第四章2：for 循環(huán)

《Python projects for beginners》是我所見最友好的Python入門書，前段時(shí)間我組織并與幾位Python愛好者一起對(duì)此書翻譯為中文，特別感謝參與翻譯的這些小伙伴，你們辛苦了。我正在以推文形式連載出來，歡迎學(xué)習(xí)。

星期二：for循環(huán)

今天將花費(fèi)很多頁(yè)面來介紹一個(gè)項(xiàng)目中的關(guān)鍵概念——循環(huán)。在實(shí)際應(yīng)用中，你需要多次運(yùn)行相同的代碼。相比于我們多次重復(fù)寫下相同的代碼行，循環(huán)對(duì)于我們就方便很多了。在Python中，有兩種循環(huán)類型，今天的課程中我們將介紹“For循環(huán)”。

為了跟上這一課，讓我們繼續(xù)在上一個(gè)notebook文件“Week_04”寫代碼并且只增加一個(gè)內(nèi)容為“For循環(huán)”的markdown模塊。

循環(huán)如何工作

循環(huán)就是項(xiàng)目如何多次返回相同代碼行，執(zhí)行相同的命令。在一個(gè)條件滿足之前，循環(huán)會(huì)一直運(yùn)行。以射擊游戲?yàn)槔悄惬@勝或你的生命值耗盡，否則游戲會(huì)一直運(yùn)行下去。一旦這兩個(gè)條件出現(xiàn)一個(gè)，游戲就會(huì)終止。

注意：它對(duì)于盡可能少的行來縮減你的代碼非常重要，同時(shí)，對(duì)于項(xiàng)目運(yùn)行也更有效率。

無論你是否知道這一概念，循環(huán)存在我們生命中無所不在。每天我們起床，上班，睡覺，我們是當(dāng)一個(gè)常識(shí)來知道他們，但是它卻是一個(gè)簡(jiǎn)單的循環(huán)。我們每天重復(fù)相同的過程，直到 們遇到周未。這一概念正是我們項(xiàng)目中的循環(huán)。

寫下一個(gè)For循環(huán)

For循環(huán)主要應(yīng)用在循環(huán)一系列數(shù)字。以表4-1為例，這個(gè)語(yǔ)法表明循環(huán)將返回五次。------每一個(gè)循環(huán)都是使用關(guān)鍵詞“For”來聲明開始。這個(gè)時(shí)候你會(huì)定義一個(gè)暫時(shí)變量，有時(shí)是作為一個(gè)計(jì)數(shù)或索引。接下來是關(guān)鍵詞“in”,隨后便是范圍函數(shù)（范圍函數(shù)將在之后解釋）。最后，我們使用冒號(hào)來聲明結(jié)束。對(duì)于所有的循環(huán)都遵循這樣的結(jié)構(gòu)：關(guān)鍵詞For、暫時(shí)變量、關(guān)鍵詞in、范圍函數(shù)和冒號(hào)。

現(xiàn)在我們考慮寫下循環(huán)的結(jié)構(gòu)，馬上讓我們寫一個(gè)：

#?使用range()函數(shù)寫下你的第一個(gè)for循環(huán)
for?num?in?range(5):
????print("Value:{}".format(num))

繼續(xù)并運(yùn)行這一代碼塊。結(jié)果將會(huì)輸出“0，1，2，3，4”。這個(gè)循環(huán)對(duì)于5的計(jì)數(shù)是必要的并且列印出每一個(gè)數(shù)字。那么，它又是如何輸出這些數(shù)字的呢？當(dāng)For循環(huán)被創(chuàng)建，range函數(shù)默認(rèn)以0為開頭并將0值分配給暫時(shí)變量num。我們稱每一次循環(huán)為迭代。對(duì)于每一次迭代，一旦代碼塊中的全部代碼運(yùn)行，那么，當(dāng)前迭代就已經(jīng)完成了，并且循環(huán)將再次從頭開始。本次循環(huán)中，暫時(shí)變量num的值默認(rèn)以步長(zhǎng)1遞增。我們的暫時(shí)變量被分配數(shù)值1并且繼續(xù)運(yùn)行for循環(huán)內(nèi)部能夠列印出暫時(shí)變量num值的代碼。代碼將持續(xù)輸出數(shù)字，直到迭代完5次。為了給你一個(gè)每次迭代分配數(shù)字的直觀感受，請(qǐng)看表4-2。

表4-2 對(duì)于每次迭代使用range()函數(shù)分配數(shù)值

注意：數(shù)字5沒有被輸出，因?yàn)閞ange()函數(shù)計(jì)數(shù)5次但不包括數(shù)字5。

range()

Range函數(shù)允許我們對(duì)一個(gè)范圍計(jì)數(shù)，當(dāng)能夠定義從哪開始和在哪結(jié)束以及我們需要增加多少和減少多少。這就意味著我們可以計(jì)數(shù)每一個(gè)數(shù)字，如果你需要，還可以計(jì)數(shù)每5個(gè)數(shù)字。使用一個(gè)For循環(huán)，它能夠讓我們有能力循環(huán)一個(gè)代碼的特定次數(shù)。在之前的例子中，我們看到數(shù)字為5時(shí)，列印出5個(gè)數(shù)字。這是因?yàn)閞ange函數(shù)默認(rèn)為從0開始并且每次以步長(zhǎng)1增加。讓我們來看另一個(gè)例子：

#對(duì)于range()函數(shù)提供開始、結(jié)束和步長(zhǎng)
for?num?in?range(2,?10,?2):
?print("Value:{}".format(num))?#?列印全部在2到10范圍內(nèi)間隔為2的所有數(shù)值

繼續(xù)并運(yùn)行這一代碼塊。這次我們?cè)O(shè)定項(xiàng)目從數(shù)字2開始循環(huán)，每次間隔2并到10結(jié)束。這時(shí)我們輸出的值就變?yōu)椤?, 4, 6, 8”。

元素循環(huán)

當(dāng)了解到可迭代的數(shù)據(jù)類型如何工作，這就意味著它們有一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)的元素收集器。我們通過下面這一不同的For循環(huán)來看下：

#?使用關(guān)鍵詞in來列印出變量name中的所有單個(gè)字符
name?=?"John?Smith"
for?letter?in?name:
?print("Value:{}".format(letter))

繼續(xù)并運(yùn)行這一代碼塊。結(jié)果將會(huì)每次輸出變量name中的第一個(gè)字符。記住字符串可以是索引和字母或字符的集合，這將能夠讓字符串進(jìn)行迭代。上面的for循環(huán)將會(huì)迭代每一個(gè)字母并且運(yùn)行代碼塊中輸出每一個(gè)字母/字符的代碼。表4-3展現(xiàn)了這個(gè)迭代循環(huán)輸出的前6個(gè)字符。

表4-3 在字符串的范圍內(nèi)循環(huán)迭代數(shù)值

continue語(yǔ)句

現(xiàn)在我們已經(jīng)看到了循環(huán)如何工作，接下來，讓我們討論一些我們使用循環(huán)的重要狀態(tài)。第一個(gè)就是continue語(yǔ)句。一旦continue語(yǔ)句被打破，那么，目前的迭代狀態(tài)就會(huì)停止并回到循環(huán)的最開始的地方。讓我們來看一個(gè)例子：

#?在一個(gè)for循環(huán)中使用continue語(yǔ)句
for?num?in?range(5):
?if?num?==?3:
??continue
?print(num)

繼續(xù)并運(yùn)行這一代碼塊。將會(huì)輸出“0， 1， 2 ，4”，因?yàn)橹挥性趎um等于數(shù)字3的時(shí)候，continue語(yǔ)句才會(huì)被運(yùn)行。一旦這個(gè)狀態(tài)被打破，目前的迭代就會(huì)終止并回到最開始的地方進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。這也意味著在contine下方的所有代碼都不會(huì)被運(yùn)行，所以上面的代碼中沒有列印出數(shù)字3。

break語(yǔ)句

我們使用的最重要的狀態(tài)之一是break語(yǔ)句。它允許我們?cè)谌魏我粋€(gè)地方及時(shí)跳出當(dāng)前的循環(huán)。讓我們來看一個(gè)例子：

#?使用break語(yǔ)句跳出當(dāng)前循環(huán)
for?num?in?range(5):
????if?num?==3:
????????break
????print(num)

繼續(xù)并運(yùn)行這一代碼塊。結(jié)果只會(huì)輸出“0， 1， 2”，這是因?yàn)楫?dāng)num等于3時(shí)，觸發(fā)了break語(yǔ)句語(yǔ)句使得循環(huán)直接被終止，break以下的所有代碼都不會(huì)被運(yùn)行。這對(duì)于當(dāng)一個(gè)條件被滿足時(shí)停止循環(huán)是非常有用的。

注意：如果你用了雙層循環(huán)，break語(yǔ)句只有終止其所在循環(huán)的代碼塊，另一層循環(huán)將會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。這就意味著break語(yǔ)句如果只用于內(nèi)部循環(huán)，那么外部循環(huán)仍會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。

pass語(yǔ)句

三個(gè)狀態(tài)中的最后一個(gè)是pass語(yǔ)句。pass語(yǔ)句僅僅是一個(gè)占位符，以便讓項(xiàng)目不會(huì)被終止。讓我們來看這樣一個(gè)例子：

#?使用pass語(yǔ)句設(shè)置一個(gè)占位符
for?i?in?range(5):
????#?TODO:?增加打印數(shù)字的代碼
????pass

繼續(xù)并運(yùn)行這一代碼塊。你會(huì)發(fā)現(xiàn)什么也沒有發(fā)生，但這也意味著是一個(gè)好消息。如果你完全使用pass語(yǔ)句，項(xiàng)目將會(huì)終止。因?yàn)樵诖a塊中需要填入其他的代碼來實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。

在以上的簡(jiǎn)單循環(huán)中，我們沒有必要在循環(huán)中寫入這些狀態(tài)代碼。但卻能夠使一個(gè)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)清晰，條理分明。

注意：一般使用“TODAO”來為我們將要實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)置提醒。

星期二練習(xí)

1.被3整除：寫下一個(gè)for循環(huán)，列印出數(shù)字1到10之間能夠被3整除的數(shù)字。

2.只列印出元音字母：定下一個(gè)for循環(huán)，列印出用戶輸入的單詞（小寫）中的所有元音字母。例如：

input:"hello"
output:"eo"

今天我們花費(fèi)了些時(shí)間學(xué)習(xí)了關(guān)于for循環(huán)的概念及其如何運(yùn)行。循環(huán)允許我們多次返回運(yùn)行相同的代碼行。