for 循環

本系列前面 “探索 Python，第 5 部分：用 Python 編程” 一文討論了 if 語句和 while 循環，討論了復合語句以及適當縮進 Python 語句來指示相關 Python 代碼塊。該文的結尾介紹了 Python for 循環。但就其使用和功能來說，for 循環更值得關注，所以本文單獨講述該循環。

for 循環有一個簡單的語法，使您可以從容器對象中提取單個項目并對其進行某些操作。簡單地說，使用 for 循環，可以迭代中對象集合的項目。對象集合可以是任何 Python 容器類型，包括前面文章中討論的 tuple、string 和 list 類型。但是容器 metaphor 的功能比這三種類型更強大。metaphor 包括其他序列類型，如 dictionary 和 set，將來的文章中將對它們進行討論。

但是請稍等！還有更多信息：for 循環可以用于迭代支持迭代 metaphor 的任何對象，這使 for 循環非常有用。

清單 1 中顯示了 for 循環的基本語法，還演示了如何在 for 循環中使用 continue 和 break 語句。
清單 1. for 循環的偽代碼

            
for item in container:
 
  if conditionA:    # Skip this item
    continue
 
  elif conditionB:   # Done with loop
    break
 
  # action to repeat for each item in the container
 
else:
 
  # action to take once we have finished the loop.


          

本系列中的第二篇文章 “探索 Python，第 2 部分：探索 Python 類型的層次結構” 介紹了 Python tuple。如文中所述，tuple 類型是不可變的異構容器。這主要是說 tuple 可以存放不同類型的對象，但是它一旦創建，就無法更改。清單 2 演示了如何使用 for 循環迭代 tuple 的元素。
清單 2. for 循環和 tuple

            
>>> t = (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) 
>>> count = 0
>>> for num in t:
...   count += num
... else:
...   print count
... 
45
>>> count = 0
>>> for num in t:
...   if num % 2:
...     continue
...   count += num
... else:
...   print count
... 
20


          

本例首先創建了名為 t 的 tuple，存放整數 0 至 9（包含 9）。第一個 for 循環迭代此 tuple，在 count 變量中累計 tuple 中數值的和。一旦代碼已經迭代了 tuple 中的所有元素，它將進入 for 循環的 else 子句，打印 count 變量的值。

清單 2 中顯示的第二個 for 循環也迭代 tuple 中的所有元素。但是，它僅累計容器中能夠被 2 整除的那些項的值（請記住如果表達式為非零，if 語句將確定為真，num 不能被 2 整除時使用 % 運算符會返回非零值）。此限制通過使用適當的 if 語句和 continue 語句來完成。如前面的文章中所述，continue 語句使包含它的循環開始下一次迭代。實現相同結果的另一種方法是測試 tuple 中的當前項是否是偶數（使用 if not num % 2:），如果為真，那么將當前項添加到運行總和中。一旦代碼完成 tuple 中的迭代，將調用 else 子句，打印總和。

本系列中的第三篇文章 “探索 Python：第 3 部分：探索 Python 類型的層次結構” 討論了 Python string。string 是不可變的同構容器，這意味著它僅能存放字符且一旦建立將無法修改。清單 3 演示了如何使用 Python string 作為 for 循環的容器。
清單 3. for 循環和 string

            
>>> st = "Python Is A Great Programming Language!"
>>> for c in st:
...   print c,
... 
P y t h o n  I s  A  G r e a t  P r o g r a m m i n g  L a n g u a g e !
>>> count = 0
>>> for c in st:
...   if c in "aeiou":
...     count += 1
... else:
...   print count
...
10
>>> count = 0
>>> for c in st.lower():
...   if c in "aeiou":
...     count += 1
... else:
...   print count
... 
12


          

本例提供了三個不同的 for 循環，它們都迭代同一 string。第一個 for 循環迭代 string “Python Is A Great Programming Language!” 并一次打印 string 中的一個字符。在此例中，print 語句變量 c 后加了一個逗號。這使 print 語句打印字符值時后面跟著空格字符，而不是換行字符。如果沒有后面的逗號，字符將全部打印在單獨的行中，會很難讀。

下兩個 for 循環迭代該字符串并計算其包含多少個元音字母（“a”、“e”、“i”、“o” 或 “u”）。第二個 for 循環在迭代原始 string 時僅查找小寫元音字母。第三個 for 循環迭代通過調用 string 對象的 lower 方法返回的臨時 string。lower 方法將 string 中的所有字符轉換為小寫。因此，第三個 for 循環可找到另外兩個元音字母。

本系列中的第四篇文章 “探索 Python，第 4 部分：探索 Python 類型的層次結構” 介紹了 Python list。list 是異構可變容器，這意味著它可以存放不同類型的對象且創建后可以修改。清單 4 演示了如何使用 list 和 for 循環。
清單 4. for 循環和 list

            
>>> mylist = [1, 1.0, 1.0j, '1', (1,), [1]]
>>> for item in mylist:
...   print item, "\t", type(item))
... 
1    
            
              
1.0   
              
                
1j   
                
                  
1    
                  
                    
(1,)  
                    
                      
[1]   
                      
                      
                    
                  
                
              
            
          

既然 list 是很靈活的 Python 容器類型（您將在本系列其余的文章中多次看到它），本例看起來可能過于簡單了。但是，這是一部分要點：使用 for 循環使處理容器中的每個項目非常簡單，甚至處理包含各種不同對象的 list 也是如此。本例迭代 Python list 中的所有項目，并在單獨的行中打印每一項及其相對應的 Python 類型。
迭代和可變容器

Python list 是一個可變序列，提供了一種令人好奇的可能性：for 循環主體可以修改其正在迭代的 list。正如您可能認為的，這樣并不好，如果進行此操作，Python 解釋器將無法很好地工作，如清單 5 所示。
清單 5. 在 for 循環中修改容器

            
>>> mylist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> for item in mylist:
...   if item % 2:
...     mylist.insert(0, 100)
... 
^CTraceback (most recent call last):
 File "
            
              ", line 3, in ?
KeyboardInterrupt
>>> print mylist
[100, ...., 100, 100, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] # Many lines deleted for clarity
>>> mylist = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> for item in mylist[:]:
...   if item % 2:
...     mylist.insert(0, 100)
... 
>>> print mylist
[100, 100, 100, 100, 100, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]


            
          

本例中的第一個 for 循環只要在原始 list 中發現奇數，它就在 list 的開始插入數值 100。當然，這是一種演示此問題的不同尋常的方式，但卻非常好。一旦在三個點的 Python 提示后按 Enter 鍵，Python 解釋器就處于無限循環的混亂中。要停止這種混亂，必須通過按 Ctrl-C（其在 Python 輸出中顯示為 ^C）來中斷進程，然后會出現 KeyboardInterrupt 異常。如果打印出修改的 list，將看到 mylist 現在包含大量的值為 100 的元素（新元素的準確數量取決于您中斷循環的速度）。

本例中的第二個 for 循環演示了如何避免此問題。使用切片運算符創建原始 list 的副本?，F在 for 循環將迭代該副本，而對原始 list 進行修改。最終的結果是修改后的原始 list，它現在以五個值為 100 的新元素開始。

for 循環和序列索引

如果您用過其他編程語言，Python for 循環可能看起來有點兒古怪。您可能認為它更像 foreach 循環?；?C 的編程語言具有 for 循環，但它的設計目的是對一系列操作執行特定次數。Python for 循環可以通過使用內置的 range 和 xrange 方法來模擬該行為。清單 6 中演示了這兩種方法。
清單 6. range 和 xrange 方法

            
>>> r = range(10)
>>> print r
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> type(r)

            
              
>>> xr = xrange(10)
>>> print xr
xrange(10)
>>> type(xr)

              
              
            
          

本例首先演示了 range 方法，它創建一個包含一系列整數的新 list。調用 range 方法的一般形式是提供單個值，用作整數 list 的上限。零為起始值。因此，調用 range(10) 將創建包含整數 0 至 9（包含 9）的 list。range 方法接受起始索引以及步長。所以，調用 range(11,20) 將創建從 11 至 19（包含 19）的整數 list，而調用 range(12, 89, 2) 將創建從 12 至 88 的偶數 list。

由于 xrange 方法也創建整數 list（其使用相同參數），所以它與 range 方法非常相似。但是，xrange 方法僅在需要時才在 list 中創建整數。例如，在清單 6 中，嘗試打印出新創建的 xrange 時除了 xrange 的名稱，不會顯示任何數據。當需要迭代大量整數時，xrange 方法更適用，因為它不會創建極大的 list，那樣會消耗大量計算機內存。

清單 7 演示了如何在 for 循環內使用 range 方法來創建整數 1 至 10（包含 10）的乘法表。
清單 7. 創建乘法表

            
>>> for row in range(1, 11):
...   for col in range(1, 11):
...     print "%3d " % (row * col),
...   print
... 
 1  2  3  4  5  6  7  8  9  10 
 2  4  6  8  10  12  14  16  18  20 
 3  6  9  12  15  18  21  24  27  30 
 4  8  12  16  20  24  28  32  36  40 
 5  10  15  20  25  30  35  40  45  50 
 6  12  18  24  30  36  42  48  54  60 
 7  14  21  28  35  42  49  56  63  70 
 8  16  24  32  40  48  56  64  72  80 
 9  18  27  36  45  54  63  72  81  90 
 10  20  30  40  50  60  70  80  90 100


          

本例使用兩個 for 循環，外面的 for 循環關注乘法表中的每一行，嵌套的 for 循環關注每行內的列。每個循環都迭代包含整數 1 至 10（包含 10）的 list。最里面的 print 語句使用了一個名為 字符串格式化 的新概念來創建格式設置精美的表。字符串格式化是一種非常有用的技術，用于以格式設置精美的布局創建由不同數據類型組成的 string?，F在詳細信息并不重要，將來的文章中將講述這些內容（了解 C 編程語言的 printf 方法的任何人都會很熟悉這些內容）。在本例中，字符串格式化指定將從整數創建新 string 且需要保留三個字符來存放該整數（如果該整數小于三個字符，將在左邊用空格填補，從而使數據排列整齊）。第二個 print 語句用于打印新行，從而使乘法表中的下一行被打印在新的行中。

range 方法還可用于迭代容器，通過使用適當的索引訪問序列中的每一項。要進行此操作，需要包含容器的允許范圍索引值的整數 list，這可以通過使用 range 方法和 len 方法來輕松實現，如清單 8 所示。
清單 8. 在 for 循環內索引容器

            
>>> st = "Python Is A Great Programming Language!"
>>> for index in range(len(st)): 
...   print st[index],
... 
P y t h o n  I s  A  G r e a t  P r o g r a m m i n g  L a n g u a g e !
>>> for item in st.split(' '):
...   print item, len(item)
... 
Python 6
Is 2
A 1
Great 5
Programming 11
Language! 9


          

這個最后的示例演示了如何使用 len 方法作為 range 方法的參數，創建可用于單獨訪問 string 中每個字符的整數 list。第二個 for 循環還顯示了如何將 string 分割為子字符串的 list（使用空格字符來指示子字符串的邊界）。for 循環迭代子字符串 list，打印每個子字符串及其長度。

結束語

本文討論了 Python for 循環并演示了它的一些使用方式?？梢詫?for 循環與提供迭代器的任何 Python 對象結合使用，這些對象包括 tuple、string 和 list 等內置序列類型。for 循環和 list 序列一起使用時具有強大的功能，您會發現自己在許多情況中都要使用它們。Python 提供了用于組合這兩個概念的簡單機制，稱為列表理解，將來的文章中將講述該內容。