Python Циклы с условием
Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.
Анализ циклов с предусловием, понимание и чтение программы
Система оценки: 5* балльная
Список вопросов теста
Вопрос 1
Какое число нужно написать вместо многоточия, чтобы цикл выполнился ровно 4 раза?
i = 3 while iВопрос 2
Сколько раз будет выполнен этот цикл?
i = 7 while i < 11: print ( "Привет!" ) i += 1Вопрос 3
Какое число будет выведено на экран в результате выполнения этого цикла?
i = 1 print ( "9", end="" ) while i < 3: print ( i, end="" ) i += 1Вопрос 4
Какое число нужно написать вместо многоточия, чтобы цикл выполнился ровно 2 раза?
i = 3 while i >= . print ( "Привет!" ) i -= 1Вопрос 5
Какое число нужно написать вместо многоточия, чтобы цикл выполнился ровно 3 раза?
i = . while i >= 3: print ( "Привет!" ) i -= 1Вопрос 6
Какое число нужно написать вместо многоточия, чтобы цикл выполнился ровно 3 раза?
i = . while iВопрос 7
Чему будет равно значение переменной «a» после выполнения этого цикла?
i = 3 a = 12 while i < 6: a += i i += 1Вопрос 8
Какое число нужно написать вместо многоточия, чтобы цикл выполнился ровно 4 раза?
i=. while iЦиклы в программировании. Цикл while
Циклы являются такой же важной частью структурного программирования, как условные операторы. С помощью циклов можно организовать повторение выполнения участков кода. Потребность в этом возникает довольно часто. Например, пользователь последовательно вводит числа, и каждое из них требуется добавлять к общей сумме. Или нужно вывести на экран квадраты ряда натуральных чисел и тому подобные задачи.
Цикл while
"While" переводится с английского как "пока". Но не в смысле "до свидания", а в смысле "пока имеем это, делаем то".
Можно сказать, while является универсальным циклом. Он присутствует во всех языках, поддерживающих структурное программирование, в том числе в Python. Его синтаксис обобщенно для всех языков можно выразить так:
while логическое_выражение
Это похоже на условный оператор if . Однако в случае циклических операторов их тела могут выполняться далеко не один раз. В случае if , если логическое выражение в заголовке возвращает истину, то тело выполняется единожды. После этого поток выполнения программы возвращается в основную ветку и выполняет следующие выражения, расположенные ниже всей конструкции условного оператора.
В случае while , после того как его тело выполнено, поток возвращается к заголовку цикла и снова проверяет условие. Если логическое выражение возвращает истину, то тело снова выполняется. Потом снова возвращаемся к заголовку и так далее.
Цикл завершает свою работу только тогда, когда логическое выражение в заголовке возвращает ложь, то есть условие выполнения цикла больше не соблюдается. После этого поток выполнения перемещается к выражениям, расположенным ниже всего цикла. Говорят, "происходит выход из цикла".
Рассмотрите блок-схему цикла while .
На ней ярко-голубыми прямоугольниками обозначена основная ветка программы, ромбом – заголовок цикла с логическим выражением, бирюзовым прямоугольником – тело цикла.
С циклом while возможны две исключительные ситуации:
- Если при первом заходе в цикл логическое выражение возвращает False , то тело цикла не выполняется ни разу. Эту ситуацию можно считать нормальной, так как при определенных условиях логика программы может предполагать отсутствие необходимости в выполнении выражений тела цикла.
- Если логическое выражение в заголовке while никогда не возвращает False , а всегда остается равным True , то цикл никогда не завершится, если только в его теле нет оператора принудительного выхода из цикла ( break ) или вызовов функций выхода из программы – quit() , exit() в случае Python. Если цикл повторяется и повторяется бесконечное количество раз, то в программе происходит зацикливание. В это время она зависает и самостоятельно завершиться не может.
Вспомним наш пример из урока про исключения. Пользователь должен ввести целое число. Поскольку функция input() возвращает строку, то программный код должен преобразовать введенное к целочисленному типу с помощью функции int() . Однако, если были введены символы, не являющиеся цифрами, то возникает исключение ValueError , которое обрабатывается веткой except . На этом программа завершается.
Другими словами, если бы программа предполагала дальнейшие действия с числом (например, проверку на четность), а она его не получила, то единственное, что программа могла сделать, это закончить свою работу досрочно.
Но ведь можно просить и просить пользователя корректно вести число, пока он его не введет. Вот как может выглядеть реализующий это код:
n = input("Введите целое число: ") while type(n) != int: try: n = int(n) except ValueError: print("Неправильно ввели!") n = input("Введите целое число: ") if n % 2 == 0: print("Четное") else: print("Нечетное")
Примечание 1. Не забываем, в языке программирования Python в конце заголовков сложных инструкций ставится двоеточие.
Примечание 2. В выражении type(n) != int с помощью функции type() проверяется тип переменной n . Если он не равен int , то есть значение n не является целым числом, а является в данном случае строкой, то выражение возвращает истину. Если же тип n равен int , то данное логическое выражение возвращает ложь.
Примечание 3. Оператор % в языке Python используется для нахождения остатка от деления. Так, если число четное, то оно без остатка делится на 2, то есть остаток будет равен нулю. Если число нечетное, то остаток будет равен единице.
Проследим алгоритм выполнения этого кода. Пользователь вводит данные, они имеют строковый тип и присваиваются переменной n . В заголовке while проверяется тип n . При первом входе в цикл тип n всегда строковый, то есть он не равен int . Следовательно, логическое выражение возвращает истину, что позволяет зайти в тело цикла.
Здесь в ветке try совершается попытка преобразования строки к целочисленному типу. Если она была удачной, то ветка except пропускается, и поток выполнения снова возвращается к заголовку while .
Теперь n связана с целым числом, следовательно, ее тип int , который не может быть не равен int . Он ему равен. Таким образом логическое выражение type(n) != int возвращает False , и весь цикл завершает свою работу. Далее поток выполнения переходит к оператору if-else, находящемуся в основной ветке программы. Здесь могло бы находиться что угодно, не обязательно условный оператор.
Вернемся назад. Если в теле try попытка преобразования к числу была неудачной, и было выброшено исключение ValueError , то поток выполнения программы отправляется в ветку except и выполняет находящиеся здесь выражения, последнее из которых просит пользователя снова ввести данные. Переменная n теперь имеет новое значение.
После завершения except снова проверяется логическое выражение в заголовке цикла. Оно даст True , так как значение n по-прежнему строка.
Выход из цикла возможен только тогда, когда значение n будет успешно конвертировано в число.
Рассмотрим следующий пример:
total = 100 i = 0 while i 5: n = int(input()) total = total - n i = i + 1 print("Осталось", total)
Сколько раз "прокрутится" цикл в этой программе, то есть сколько итераций он сделает? Ответ: 5.
- Сначала переменная i равна 0. В заголовке цикла проверяется условие i < 5 , и оно истинно. Тело цикла выполняется. В нем меняется значение i , путем добавления к нему единицы.
- Теперь переменная i равна 1. Это меньше пяти, и тело цикла выполняется второй раз. В нем i меняется, ее новое значение 2.
- Два меньше пяти. Тело цикла выполняется третий раз. Значение i становится равным трем.
- Три меньше пяти. На этой итерации i присваивается 4.
- Четыре по прежнему меньше пяти. К i добавляется единица, и теперь ее значение равно пяти.
"Смысловая нагрузка" данного цикла – это последовательное вычитание из переменной total вводимых чисел. Переменная i в данном случае играет только роль счетчика итераций цикла. В других языках программирования для таких случаев предусмотрен цикл for , который так и называется: "цикл со счетчиком". Его преимущество заключается в том, что в теле цикла не надо изменять переменную-счетчик, ее значение меняется автоматически в заголовке for .
В языке Python тоже есть цикл for . Но это не цикл со счетчиком. В Питоне он предназначен для перебора элементов последовательностей и других сложных объектов. Данный цикл и последовательности будут изучены в последующих уроках.
Для while наличие счетчика не обязательно. Представим, что надо вводить числа, пока переменная total больше нуля. Тогда код будет выглядеть так:
total = 100 while total > 0: n = int(input()) total = total - n print("Ресурс исчерпан")
Сколько раз здесь выполнится цикл? Неизвестно, все зависит от вводимых значений. Поэтому у цикла со счетчиком известно количество итераций, а у цикла без счетчика – нет.
Самое главное для цикла while – чтобы в его теле происходили изменения значений переменных, которые проверяются в его заголовке, и чтобы хоть когда-нибудь наступил случай, когда логическое выражение в заголовке возвращает False . Иначе произойдет зацикливание.
Примечание 1. Не обязательно в выражениях total = total - n и i = i + 1 повторять одну и ту же переменную. В Python допустим сокращенный способ записи подобных выражений: total -= n и i += 1 .
Примечание 2. При использовании счетчика он не обязательно должен увеличиваться на единицу, а может изменяться в любую сторону на любое значение. Например, если надо вывести числа кратные пяти от 100 до 0, то изменение счетчика будет таким i = i - 5 , или i -= 5 .
Примечание 3. Для счетчика не обязательно использовать переменную с идентификатором i . Можно назвать переменную-счетчик как угодно. Однако так принято в программировании, что счетчики обозначают именами i и j (иногда одновременно требуются два счетчика).
Практическая работа
- Измените последний код из урока так, чтобы переменная total не могла уйти в минус. Например, после предыдущих вычитаний ее значение стало равным 25. Пользователь вводит число 30. Однако программа не выполняет вычитание, а выводит сообщение о недопустимости операции, после чего осуществляет выход из цикла.
- Используя цикл while , выведите на экран для числа 2 его степени от 0 до 20. Возведение в степень в Python обозначается как ** . Фрагмент вывода:
. 32 64 128 256 512 1024 .
Примеры решения и дополнительные уроки в pdf-версии курса
X Скрыть Наверх
Python. Введение в программирование
Программирование в "Эврике"
В цикле с условием while цикл выполняется, пока истинно задающее его условие. Поэтому этот цикл также иногда называют циклом "пока". Часто цикл while используется, когда невозможно заранее предсказать, сколько раз необходимо выполнить тело цикла. В повседневной жизни цикл while можно встретить в алгоритмах, вроде "Пока в пределах видимости есть машины, стоять на месте" или "Пока в ящике есть детали, достать деталь из ящика".
В следующей программе цикл while используется подобно циклу for для вывода на экран всех чисел от 1 до 10:
i=1 while iВ этой программе переменной i присваивается значение 1. Затем начинается цикл (ключевое слово while ) с проверяемым условием i
Как только проверяемое условие станет ложно (это произойдет, когда переменная i станет равна 11), цикл завершит работу и управление будет передано следующей инструкции после блока цикла. Поэтому после завершения цикла переменная i будет иметь значение 11.
В общем виде синтаксис цикла с условием в языке Питон такой:
while условие: инструкция 1 инструкция 2 . инструкция n
- Условие, определяющее, будет ли выполняться тело цикла. Это условие записывается после слова while и может быть произвольным арифметическим выражением, в котором должен быть хотя бы один из операторов == , != , < , >, = и могут использоваться логические операторы and , or , not . После условия ставится двоеточие.
- Тело цикла, состоящее из одной или нескольких инструкций, записанных с отступом одинаковой величины.
- Инструкции, изменяющие значения переменных, входящих в проверяемое условие. В рассмотренном примере это инструкция i=i+1 . Если бы этой инструкции не было, то значение переменной i не менялось бы и проверяемое условие всегда было бы истинным, что привело бы к бесконечному циклу. Для прерывания работы программы, попавшей в бесконечный цикл, используется комбинация клавиш Ctrl+C .
n=input("Введите натуральное число") i=0 while 2**iВ этом примере переменная i внутри цикла увеличивается на 1, пока значение 2**i не превосходит n . После окончания цикла величина 2**i будет больше n , и соответствующее значение i будет напечатано на экране. Внутри цикла могут быть различные другие инструкции, в том числе инструкции if , while и for . В этом случае говорят о вложенных циклах, или об условной инструкции, вложенной в цикл. Тело вложенного цикла выделяется от цикла, в который оно вложено, большей величиной отступа. Рассмотрим два примера. В первом примере программа печатает на экран все натуральные делители данного натурального числа n . Для этого используется цикл, в котором переменная i меняется от 1 до n , а внутри цикла проверяется условие, и если остаток от деления n на i равен 0, то печатается значение i :
n=input("Введите число, для которого необходимо вывести делители") i=1 while iВ следующем примере на экран печатается таблица умножения всех однозначных чисел. Для этого организовано два цикла: в одном переменная i меняется от 1 до 9, внутри этого цикла (то есть при каждом новом значении i ) переменная j также меняется от 1 до 9. В блоке вложенного цикла на экран печатаются значения переменных i , j и их произведение:
i=1 while i for i in range(1,10): for j in range(1,10): print i, "*", j, " heading">Инструкции управления цикломВ циклах
while
иfor
можно использовать две инструкции, управляющие циклом.Инструкция
break
прерывает выполнение цикла. Управление передается на следующую инструкцию после тела цикла.Инструкция
continue
прерывает текущую итерацию цикла. Все инструкции после инструкцииcontinue
до конца блока цикла пропускаются. В циклеfor
переменной, которая меняется в цикле, присваивается следующее значение из списка и цикл продолжает выполняться с новым значением переменной. В циклеwhile
проверяется условие, заданное в цикле и если оно истинно, то цикл продолжает выполняться с начала блока цикла.Например, допустим, что нам необходимо перебрать в цикле все натуральные числа, меньшие
n
и не делящиеся на 3. Для этого можно перебрать все числа, проверить их остаток от деления на 3, и если число делится на 3, выполнить инструкциюcontinue
, которая пропустит оставшиеся до конца цикла инструкции и перейдет к следующему числу:for in range(n): if i%3==0: continue print i # а далее выполняем прочие необходимые действияИнструкции break и continue следует использовать только внутри условных инструкций. Безусловные инструкции break и continue , как правило, бессмысленны. Также в циклах while и for можно указать else -блок после основного блока цикла. else -блок в циклах выполняется один раз после завершения работы цикла, но только в случае, если цикл не был прерван инструкцией break . Поясним это на программе, которая по введенному целому числу n>1 определяет, является ли оно простым или составным.
n=input("Введите целое число, больше 1 ") # 1 Считали число n for d in range(2, n): # 2 d меняется от 2 до n-1 if n % d == 0: # 3 Проверка: n делится на d? print n, "имеет делитель", d # 4 break # 5 Завершаем цикл for else: # 6 Это else-блок цикла print n, "простое число" # 7Поясним эту программу. После ввода с клавиатуры числа n в программе организовывается цикл по переменной d , принимающей значения от 2 до n-1 (строка 2). Далее в теле цикла проверяется, является ли d делителем n (строка 3). Если является делителем, то на экран выводится соответствующее сообщение (строка 4) и при помощи инструкции break завершается выполнение цикла (строка 5). После тела цикла for идет else -блок. То, что инструкция else (строка 6) относится к циклу for (строка 2), а не к инструкции if (строка 3), определяется по величине отступа перед инструкцией else : отступ перед ней такой же, как и перед инструкцией for . Поэтому если цикл не был прерван инструкцией break , то есть для числа n не будет найден нетривиальный делитель, то будет выполнен else -блок, то есть на экран будет напечатано сообщение о том, что n — простое число (строка 7).
Сколько раз будет выполнен этот цикл i 7 while i 11 print привет i 1
Циклы позволяют выполнять некоторое действие в зависимости от соблюдения некоторого условия. В языке Python есть следующие типы циклов:
Цикл while
Цикл while проверяет истинность некоторого условия, и если условие истинно, то выполняет инструкции цикла. Он имеет следующее формальное определение:
while условное_выражение: инструкцииПосле ключевого слова while указывается условное выражение, и пока это выражение возвращает значение True , будет выполняться блок инструкций, который идет далее.
Все инструкции, которые относятся к циклу while, располагаются на последующих строках и должны иметь отступ от начала ключевого слова while.
number = 1 while number < 5: print(f"number = ") number += 1 print("Работа программы завершена")В данном случае цикл while будет выполняться, пока переменная number меньше 5.
Сам блок цикла состоит из двух инструкций:
print(f"number = ") number += 1Обратите внимание, что они имеют отступы от начала оператора while - в данном случае от начала строки. Благодаря этому Python может определить, что они принадлежат циклу. В самом цикле сначала выводится значение переменной number, а потом ей присваивается новое значение. .
Также обратите внимание, что последняя инструкция print("Работа программы завершена") не имеет отступов от начала строки, поэтому она не входит в цикл while.
Весь процесс цикла можно представить следующим образом:
В итоге при выполнении кода мы получим следующий консольный вывод:
number = 1 number = 2 number = 3 number = 4 Работа программы завершенаДля цикла while также можно определить дополнительный блок else , инструкции которого выполняются, когда условие равно False:
number = 1 while number < 5: print(f"number = ") number += 1 else: print(f"number = . Работа цикла завершена") print("Работа программы завершена")То есть в данном случае сначала проверяется условие и выполняются инструкции while. Затем, когда условие становится равным False, выполняются инструкции из блока else. Обратите внимание, что инструкции из блока else также имеют отступы от начала конструкции цикла. В итоге в данном случае мы получим следующий консольный вывод:
number = 1 number = 2 number = 3 number = 4 number =5. Работа цикла завершена Работа программы завершенаБлок else может быть полезен, если условие изначально равно False, и мы можем выполнить некоторые действия по этому поводу:
number = 10 while number < 5: print(f"number = ") number += 1 else: print(f"number = . Работа цикла завершена") print("Работа программы завершена")Цикл for
Другой тип циклов представляет конструкция for . Этот цикл пробегается по набору значений, помещает каждое значение в переменную, и затем в цикле мы можем с этой переменной производить различные действия. Формальное определение цикла for:
for переменная in набор_значений: инструкцииПосле ключевого слова for идет название переменной, в которую будут помещаться значения. Затем после оператора in указывается набор значений и двоеточие.
А со следующей строки располагается блок инструкций цикла, которые также должны иметь отступы от начала цикла.
При выполнении цикла Python последовательно получает все значения из набора и передает их переменную. Когда все значения из набора будут перебраны, цикл завершает свою работу.
В качестве набора значений, например, можно рассматривать строку, которая по сути представляет набор символов. Посмотрим на примере:
message = "Hello" for c in message: print(c)В цикле определяется переменную c , после оператора in в качестве перебираемого набора указана переменная message, которая хранит строку "Hello". В итоге цикл for будет перебираеть последовательно все символы из строки message и помещать их в переменную c. Блок самого цикла состоит из одной инструкции, которая выводит значение переменной с на консоль. Консольный вывод программы:
H e l l oЦикл for также может иметь дополнительный блок else , который выполняется после завершения цикла:
message = "Hello" for c in message: print(c) else: print(f"Последний символ: . Цикл завершен"); print("Работа программы завершена") # инструкция не имеет отступа, поэтому не относится к elseВ данном случае мы получим следующий консольный вывод:
H e l l o Последний символ: o. Цикл завершен Работа программы завершенаСтоит отметить, что блок else имеет доступ ко всем переменным, которые определены в цикле for.
Вложенные циклы
Одни циклы внутри себя могут содержать другие циклы. Рассмотрим на примере вывода таблицы умножения:
i = 1 j = 1 while i < 10: while j < 10: print(i * j, end="\t") j += 1 print("\n") j = 1 i += 1В каждой итерации внутреннего цикла на консоль будет выводится произведение чисел i и j. Затем значение переменной j увеличивается на единицу. Когда внутренний цикл закончил работу, значений переменной j сбрасывается в 1, а значение переменной i увеличивается на единицу и происходит переход к следующей итерации внешнего цикла. И все повторяется, пока переменная i не станет равна 10. Соответственно внутренний цикл сработает всего 81 раз для всех итераций внешнего цикла. В итоге мы получим следующий консольный вывод:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 4 6 8 10 12 14 16 18 3 6 9 12 15 18 21 24 27 4 8 12 16 20 24 28 32 36 5 10 15 20 25 30 35 40 45 6 12 18 24 30 36 42 48 54 7 14 21 28 35 42 49 56 63 8 16 24 32 40 48 56 64 72 9 18 27 36 45 54 63 72 81Подобным образом можно определять вложенные циклы for:
for c1 in "ab": for c2 in "ba": print(f"")В данном случае внешний цикл проходит по строке "ab" и каждый символ помещает в переменную c1. Внутренний цикл проходит по строке "ba", помещает каждый символ строки в переменную c2 и выводит сочетание обоих символов на консоль. То есть в итоге мы получим все возможные сочетания символов a и b:
ab aa bb baВыход из цикла. break и continue
Для управления циклом мы можем использовать специальные операторы break и continue . Оператор break осуществляет выход из цикла. А оператор continue выполняет переход к следующей итерации цикла.
Оператор break может использоваться, если в цикле образуются условия, которые несовместимы с его дальнейшим выполнением. Рассмотрим следующий пример:
number = 0 while number < 5: number += 1 if number == 3 : # если number = 3, выходим из цикла break print(f"number = ")number = 1 number = 2В отличие от оператора break оператор continue выполняет переход к следующей итерации цикла без его завершения. Например, в предыдущем примере заменим break на continue:
number = 0 while number < 5: number += 1 if number == 3 : # если number = 3, переходим к новой итерации цикла continue print(f"number = ")И в этом случае если значение переменной number равно 3, последующие инструкции после оператора continue не будут выполняться:
number = 1 number = 2 number = 4 number = 5