100, 100, 100, 100, 100, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
本例中的第一个 for 循环只要在原始 list 中发现奇数,它就在 list 的开始插入数值 100。当然,这是一种演示此问题的不同寻常的方式,但却非常好。一旦在三个点的 Python 提示后按 Enter 键,Python 解释器就处于无限循环的混乱中。要停止这种混乱,必须通过按 Ctrl-C(其在 Python 输出中显示为 ^C)来中断进程,然后会出现 KeyboardInterrupt 异常。如果打印出修改的 list,将看到 mylist 现在包含大量的值为 100 的元素(新元素的准确数量取决于您中断循环的速度)。
本例中的第二个 for 循环演示了如何避免此问题。使用切片运算符创建原始 list 的副本。现在 for 循环将迭代该副本,而对原始 list 进行修改。最终的结果是修改后的原始 list,它现在以五个值为 100 的新元素开始。
for 循环和序列索引
如果您用过其他编程语言,Python for 循环可能看起来有点儿古怪。您可能认为它更像 foreach 循环。基于 C 的编程语言具有 for 循环,但它的设计目的是对一系列操作执行特定次数。Python for 循环可以通过使用内置的 range 和 xrange 方法来模拟该行为。清单 6 中演示了这两种方法。
清单 6. range 和 xrange 方法
>>> r = range(10) >>> print r [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] >>> type(r) <type 'list'> >>> xr = xrange(10) >>> print xr xrange(10) >>> type(xr) <type 'xrange'>
本例首先演示了 range 方法,它创建一个包含一系列整数的新 list。调用 range 方法的一般形式是提供单个值,用作整数 list 的上限。零为起始值。因此,调用 range(10) 将创建包含整数 0 至 9(包含 9)的 list。range 方法接受起始索引以及步长。所以,调用 range(11,20) 将创建从 11 至 19(包含 19)的整数 list,而调用 range(12, 89, 2) 将创建从 12 至 88 的偶数 list。
由于 xrange 方法也创建整数 list(其使用相同参数),所以它与 range 方法非常相似。但是,xrange 方法仅在需要时才在 list 中创建整数。例如,在清单 6 中,尝试打印出新创建的 xrange 时除了 xrange 的名称,不会显示任何数据。当需要迭代大量整数时,xrange 方法更适用,因为它不会创建极大的 list,那样会消耗大量计算机内存。
清单 7 演示了如何在 for 循环内使用 range 方法来创建整数 1 至 10(包含 10)的乘法表。
清单 7. 创建乘法表
>>> for row in range(1, 11): ... for col in range(1, 11): ... print "%3d " % (row * col), ... print ... 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 7 14 21 28 35 42 49 56 63 70 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 9 18 27 36 45 54 63 72 81 90 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
本例使用两个 for 循环,外面的 for 循环关注乘法表中的每一行,嵌套的 for 循环关注每行内的列。每个循环都迭代包含整数 1 至 10(包含 10)的 list。最里面的 print 语句使用了一个名为 字符串格式化 的新概念来创建格式设置精美的表。字符串格式化是一种非常有用的技术,用于以格式设置精美的布局创建由不同数据类型组成的 string。现在详细信息并不重要,将来的文章中将讲述这些内容(了解 C 编程语言的 printf 方法的任何人都会很熟悉这些内容)。在本例中,字符串格式化指定将从整数创建新 string 且需要保留三个字符来存放该整数(如果该整数小于三个字符,将在左边用空格填补,从而使数据排列整齐)。第二个 print 语句用于打印新行,从而使乘法表中的下一行被打印在新的行中。
range 方法还可用于迭代容器,通过使用适当的索引访问序列中的每一项。要进行此操作,需要包含容器的允许范围索引值的整数 list,这可以通过使用 range 方法和 len 方法来轻松实现,如清单 8 所示。
清单 8. 在 for 循环内索引容器
>>> st = "Python Is A Great Programming Language!" >>> for index in range(len(st)): ... print st[index], ... P y t h o n I s A G r e a t P r o g r a m m i n g L a n g u a g e ! >>> for item in st.split(' '): ... print item, len(item) ... Python 6 Is 2 A 1 Great 5 Programming 11 Language! 9
这个最后的示例演示了如何使用 len 方法作为 range 方法的参数,创建可用于单独访问 string 中每个字符的整数 list。第二个 for 循环还显示了如何将 string 分割为子字符串的 list(使用空格字符来指示子字符串的边界)。for 循环迭代子字符串 list,打印每个子字符串及其长度。
结束语
本文讨论了 Python for 循环并演示了它的一些使用方式。可以将 for 循环与提供迭代器的任何 Python 对象结合使用,这些对象包括 tuple、string 和 list 等内置序列类型。for 循环和 list 序列一起使用时具有强大的功能,您会发现自己在许多情况中都要使用它们。Python 提供了用于组合这两个概念的简单机制,称为列表理解,将来的文章中将讲述该内容。
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