for 迴圈
本系列前面 “探索 Python（5）: 用 Python 程式設計 —— 控制流” 一文討論了 if 語句和 while 迴圈，討論了複合語句以及適當縮排 Python 語句來指示相關 Python 程式碼塊。該文的結尾介紹了 Python for 迴圈。但就其使用和功能來說，for 迴圈更值得關注，所以本文單獨講述該迴圈。
for 迴圈有一個簡單的語法，使您可以從容器物件中提取單個專案並對其進行某些操作。簡單地說，使用 for 迴圈，可以迭代中物件集合的專案。物件集合可以是任何 Python 容器型別，包括前面文章中討論的 tuple、string 和 list 型別。但是容器 metaphor 的功能比這三種型別更強大。metaphor 包括其他序列型別，如 dictionary 和 set，將來的文章中將對它們進行討論。
但是請稍等！還有更多資訊：for 迴圈可以用於迭代支援迭代 metaphor 的任何物件，這使 for 迴圈非常有用。
清單 1 中顯示了 for 迴圈的基本語法，還演示瞭如何在 for 迴圈中使用 continue 和 break 語句。
清單 1. for 迴圈的虛擬碼
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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（2）: 探索 Python 型別的層次結構 —— 瞭解物件和容器” 介紹了 Python tuple。如文中所述，tuple 型別是不可變的異構容器。這主要是說 tuple 可以存放不同型別的物件，但是它一旦建立，就無法更改。清單 2 演示瞭如何使用 for 迴圈迭代 tuple 的元素。
清單 2. for 迴圈和 tuple
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>>> 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 |
本例首先建立了名為 t 的 tuple，存放整數 0 至 9（包含 9）。第一個 for 迴圈迭代此 tuple，在 count 變數中累計 tuple 中數值的和。一旦程式碼已經迭代了 tuple 中的所有元素，它將進入 for 迴圈的 else 子句，列印 count 變數的值。
清單 2 中顯示的第二個 for 迴圈也迭代 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（請記住如果表示式為非零，if 語句將確定為真，num 不能被 2 整除時使用 % 運算子會返回非零值）。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 語句使包含它的迴圈開始下一次迭代。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，那麼將當前項新增到執行總和中。一旦程式碼完成 tuple 中的迭代，將呼叫 else 子句，列印總和。
本系列中的第三篇文章 “探索 Python（3）: 探索 Python 型別的層次結構 —— 使用字串” 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元且一旦建立將無法修改。清單 3 演示瞭如何使用 Python string 作為 for 迴圈的容器。
清單 3. for 迴圈和 string
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>>> 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 迴圈，它們都迭代同一 string。第一個 for 迴圈迭代 string “Python Is A Great Programming Language!” 並一次列印 string 中的一個字元。在此例中，print 語句變數 c 後加了一個逗號。這使 print 語句列印字元值時後面跟著空格字元，而不是換行字元。如果沒有後面的逗號，字元將全部列印在單獨的行中，會很難讀。
下兩個 for 迴圈迭代該字串並計算其包含多少個母音字母（“a”、“e”、“i”、“o” 或 “u”）。第二個 for 迴圈在迭代原始 string 時僅查詢小寫母音字母。第三個 for 迴圈迭代通過呼叫 string 物件的 lower 方法返回的臨時 string。lower 方法將 string 中的所有字元轉換為小寫。因此，第三個 for 迴圈可找到另外兩個母音字母。
本系列中的第四篇文章 “探索 Python（4）: 探索 Python 型別的層次結構 —— 使用列表” 介紹了 Python list。list 是異構可變容器，這意味著它可以存放不同型別的物件且建立後可以修改。清單 4 演示瞭如何使用 list 和 for 迴圈。
清單 4. for 迴圈和 list
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>>> mylist = [1, 1.0, 1.0j, '1', (1,), [1]] >>> for item in mylist: ... print item, "\t", type(item)) ... 1 <type 'int'> 1.0 <type 'float'> 1j <type 'complex'> 1 <type 'str'> (1,) <type 'tuple'> [1] <type 'list'> |
既然 list 是很靈活的 Python 容器型別（您將在本系列其餘的文章中多次看到它），本例看起來可能過於簡單了。但是，這是一部分要點：使用 for 迴圈使處理容器中的每個專案非常簡單，甚至處理包含各種不同物件的 list 也是如此。本例迭代 Python list 中的所有專案，並在單獨的行中列印每一項及其相對應的 Python 型別。
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 迴圈主體可以修改其正在迭代的 list。正如您可能認為的，這樣並不好，如果進行此操作，Python 直譯器將無法很好地工作，如清單 5 所示。
清單 5. 在 for 迴圈中修改容器
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>>> 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 "<stdin>", 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 迴圈只要在原始 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 提示後按 Enter 鍵，Python 直譯器就處於無限迴圈的混亂中。要停止這種混亂，必須通過按 Ctrl-C（其在 Python 輸出中顯示為 ^C）來中斷程式，然後會出現 KeyboardInterrupt 異常。如果列印出修改的 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於您中斷迴圈的速度）。
本例中的第二個 for 迴圈演示瞭如何避免此問題。使用切片運算子建立原始 list 的副本。現在 for 迴圈將迭代該副本，而對原始 list 進行修改。最終的結果是修改後的原始 list，它現在以五個值為 100 的新元素開始。
for 迴圈和序列索引
如果您用過其他程式語言，Python for 迴圈可能看起來有點兒古怪。您可能認為它更像 foreach 迴圈。基於 C 的程式語言具有 for 迴圈，但它的設計目的是對一系列操作執行特定次數。Python for 迴圈可以通過使用內建的 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
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>>> r = range(10) >>> print r [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9] >>> type(r) <type 'list'> >>> xr = xrange(10) >>> print xr xrange(10) >>> type(xr) <type 'xrange'> |
本例首先演示了 range 方法，它建立一個包含一系列整數的新 list。呼叫 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，呼叫 range(10) 將建立包含整數 0 至 9（包含 9）的 list。range 方法接受起始索引以及步長。所以，呼叫range(11,20) 將建立從 11 至 19（包含 19）的整數 list，而呼叫 range(12, 89, 2) 將建立從 12 至 88 的偶數 list。
由於 xrange 方法也建立整數 list（其使用相同引數），所以它與 range 方法非常相似。但是，xrange 方法僅在需要時才在 list 中建立整數。例如，在清單 6 中，嘗試列印出新建立的 xrange 時除了 xrange 的名稱，不會顯示任何資料。當需要迭代大量整數時，xrange 方法更適用，因為它不會建立極大的 list，那樣會消耗大量計算機記憶體。
清單 7 演示瞭如何在 for 迴圈內使用 range 方法來建立整數 1 至 10（包含 10）的乘法表。
清單 7. 建立乘法表
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>>> 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 迴圈，外面的 for 迴圈關注乘法表中的每一行，巢狀的 for 迴圈關注每行內的列。每個迴圈都迭代包含整數 1 至 10（包含 10）的 list。最裡面的 print 語句使用了一個名為 字串格式化 的新概念來建立格式設定精美的表。字串格式化是一種非常有用的技術，用於以格式設定精美的佈局建立由不同資料型別組成的 string。現在詳細資訊並不重要，將來的文章中將講述這些內容（瞭解 C 程式語言的printf 方法的任何人都會很熟悉這些內容）。在本例中，字串格式化指定將從整數建立新 string 且需要保留三個字元來存放該整數（如果該整數小於三個字元，將在左邊用空格填補，從而使資料排列整齊）。第二個 print 語句用於列印新行，從而使乘法表中的下一行被列印在新的行中。
range 方法還可用於迭代容器，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範圍索引值的整數 list，這可以通過使用 range 方法和 len 方法來輕鬆實現，如清單 8 所示。
清單 8. 在 for 迴圈內索引容器
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>>> 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 |
這個最後的示例演示瞭如何使用 len 方法作為 range 方法的引數，建立可用於單獨訪問 string 中每個字元的整數 list。第二個 for 迴圈還顯示瞭如何將 string 分割為子字串的 list（使用空格字元來指示子字串的邊界）。for 迴圈迭代子字串 list，列印每個子字串及其長度。
結束語
本文討論了 Python for 迴圈並演示了它的一些使用方式。可以將 for 迴圈與提供迭代器的任何 Python 物件結合使用，這些物件包括tuple、string 和 list 等內建序列型別。for 迴圈和 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 提供了用於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。