Содержание
Цикл по переменной
Цикл по переменной (или с параметром) for применяется в том случае, когда прежде выполнения инструкций тела цикла, становится известным количество шагов, которые должен выполнить этот цикл. Название цикла связано с тем, что в заголовке этого цикла всегда используется счетчик. Счетчику (i) присваивается начальное значение (a). В зависимости от языка, на каждом шаге цикла счетчик получает приращение (n, целое или дробное). Цикл заканчивает свою работу, когда значение счетчика приобретает максимально допустимое значение (b), определяемое в условии. Обычно блок-схема цикла изображается с помощью блока “модификация”:
Инструкция for
В python цикл по переменной реализует инструкция for. Синтаксис этой инструкции выглядит необычным образом:
for переменная_счетчик in последовательность:
инструкции_1
[else:
инструкции_2]
Дело в том, что цикл for в python предназначен для обхода последовательностей (англ. sequence) любого итерируемого типа.
Последовательность в for можно определять явно или использовать по имени. Приведем пример, в котором последовательность определяется явно.
Задача 1. Вывести на экран все степени числа 2 от 1 до 10.
p = 1
for i in (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10):
p *= 2
print('2 ^{:>3} = {:>4}'.format(i, p))
Вывод
2 ^ 1 = 2 2 ^ 2 = 4 2 ^ 3 = 8 2 ^ 4 = 16 2 ^ 5 = 32 2 ^ 6 = 64 2 ^ 7 = 128 2 ^ 8 = 256 2 ^ 9 = 512 2 ^ 10 = 1024
На каждом шаге цикла переменная i поочередно принимает все значения элементов последовательности. Когда будет передано значение последнего элемента последовательности, итерации прекратятся и цикл завершит свою работу.
Так же, как и цикл while, инструкция цикла for имеет необязательный блок else.
Функция range()
Чтобы расширить применение цикла for на задачи не относящиеся к обработке последовательностей и, тем самым, сделать его более универсальным, в python разработан класс range. Его назначение создавать произвольные целочисленные последовательности в виде прогрессий. Хотя в python и принято причислять range к типу последовательностей, но, на самом деле, последовательности, созданные range(), не являются таковыми. Дело в том, что range определяет только правила построения последовательности, сами же элементы в памяти не сохраняются.
range(), может быть использована как основа для создания настоящих последовательностей.Функция range() может применяться с одним, двумя или тремя аргументами:
-
range(a)– создается последовательность от0доa - 1–[0, a-1](a– не входит); -
range(a, b)– создается последовательность отaдоb–[a, b)(b– не входит); -
range(a, b, n)– создается последовательность отaдоb–[a, b)с шагомn(b– не входит, шаг может быть отрицательным).
for и функции range() приведены ниже:
for j in range(10):
print(j, end=' ')
print()
for j in range(10, 100, 10):
print(j, end=' ')
print()
for j in range(100, 50, -5):
print(j, end=' ')
Вывод
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55
Рассмотрим пример из учебника.
Задача 2. Дано целое n и действительное a. Вычислить an (целую степень действительного числа).
a = float(input('a = '))
n = int(input('n = '))
p = 1
for i in range(n):
p = p * a
else:
print('{:}^{:} = {:.5f}'.format(a, n, p))
Вывод
a = 2.1 n = 5 2.1^5 = 40.84101
Блок-схема
В данной программе значение счетчика не используется. Переменная цикла i проходит по всем элементам последовательности от 0 до n-1. В результате, цикл сделает n итераций и мы получим искомое значение степени.
range(). Если вы измените в текущей итерации значение счетчика, то вы измените только копию элемента последовательности, а не сам его элемент. Количество шагов цикла зависит только от количества элементов в последовательности и равно этому значению.Часто значение счетчика используется в теле цикла для изменения какой-либо величины. Приведем пример с черепахой. В этой программе значение счетчика используется для изменения радиуса окружности на каждой итерации.
Задача 3. Построить в центре холста n разноцветных окружностей с общим центром так, чтобы окружность меньшего радиуса находилась поверх окружности с большим радиусом. Радиус r самой большой окружности ввести с клавиатуры.
import turtle as t
from random import random, seed
##################### Параметры холста ######################
seed()
w = t.Screen()
w.reset()
w.title('Окружности')
w.bgcolor('black')
w.setup(width = 600, height = 600, startx = -10, starty = 10)
#################### Параметры черепахи #####################
t.speed(10)
t.hideturtle()
###################### Решение задачи #######################
r = int(input('r = ')) # Радиус самой большой окружности
n = int(input('n = ')) # Количество окружностей
t.up()
t.goto(0, -r) # Устанавливаем по центру
t.down()
for i in range(n):
R = random()
G = random()
B = random()
t.fillcolor(R, G, B)
t.begin_fill()
t.circle(r - 30 * i) # Рисуем окружность
t.end_fill()
t.up() # Переходим к следующей
t.lt(90)
t.fd(30)
t.rt(90)
t.down()
w.exitonclick()
t.mainloop()
Вложенные циклы for
Для вложенных циклов, работающих от счетчика, чаще всего применяется цикл for, так как он представляет эту структуру в более компактной форме. Приведем простой пример.
Задача 4. Вывести таблицу умножения шестнадцатеричных чисел от 1 до 10 (1610).
for i in range(1, 17):
for j in range(1, 17):
print('{:>4X}'.format(i * j), end='')
print()
Вывод
1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 10 2 4 6 8 A C E 10 12 14 16 18 1A 1C 1E 20 3 6 9 C F 12 15 18 1B 1E 21 24 27 2A 2D 30 4 8 C 10 14 18 1C 20 24 28 2C 30 34 38 3C 40 5 A F 14 19 1E 23 28 2D 32 37 3C 41 46 4B 50 6 C 12 18 1E 24 2A 30 36 3C 42 48 4E 54 5A 60 7 E 15 1C 23 2A 31 38 3F 46 4D 54 5B 62 69 70 8 10 18 20 28 30 38 40 48 50 58 60 68 70 78 80 9 12 1B 24 2D 36 3F 48 51 5A 63 6C 75 7E 87 90 A 14 1E 28 32 3C 46 50 5A 64 6E 78 82 8C 96 A0 B 16 21 2C 37 42 4D 58 63 6E 79 84 8F 9A A5 B0 C 18 24 30 3C 48 54 60 6C 78 84 90 9C A8 B4 C0 D 1A 27 34 41 4E 5B 68 75 82 8F 9C A9 B6 C3 D0 E 1C 2A 38 46 54 62 70 7E 8C 9A A8 B6 C4 D2 E0 F 1E 2D 3C 4B 5A 69 78 87 96 A5 B4 C3 D2 E1 F0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 A0 B0 C0 D0 E0 F0 100
Блок-схема
Обратите внимание, что переменные внешнего и вложенного циклов должны иметь разные имена!
Вывод по образцу с помощью for тоже возможен.
Задача 5. Вывести числовой треугольник по образцу:
1 2 1 3 2 1 4 3 2 1 5 4 3 2 1 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 9 8 7 6 5 4 3 2 1
for i in range(1, 11):
for j in range(1, i):
print('{:>3}'.format(i - j), end='')
print()
Вывод см. выше
Здесь длина последовательности, создаваемой функцией range() для вложенного цикла, будет зависеть от значения i на текущей итерации.
Рассмотрим более сложный пример переборного алгоритма реализованного с помощью вложенных for.
Задача 6. Вывести таблицу истинности для логического выражения:
not(a v b) v (a ^ c),
где a, b и c – это логические переменные.
print('{:}{:>3}{:>3}{:>3}'.format('a', 'b', 'c', 'f'))
for a in (0, 1):
for b in (0, 1):
for c in (0, 1):
print('{:}{:>3}{:>3}{:>3}'
.format(a, b, c,
not(a or b) or a and c))
Вывод
a b c f 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1
Как видите, мы оказались правы – переборные циклы выполненные с помощью for выглядят значительно компактнее аналогичных c циклом while.
Заметим, что цикл одного типа может быть вложен в цикл другого типа.
Задача 7. Найти натуральное число от 100 до 1000 с максимальной суммой делителей
max = 0
for j in range(100, 1001):
s = 0
i = 2
while i <= j // 2:
if j % i == 0:
s += i
i += 1
if s > max:
max = s
k = j
else:
print(k)
Вывод
960
Рассмотрим пример с черепахой, которая мостит треугольную плитку на холсте с помощью вложенных циклов for.
Задача 8. Составить программу мощения черепахой равносторонней треугольной плиткой всей площади холста. Размер стороны плитки определить с клавиатуры.
import turtle as t
from math import sqrt
##################### Параметры холста ######################
w = t.Screen()
w.reset()
w.title('Плитка')
w.bgcolor('black')
w.setup(width = 600, height = 600, startx = -10, starty = 10)
#################### Параметры черепахи #####################
t.speed(10)
t.hideturtle()
t.goto(-300,300)
###################### Решение задачи #######################
d = int(input("Длина стороны -> "))
n = 600 // d # Определяем количество плиток
m = 600 // int(d * sqrt(3)) # количество рядов
for i in range(m + 1):
for j in range(n + 1): # за один шаг рисуем 2 ряда
t.fillcolor("DeepSkyBlue4")
t.begin_fill()
for k in range(3):
t.fd(d)
t.rt(120)
t.end_fill()
t.rt(60)
t.fillcolor("dark turquoise")
t.begin_fill()
for k in range(3):
t.fd(d)
t.rt(120)
t.end_fill()
t.fd(d)
t.fillcolor("dark turquoise")
t.begin_fill()
for k in range(3):
t.fd(d)
t.rt(120)
t.end_fill()
t.rt(60)
t.fillcolor("DeepSkyBlue4")
t.begin_fill()
for k in range(3):
t.fd(d)
t.rt(120)
t.end_fill()
t.lt(180)
t.fd(d)
t.rt(60)
t.bk((n + 1) * d) # Перемещаемся к следующему ряду
t.rt(120)
t.fd(d)
t.lt(60)
t.fd(d)
t.lt(60)
w.exitonclick()
t.mainloop()
Вывод
d = 70
Замечаем, что в этой программе тоже наличествует повторяющийся код. На следующем уроке мы решим эту проблему.
Приложение
(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
