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  • Python 学习入门(20)—— 循环

    1. for 循环

    for循环需要预先设定好循环的次数(n),然后执行隶属于for的语句n次。

    基本构造是

    for 元素 in 序列: 
        statement

    举例来说,我们编辑一个叫forDemo.py的文件

    for a in [3,4.4,'life']:
        print a

    这个循环就是每次从表[3,4.4,'life'] 中取出一个元素(回忆:表是一种序列),然后将这个元素赋值给a,之后执行隶属于for的操作(print)。

    介绍一个新的python函数range(),来帮助你建立表。

    idx = range(5)
    print idx

    可以看到idx是[0,1,2,3,4]

    这个函数的功能是新建一个表。这个表的元素都是整数,从0开始,下一个元素比前一个大1, 直到函数中所写的上限 (不包括该上限本身)

    (关于range(),还有丰富用法,有兴趣可以查阅, python 3中, range()用法有变化,见评论区)

    举例

    for a in range(10):
        print a**2


    2. while循环

    while的用法是

    while 条件:
        statement

    while会不停地循环执行隶属于它的语句,直到条件为假(False)
    举例

    while i < 10:
        print i
        i = i + 1


    3. 中断循环

    (定义一个的说法。循环是相同的一组操作重复多次,我们把其中的一组操作叫做一环)

    continue   # 在同一循环的某一环,如果遇到continue, 那么跳过这一环,进行下一次环的操作

    break      # 停止执行整个循环

    for i in range(10):
        if i == 2: 
    continue print i

    当循环执行到i = 2的时候,if条件成立,触发continue, 跳过本环(不执行print),继续进行下一环(i = 3)

    for i in range(10):
        if i == 2:        
            break
        print i

    当循环执行到i = 2的时候,if条件成立,触发break, 循环停止执行。

    总结

    range()

    for 元素 in 序列:

    while 条件:

    continue

    break

    更加灵活的循环方式

    1. 利用range(), 得到下标

    在Python中,for循环后的in跟随一个序列的话,循环每次使用的序列元素,而不是序列的下标。

    之前我们已经使用过range来控制for循环。现在,我们继续开发range的功能,以实现下标对循环的控制:

    S = 'abcdefghijk'
    for i in range(0,len(S),2):
        print S[i]

    在该例子中,我们利用len()函数和range()函数,用i作为S序列的下标来控制循环。在range函数中,分别定义上限,下限和每次循环的步长。这就和C语言中的for循环相类似了。

     

    2. 利用enumerate(), 同时得到下标和元素

    利用enumerate()函数,可以在每次循环中同时得到下标和元素:

    S = 'abcdefghijk'
    for (index,char) in enumerate(S):
        print index
        print char

    实际上,enumerate()在每次循环中,返回的是一个包含两个元素的定值表(tuple),两个元素分别赋予index和char

     

    3. 利用zip(), 实现并行循环

    如果你多个等长的序列,然后想要每次循环时从各个序列分别取出一个元素,可以利用zip()方便地实现:

    ta = [1,2,3]
    tb = [9,8,7]
    tc = ['a','b','c']
    for (a,b,c) in zip(ta,tb,tc):
        print(a,b,c)

    每次循环时,从各个序列分别从左到右取出一个元素,合并成一个tuple,然后tuple的元素赋予给a,b,c

    zip()函数的功能,就是从多个列表中,依次各取出一个元素。每次取出的(来自不同列表的)元素合成一个元组,合并成的元组放入zip()返回的列表中。

    zip()函数起到了聚合列表的功能。我们还可以分解该聚合后的列表,如下:

    ta = [1,2,3 ]
    tb = [9,8,7]
    
    # cluster zipped
    = zip(ta,tb) print(zipped)

    # decompose
    na, nb = zip(*zipped)
    print(na, nb)

    总结:

    range()

    enumerate()

    zip()

    循环对象的并不是随着Python的诞生就存在的,但它的发展迅速,特别是Python 3x的时代,从zip()或者map()的改变来看,循环对象正在成为循环的标准形式。

    1. 什么是循环对象

    循环对象是这样一个对象,它包含有一个next()方法(__next__()方法,在python 3x中), 这个方法的目的是进行到下一个结果,而在结束一系列结果之后,举出StopIteration错误

    当一个循环结构(比如for)调用循环对象时,它就会每次循环的时候调用next()方法,直到StopIteration出现,for循环接收到,就知道循环已经结束,停止调用next()。

    假设我们有一个test.txt的文件:

    1234
    abcd
    efg

    我们运行一下python命令行:

    >>> f = open('test.txt')

    >>> f.next()

    >>> f.next()

    ...

    不断地输入f.next(),直到最后出现StopIteration

    open()返回的实际上是一个循环对象,包含有next()方法。而该next()方法每次返回的就是新的一行的内容,到达文件结尾时举出StopIteration。这样,我们相当于手工进行了循环。

    自动进行的话,就是:

    for line in open('test.txt'):
        print line

    在这里,for结构自动调用next()方法,将该方法的返回值赋予给line。循环知道出现StopIteration的时候结束。

    相对于序列,用循环对象来控制循环的好处在于:可以不用在循环还没有开始的时候,就生成每次要使用的元素。所使用的元素在循环过程中逐次生成。这样,就节省了空间,提高了效率,并提高编程的灵活性。

     

    2. iter()函数和循环器(iterator)

    从技术上来说,循环对象和for循环调用之间还有一个中间层,就是要将循环对象转换成循环器(iterator)。这一转换是通过使用iter()函数实现的。但从逻辑层面上,常常可以忽略这一层,所以循环对象和循环器常常相互指代对方。

     

    3. 生成器(generator)

    生成器的主要目的是构成一个用户自定义的循环对象。

    生成器的编写方法和函数定义类似,只是在return的地方改为yield。生成器中可以有多个yield。当生成器遇到一个yield时,会暂停运行生成器,返回yield后面的值。当再次调用生成器的时候,会从刚才暂停的地方继续运行,直到下一个yield。生成器自身又构成一个循环器,每次循环使用一个yield返回的值。

    下面是一个生成器:

    def gen():
        a = 100
        yield a
        a = a*8
        yield a
        yield 1000

    该生成器共有三个yield, 如果用作循环器时,会进行三次循环。

    for i in gen():
        print i

    再考虑如下一个生成器:

    def gen():
        for i in range(4):
            yield i

    它又可以写成生成器表达式(Generator Expression):

    G = (x for x in range(4))

    生成器表达式是生成器的一种简便的编写方式。读者可进一步查阅。

     

    4. 表推导(list comprehension)

    表推导是快速生成表的方法。假设我们生成表L:

    L = []
    for x in range(10):
        L.append(x**2)

    以上产生了表L,但实际上有快捷的写法,也就是表推导的方式:

    L = [x**2 for x in range(10)]

    这与生成器表达式类似,只不过用的是中括号

    (表推导的机制实际上是利用循环对象,有兴趣可以查阅。)

    考虑下面的表推导会生成什么?

    xl = [1,3,5]
    yl = [9,12,13]
    L  = [ x**2 for (x,y) in zip(xl,yl) if y > 10]

    总结:

    循环对象

    生成器

    表推导

    参考推荐:

    Python 系列教程

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