Цикли for

Огляд

Викладання: 10 хв
Вправи: 15 хв

Питання

• Як змусити програму робити багато речей?

Цілі

• Поясніть, для чого зазвичай використовуються цикли for.

• Відстежуйте виконання простого (невкладеного) циклу та правильно вказуйте значення змінних у кожній ітерації.

• Пишить цикли for, які використовують паттерн накопичувача для агрегування значень.

Цикл for виконує команди один раз для кожного значення в колекції.

• Виконувати обчислення для значень у списку одне за іншим так само неприємно, як працювати з pressure_001, pressure_002 і так далі.
• Цикл for повідомляє Python що треба виконати деякі оператори один раз для кожного значення в списку, рядку символів, або якісь іншій колекції.
• “для кожного елемента в цій групі виконайте ці операції”

for number in [2, 3, 5]:
    print(number)

• Цей цикл for є еквівалентним наступному:

print(2)
print(3)
print(5)

• І результат циклу for є таким:

2
3
5

Цикл for складається з колекції, змінної циклу та тіла циклу.

for number in [2, 3, 5]:
    print(number)

• Колекція [2, 3, 5] є тим, на чому виконується цикл.
• Тіло циклу, print(number), визначає, що робити для кожного значення в колекції.
• Змінна циклу, number, змінюється для кожної ітерації циклу.
  • “Актуальне”.

Перший рядок циклу for має закінчуватися двокрапкою, а тіло циклу має бути з відступом.

• Двокрапка в кінці першого рядка вказує на початок блоку операторів.
• Python використовує відступ, а не {} або begin/end, щоб показати вкладеність.
  • Будь-який послідовний відступ є допустимим, але майже усі використовують чотири пробіли.

for number in [2, 3, 5]:
print(number)

IndentationError: expected an indented block

• Відступи у Python завжди важливі.

firstName = "Jon"
  lastName = "Smith"

  File "<ipython-input-7-f65f2962bf9c>", line 2
    lastName = "Smith"
    ^
IndentationError: unexpected indent

• Цю помилку можна виправити, видаливши зайві пробіли на початку другого рядка.

Змінні циклу можна називати як завгодно.

• Як і всі інші змінні, змінні циклу:
  • Створюються коли потрібно.
  • Не несуть смислового навантаження: їхні імена можуть бути будь-якими.

for kitten in [2, 3, 5]:
    print(kitten)

Тіло циклу може містити багато операторів.

• Але жоден цикл не повинен мати довжину більше кількох рядків.
• Людям важко запам’ятати великі фрагменти коду.

primes = [2, 3, 5]
for p in primes:
    squared = p ** 2
    cubed = p ** 3
    print(p, squared, cubed)

2 4 8
3 9 27
5 25 125

Використовуйте range для перебору послідовності чисел.

• Вбудована функція range створює послідовність чисел.
  • Це не список: числа виготовляються на замовлення щоб зробити цикл у великих діапазонах більш ефективним.
• range(N) - це числа 0..N-1
  • Точно допустимі індекси списку або рядка символів довжиною N

print('a range is not a list: range(0, 3)')
for number in range(0, 3):
    print(number)

a range is not a list: range(0, 3)
0
1
2

Патерн накопичувача перетворює багато значень в одне.

• Загальний паттерн у програмах:
  1. Ініціалізуйте накопичувальну змінну нулем, порожнім рядком або порожнім списком.
  2. Оновіть змінну значеннями з колекції.

# Знайдіть суму перших 10 цілих чисел.
total = 0
for number in range(10):
   total = total + (number + 1)
print(total)

55

• Прочитайте total = total + (number + 1) наступним чином:
  • Додати 1 до поточного значення змінної циклу number.
  • Додати це до поточного значення накопичувальної змінної total.
  • Призначити це total, замінивши поточне значення.
• Ми маємо додавати number + 1, тому що range продукує 0..9, а не 1..10.

Класифікація помилок

Помилка відступу є синтаксичною чи помилкою виконання?

Рішення

IndentationError є синтаксичною помилкою. Неможливо запустити програми з синтаксичними помилками. Програма з помилкою виконання запускається, але за певних умов видається помилка.

Відстеження виконання

Створіть таблицю з номерами рядків, які виконуються під час виконання цієї програми, і значення змінних після виконання кожного рядка.

total = 0
for char in "tin":
    total = total + 1

Solution

Line no	Variables
1	total = 0
2	total = 0 char = ‘t’
3	total = 1 char = ‘t’
2	total = 1 char = ‘i’
3	total = 2 char = ‘i’
2	total = 2 char = ‘n’
3	total = 3 char = ‘n’

Перевертання рядка

Заповніть порожні місця в програмі нижче, щоб вона друкувала “nit” (зворотний вихідний рядок символів “tin”).

original = "tin"
result = ____
for char in original:
    result = ____
print(result)

Рішення

original = "tin"
result = ""
for char in original:
    result = char + result
print(result)

Практика накопичення.

Заповніть пропуски в кожній із наведених нижче програм, щоб отримати вказаний результат

# Загальна довжина рядків у списку: ["red", "green", "blue"] => 12
total = 0
for word in ["red", "green", "blue"]:
    ____ = ____ + len(word)
print(total)

Рішення

total = 0
for word in ["red", "green", "blue"]:
    total = total + len(word)
print(total)

# Список довжин слів: ["red", "green", "blue"] => [3, 5, 4]
lengths = ____
for word in ["red", "green", "blue"]:
    lengths.____(____)
print(lengths)

Рішення

lengths = []
for word in ["red", "green", "blue"]:
    lengths.append(len(word))
print(lengths)

# Concatenate all words: ["red", "green", "blue"] => "redgreenblue"
words = ["red", "green", "blue"]
result = ____
for ____ in ____:
    ____
print(result)

Рішення

words = ["red", "green", "blue"]
result = ""
for word in words:
    result = result + word
print(result)

# Створіть акронім: ["red", "green", "blue"] => "RGB"
# Напишіть всю прграму

Рішення

acronym = ""
for word in ["red", "green", "blue"]:
    acronym = acronym + word[0].upper()
print(acronym)

Кумулятивна сума

Змініть порядок і належним чином розставте рядки коду нижче щоб в результаті отримати список із сукупною сумою даних. Результатом має бути [1, 3, 5, 10].

cumulative.append(sum)
for number in data:
cumulative = []
sum += number
sum = 0
print(cumulative)
data = [1,2,2,5]

Рішення

sum = 0
data = [1,2,2,5]
cumulative = []
for number in data:
    sum += number
    cumulative.append(sum)
print(cumulative)

Виявлення помилок імен змінних

1. Прочитайте наведений нижче код і спробуйте визначити, у чому полягають помилки без запуску програми.
2. Запустіть код і прочитайте повідомлення про помилку. Як ви думаєте, який це тип NameError? Це рядок без лапок, змінна з орфографічною помилкою чи змінна, яка мала бути визначена, але не була визначена?
3. Виправте помилку.
4. Повторюйте кроки 2 і 3, доки не виправите всі помилки.

for number in range(10):
    # use a if the number is a multiple of 3, otherwise use b
    if (Number % 3) == 0:
        message = message + a
    else:
        message = message + "b"
print(message)

Рішення

TЗмінну message потрібно ініціалізувати, а назви змінних Python чутливі до регістру: number і Number посилаються на різні змінні.

message = ""
for number in range(10):
    # use a if the number is a multiple of 3, otherwise use b
    if (number % 3) == 0:
        message = message + "a"
    else:
        message = message + "b"
print(message)

Виявлення помилок програми

1. Прочитайте наведений нижче код і спробуйте визначити, у чому полягають помилки без запуску програми.
2. Запустіть код і прочитайте повідомлення про помилку. Який тип помилки?
3. Виправте помилку.

seasons = ['Spring', 'Summer', 'Fall', 'Winter']
print('My favorite season is ', seasons[4])

Рішення

Цей список складається з 4 елементів, а індекс для доступу до останнього елемента в списку – «3».

seasons = ['Spring', 'Summer', 'Fall', 'Winter']
print('My favorite season is ', seasons[3])

Ключові моменти

• Цикл for виконує команди один раз для кожного значення в колекції.

• Цикл for складається з колекції, змінної циклу та тіла.

• Перший рядок циклу for має закінчуватися двокрапкою, а тіло має бути з відступом.

• Відступи завжди важливі в Python.

• Змінні циклу можна називати як завгодно (але настійно рекомендується мати значущу назву для змінної циклу).

• Тіло циклу може містити багато операторів.

• Використовуйте range для перебору послідовності чисел.

• Патерн накопичувача перетворює багато значень в одне.