本教程将向您展示如何使用Python for
循环执行确定的迭代 。
在本入门系列的中,您了解了以下内容:
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一遍又一遍地重复执行同一代码块称为迭代 。
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确定迭代,其中重复数是预先明确指定的
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不定迭代,其中代码块执行直到满足某些条件
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在Python中,使用
while
循环执行不确定的迭代。
这是本教程将介绍的内容:
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您将首先比较编程语言用于实现确定迭代的一些不同范例。
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然后,您将学习iterables和iterators ,这两个概念构成了Python中确定迭代的基础。
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最后,将所有内容捆绑在一起,并了解Python的for
循环。
确定迭代循环通常称为for
循环,因为for
是几乎所有编程语言(包括Python)中用来引入它们的关键字。
从历史上看,编程语言提供了多种for
循环样式。 以下各节简要介绍了这些内容。
最基本的for
循环是带有起始值和结束值的简单数字范围语句。 确切的格式取决于语言,但通常看起来像这样:
在此,循环主体执行十次。 可变i
假定值1
上的第一次迭代, 2
在第二,等等。 这种for
循环在BASIC,Algol和Pascal语言中使用。
C编程语言流行的另一种形式的for
循环包含三个部分:
这种类型具有以下形式:
技术说明:在C编程语言中, i++
将变量i
递增。 它大致等于Python中的i += 1
。
三种形式的for
循环很受欢迎,因为为这三个部分指定的表达式几乎可以是任何东西,因此与上面显示的简单数字范围形式相比,它具有更大的灵活性。 这些for
循环在C ++,Java,PHP和Perl语言中也具有特色。
这种类型的循环遍历对象的集合,而不是指定数值或条件:
每次循环时,变量i
都会使用<collection>
下一个对象的值。 这种类型的for
循环可以说是最概括和抽象的。
Perl和PHP也支持这种类型的循环,但是它是由关键字foreach
而不是for
引入的。
进一步阅读:请参阅 Wikipedia页面,以深入了解跨编程语言的确定迭代的实现。
在上面列出的循环类型中,Python仅实现最后一个:基于集合的迭代。 乍一看,这看起来似乎很原始,但是请放心,Python的确定迭代的实现是如此通用,以至于您最终不会被欺骗!
很快,您将详细研究Python的for
循环的精髓。 但是现在,让我们从快速的原型和示例开始,以便结识。
这是一个代表性的例子:
但是到底什么是可迭代的呢? 审前for
循环此外,将有利于更深入地钻研什么iterables在Python。
在Python中, 可迭代意味着对象可以在迭代中使用。 该术语用作:
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形容词:一个对象可能被描述为可迭代的。
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名词:一个对象可以被描述为可迭代的。
如果对象是可迭代的,则可以将其传递给内置的Python函数iter()
,该函数返回称为iterator的内容 。 是的,术语有点重复。 等一下 一切最终都解决了。
以下示例中的每个对象都是可迭代的,并在传递给iter()
时返回某种类型的迭代器:
另一方面,这些对象类型是不可迭代的:
到目前为止,您遇到的所有数据类型都是集合或容器类型,都是可迭代的。 这些类型包括 , , , , 和类型。
但是,这些绝不是您可以迭代的唯一类型。 Python中内置的或模块中定义的许多对象被设计为可迭代的。 例如,在Python中打开文件是可迭代的。 正如您将在有关文件I / O的教程中很快看到的那样,对打开的文件对象进行迭代会从文件中读取数据。
实际上,Python中几乎所有对象都可以变得可迭代。 即使是用户定义的对象,也可以以可以迭代的方式进行设计。 (您将在下一篇有关面向对象编程的文章中找到如何完成此操作的。)
好的,现在您知道对象可迭代的含义,并且知道如何使用iter()
从对象中获取迭代器。 一旦有了迭代器,该怎么办?
迭代器本质上是一个值生成器,它从其关联的可迭代对象产生连续值。 内置函数next()
用于从迭代器中获取下一个值。
这是使用与上面相同的列表的示例:
在此示例中, a
是一个可迭代的列表,并且itr
是使用iter()
获得的关联迭代器。 每个next(itr)
调用都从itr
获得下一个值。
注意迭代器如何在内部保留其状态。 它知道已经获得了哪些值,因此当您调用next()
,它知道接下来要返回什么值。
当迭代器的值用完时会发生什么? 让我们在上面的迭代器上再进行一次next()
调用:
如果已经返回了迭代器的所有值,则后续的next()
调用将引发StopIteration
异常。 从迭代器获取值的任何进一步尝试都将失败。
您只能从一个方向的迭代器获取值。 你不能后退。 没有prev()
函数。 但是您可以在同一个可迭代对象上定义两个独立的迭代器:
即使迭代器itr1
已经在列表的末尾, itr2
仍然在列表的开始。 每个迭代器都维护自己的内部状态,彼此独立。
如果要一次从迭代器中获取所有值,则可以使用内置的list()
函数。 在其他可能的用法中, list()
将迭代器作为其参数,并返回一个由迭代器产生的所有值组成的列表:
同样,内置的tuple()
和set()
函数从迭代器产生的所有值中分别返回一个元组和一个集合:
不一定要养成这种习惯。 迭代器的部分优雅之处在于它们是“懒惰的”。 这意味着,当您创建迭代器时,它不会生成当时可以产生的所有项。 它一直等到您通过next()
要求它们。 除非请求,否则不会创建项目。
当使用list()
, tuple()
或类似方法时,您将强制迭代器立即生成其所有值,以便可以将它们全部返回。 如果迭代器返回的对象总数很大,则可能需要很长时间。
实际上,可以在Python中创建一个迭代器,该迭代器返回一系列无穷的对象。 (您将在即将到来的有关生成器函数和itertools
教程中学习如何执行此操作。)如果尝试一次从一个无限的迭代器中获取所有值,则该程序将 。
现在,向您介绍了充分了解Python的for
循环工作原理所需的所有概念。 在继续之前,让我们回顾一下相关条款:
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遍历集合中的对象或项目的过程
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可以迭代的对象(或用于描述对象的形容词)
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从其关联的可迭代对象产生连续项或值的对象
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用于从可迭代对象获得迭代器的内置函数
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现在,再次考虑本教程开始时介绍的简单for
循环:
该循环可以完全按照您刚刚了解的概念来描述。 为了执行此for
循环描述的迭代,Python执行以下操作:
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调用
iter()
以获得一个迭代a
-
重复调用
next()
依次从迭代器中获取每个项目
对于每个项next()
返回,循环体都会执行一次,循环变量i
设置为每次迭代的给定项。
下图中总结了事件的顺序:
也许这似乎是很多不必要的猴子生意,但好处却是可观的。 Python完全以这种方式对待遍历所有可迭代对象,在Python中,可迭代对象和迭代器比比皆是:
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许多内置对象和库对象都是可迭代的。
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有一个称为itertools
的标准库模块,其中包含许多返回可迭代对象的函数。
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使用Python的面向对象功能创建的用户定义对象可以使其可迭代。
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Python具有称为生成器的构造,可让您以简单,直接的方式创建自己的迭代器。
在本系列中,您将发现有关以上所有内容的更多信息。 它们都可以成为for
循环的目标,并且语法完全相同。 它以其简单而优雅而出众。
您之前已经看到可以使用iter()
从字典中获得迭代器,因此您知道字典必须是可迭代的。 当您浏览字典时会发生什么? 让我们来看看:
如您所见,当for
循环遍历字典时,循环变量将分配给字典的键。
要在循环中访问字典值,您可以像往常一样使用键来引用字典:
您还可以使用.values()
直接遍历字典的值:
实际上,您可以同时遍历字典的键和值。 这是因为for
循环的循环变量不仅限于单个变量。 它也可以是一个元组,在这种情况下,分配是使用打包和拆包从可迭代项中进行的,就像分配语句一样:
如有关Python 的教程所述,字典方法.items()
有效地将键/值对的列表作为元组返回:
因此,Python遍历字典访问键和值的方式如下所示:
在本教程的第一部分中,您看到了一种称为的for
,其中指定了起始和结束数值。 尽管这种形式的for
循环不是直接构建在Python中,但很容易实现。
例如,如果您要遍历0
到4
的值,则只需执行以下操作:
0
当只有几个数字时,此解决方案还不错。 但是,如果数字范围大得多,它将很快变得乏味。
令人高兴的是,Python提供了一个更好的选项-内置range()
函数,该函数返回一个可迭代的整数序列。
请注意, range()
返回的是class range
的对象,而不是值的列表或元组。 由于range
对象是可迭代的,因此可以通过使用for
循环遍历它们来获取值:
0
您还可以使用list()
或tuple()
一次捕获所有值。 在REPL会话中,这可以是一种快速显示值的便捷方法:
但是,当在较大应用程序中的代码中使用range()
时,通常以这种方式使用list()
或tuple()
被认为是较差的做法。 与迭代器一样, range
对象也是惰性的-指定范围内的值只有在被请求之前才生成。
在range
对象上使用list()
或tuple()
强制立即返回所有值。 这很少需要,并且如果列表很长,则会浪费时间和内存。
<stride>
表示在值之间跳过的量(类似于用于字符串和列表切片的stride值):
指定给range()
所有参数都必须为整数,但其中任何一个都可以为负数。 自然地,如果<begin>
大于<end>
,则<stride>
必须为负(如果需要任何结果):
技术说明:严格来说, range()
并不是一个内置函数。 它被实现为创建不可变序列类型的可调用类。 但是出于实际目的,它的行为类似于内置函数。
在本入门系列的上一教程中,您已经看到了while
循环的执行如何被中断, 如何使用修改。 这些功能也可for
循环。
使用for
循环和while
循环以相同的方式break
并continue
工作。 break
完全终止循环,并继续执行循环后的第一条语句:
continue
终止当前迭代并继续进行下一个迭代:
for
循环也可以具有else
子句。 解释类似于while
循环。 如果循环通过穷尽可迭代终止,则将执行else
子句:
如果列表是使用break
语句中断的,则else
子句不会执行:
本教程介绍了for
循环,它是Python中确定迭代的主力。
您还了解了Iterables和Iterators的内部工作原理,这两个重要的对象类型是确定迭代的基础,但在其他各种Python代码中也占有重要地位。
在这个入门系列的下两个教程中,您将稍作调整,并探索Python程序如何通过键盘输入并输出到控制台与用户交互。