В этой статье мы разберем, работу цикла for в Python.
Мы начнем с пары основных примеров и их синтаксиса. Далее обсудим, когда может быть полезен блок else, связанный с циклом for. Затем мы разберем итерактивные объекты (iterable), итераторы (iterator) и протокол итератора. Также узнаем, как создавать собственные итераторы и итерируемые объекты. После этого мы обсудим, как цикл for реализован с использованием итерактивных объектов и итераторов. Потом мы рассмотрим реализацию логики цикла for, используя цикл while и используя протокол итератора.
И наконец, для тех, кому интересно, мы разберем простой цикл for и пройдемся по инструкциям, которые интерпретатор Python выполняет при выполнении цикла for. Это должно помочь понять, что именно происходит внутри, во время работы цикла for.
Оператор for является одним из двух операторов, используемых для создания циклов в Python, другим является оператор while. Если вы совсем не знакомы с итерациями в Python, то рекомендуем почитать статью Итерации в Python: операторы for, while, break и continue которая будет хорошей отправной точкой для изучения циклов и итераций.
Давайте начнем с простого цикла for, который перебирает список строк и печатает каждую строку.
>>> for word in ["You", "are", "awesome!"]: ... print(word) ... You are awesome!
Как видите, цикл перебирает все слова в списке и печатает их. То есть на каждом шаге цикла переменной word присваивается элемент списка, а затем выполняется кодовый блок. Поскольку список — это упорядоченная последовательность элементов, цикл проходит по ним в том же порядке.
В Python цикл for может иметь необязательное условие else. Кодовый блок в предложении else выполняется после завершения цикла for, то есть после того, как все элементы итерируемого элемента были исчерпаны. Теперь давайте посмотрим, как мы можем расширить предыдущий пример, чтобы включить условие else.
>>> for word in ["You", "are", "awesome!"]:
... print(word)
... else:
... print("See you later!")
...
You
are
awesome!
See you later!
Как вы могли заметить, блок else выполняется после завершения цикла for. Так какой смысл использовать блок else? Разве не будет выполнен следующий набор операторов после цикла for?
Ну, во многих случаях у нас возникают ситуации, когда нам нужно выйти из цикла for, когда выполняется определенное условие. И если это условие никогда не выполняется, но нам все равно нужно выполнить набор операторов. Для этого мы обычно используем логический флаг. Давайте посмотрим на пример.
def search(search_list, search_item):
found_item = False
for word in search_list:
if word == search_item:
found_item = True
print("Found word '{}'".format(search_item))
break
if not found_item:
print("Word '{}' was not found!".format(search_item))
Использование:
>>> search(["You", "are", "awesome!"], "are") Found word 'are' >>> search(["You", "are", "awesome!"], "we") Word 'we' was not found!
С помощью блока else мы можем избежать использования логического флага found_item. Давайте посмотрим, как мы можем переписать вышеуказанный метод с помощью else. Обратите внимание, что блок else будет пропущен, если в цикле for встречается оператор break.
def search(search_list, search_item):
for word in search_list:
if word == search_item:
print("Found word '{}'".format(search_item))
break
else:
print("Word '{}' was not found!".format(search_item))
Таким образом, блок else действительно полезен, только если у нас есть оператор break в цикле for, и нам нужно, чтобы выполнился набор операторов, если условие break никогда не выполнялось.
В противном случае операторы, связанные с else, просто выполняются в конце цикла for. Вы увидите это, когда мы разберем байт-код в последнем разделе этой статьи.
Теперь, когда мы рассмотрели несколько основных примеров, давайте завершим этот раздел синтаксисом цикла for.
for <element> in <iterable>:
<set_of_statements_1>
else:
<set_of_statements_2> По сути, для каждого итерируемого элемента выполняется set_of_statements_1. Как только все элементы исчерпаны, управление переходит к блоку else и выполняется set_of_statements_2.
Обратите внимание, что предложение else является необязательным. Если блок else отсутствует, цикл завершается после того, как все элементы будут пройдены, и управление переходит к следующему оператору программы.
В предыдущем разделе мы использовали термин «iterables» для обозначения объекта, который итерировался циклом for. Теперь давайте попробуем понять, что такое итерируемый объект в Python.
В Python итерируемый объект — это любой объект, который можно использовать в итерации с использованием цикла for. Это означает, что объект должен возвращать итератор при передаче в метод iter(). Давайте посмотрим примеры некоторых часто используемых встроенных итерируемых объектов в Python.
>>> iter("You are awesome!") # String
<str_iterator object at 0x1041ad2e8>
>>> iter(["You", "are", "awesome!"]) # List
<list_iterator object at 0x1041ad358>
>>> iter(("You", "are", "awesome!")) # Tuple
<tuple_iterator object at 0x1041ad390>
>>> iter({"You", "are", "awesome!"}) # Set
<set_iterator object at 0x1041ac678>
>>> iter({1: "You", 2: "are", 3: "awesome!"}) # Dictionary
<dict_keyiterator object at 0x10400df48>
>>> iter(range(3)) # Range function
<range_iterator object at 0x1041a1450> Как вы можете видеть, когда мы вызываем iter() для итерируемого объекта, он возвращает объект итератора.
А что такое итератор? В Python итератор определяется как объект, представляющий поток данных. По сути, если мы передаем итератор во встроенный метод next(), он должен вернуть следующее значение из связанного потока данных. Когда все элементы исчерпаны, должно появиться исключение StopIteration. Он должен продолжать вызывать исключение StopIteration для любых последующих вызовов метода next().
Примеры итератора со списком.
>>> my_list = ["You", "are", "awesome!"] >>> >>> # Get the iterator. ... list_iterator = iter(my_list) >>> >>> # Get next element of iterator. ... next(list_iterator) 'You' >>> next(list_iterator) 'are' >>> next(list_iterator) 'awesome!' >>> next(list_iterator) Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> StopIteration >>> next(list_iterator) Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> StopIteration
Следует помнить одну интересную вещь: итераторы сами по себе также поддерживают (обязаны поддерживать согласно протоколу итератора) метод iter(). Это означает, что мы можем вызвать метод iter() для итератора и получить сам объект итератора.
>>> my_list = ["You", "are", "awesome!"] >>> list_iterator = iter(my_list) >>> list_iterator <list_iterator object at 0x1099a6320> >>> iterator_of_iterator = iter(list_iterator) >>> iterator_of_iterator <list_iterator object at 0x1099a6320>
Таким образом, мы можем использовать итераторы везде, где ожидается итерация, например, в цикле for.
Однако обратите внимание, что вызов iter() для объекта-контейнера, такого как list, каждый раз будет возвращать новый итератор. Но вызов iter() для итератора просто возвращает тот же объект.
>>> my_list = [1, 2] >>> iter(my_list) <list_iterator object at 0x1099a62b0> >>> iter(my_list) # This gives a fresh iterator object <list_iterator object at 0x1099a62e8>
>>> my_list = [1, 2] >>> list_iter = iter(my_list) >>> list_iter <list_iterator object at 0x1099a62b0> >>> iter(list_iter) # This returns the same iterator object <list_iterator object at 0x1099a62b0> >>> iter(list_iter) # This returns the same iterator object <list_iterator object at 0x1099a62b0>
Обратите внимание, что это работает так, как мы ожидали.
>>> my_list = ["You are Awesome!"] >>> >>> for word in my_list: ... print(word) ... You are Awesome! >>> for word in my_list: ... print(word) ... You are Awesome!
Обратите внимание, что итератор будет исчерпан в первом цикле, а во второй раз мы просто видим пустой контейнер.
>>> my_list = ["You are Awesome!"] >>> list_iterator = iter(my_list) >>> >>> for word in list_iterator: ... print(word) ... You are Awesome! >>> >>> for word in list_iterator: ... print(word) ... >>>
В предыдущем разделе мы увидели, что:
Протокол итератора — это не что иное, как стандартный способ определения объектов как итераторов. Мы уже видели протокол в действии в предыдущем разделе. Согласно протоколу, итераторы должны определить следующие два метода:
Теперь, когда мы рассмотрели, как работает протокол итераторов, мы можем создавать свой собственный итератор. Давайте посмотрим на простой пример, где мы создаем наш собственный класс Range, который генерирует числа в данном диапазоне с заданным шагом.
class Range:
def __init__(self, start, stop, step):
self.next = start
self.stop = stop
self.step = step
def __next__(self):
if self.next > self.stop:
raise StopIteration
next_item = self.next
self.next += self.step
return next_item
def __iter__(self):
return self
Теперь посмотрим, как он работает с циклом for.
>>> for num in Range(1, 10, 2): ... print(num) ... 1 3 5 7 9
Обратите внимание, что экземпляр Range является как итерируемым объектом, так и итератором.
Все, что для этого нужно, это возвращать новый итератор всякий раз, когда вызывается метод __iter__() , т. е. в этом случае он должен возвращать новый экземпляр Range.
class RangeIterable:
def __init__(self, start, stop, step):
self.start = start
self.stop = stop
self.step = step
def __iter__(self):
return Range(self.start, self.stop, self.step) Давайте теперь используем наш RangeIterable с циклом for.
>>> for num in RangeIterable(1, 10, 2): ... print(num) ... 1 3 5 7 9
Теперь, когда мы поняли, что такое итератор и итерируемый объект, мы можем глубже понять, как на самом деле работает цикл for.
Давайте снова посмотрим на наш предыдущий пример.
>>> for word in ["You", "are", "awesome!"]:
... print(word)
... else:
... print("See you later!")
...
You
are
awesome!
See you later! Когда мы выполняем вышеуказанный блок кода, происходит следующее:
Примечание. Если в блоке кода, связанном с циклом for, встречается оператор break, то блок else пропускается.
Мы могли бы реализовать вышеуказанную логику, используя оператор while следующим образом.
my_list = ["You", "are", "awesome!"]
list_iter = iter(my_list)
while True:
try:
word = next(list_iter)
print(word)
except StopIteration:
print("See you later!")
break
Цикл while ведет себя точно так же, как наш цикл for, и выдает следующий результат.
You are awesome! See you later!
В этом разделе мы разберем цикл for и пройдемся по инструкциям, которые интерпретатор исполняет при выполнении цикла for. Мы будем использовать модуль dis для разборки цикла for. Чтобы быть точным, мы будем использовать метод dis.dis, чтобы получить удобочитаемое представление дизассемблированного байт-кода.
Мы будем использовать тот же простой цикл for, который мы рассматривали до сих пор. Запишем следующий цикл for в файл for_loop.py.
for word in ["You", "are", "awesome!"]:
print(word)
else:
print("See you later!")
Теперь мы можем получить читаемую форму байт-кода, вызвав dis.dismethod. Запустим следующую команду в терминале.
$ python3 -m dis for_loop.py
1 0 SETUP_LOOP 28 (to 30)
2 LOAD_CONST 0 (('You', 'are', 'awesome!'))
4 GET_ITER
>> 6 FOR_ITER 12 (to 20)
8 STORE_NAME 0 (word)
2 10 LOAD_NAME 1 (print)
12 LOAD_NAME 0 (word)
14 CALL_FUNCTION 1
16 POP_TOP
18 JUMP_ABSOLUTE 6
>> 20 POP_BLOCK
4 22 LOAD_NAME 1 (print)
24 LOAD_CONST 1 ('See you later!')
26 CALL_FUNCTION 1
28 POP_TOP
>> 30 LOAD_CONST 2 (None)
32 RETURN_VALUE Каждый из столбцов в разобранном виде представляет следующее:
Теперь давайте шаг за шагом пройдемся по нашему разобранному байт-коду и попытаемся понять, что на самом деле происходит.
В этом описание термин TOS означает вершина стека (top of the stack)
Вув! Итак, мы закончили с разборкой инструкций для цикла for. Я надеюсь, что это поможет немного лучше понять работу цикла for.
В этом посте мы рассмотрели следующее:
Оригинальная статья Shyama Sankar Understanding for-loops in Python
Краткий перевод: https://vuejs.org/guide/components/v-model.html Основное использование v-model используется для реализации двусторонней привязки в компоненте. Начиная с Vue…
Сегодня мы рады объявить о выпуске Vue 3.4 «🏀 Slam Dunk»! Этот выпуск включает в…
Vue.js — это универсальный и адаптируемый фреймворк. Благодаря своей отличительной архитектуре и системе реактивности Vue…
Недавно, у меня истек сертификат и пришлось заказывать новый и затем устанавливать на хостинг с…
Каким бы ни было ваше мнение о JavaScript, но всем известно, что работа с датами…
Все, кто следит за последними событиями в мире адаптивного дизайна, согласятся, что введение контейнерных запросов…
View Comments
Спасибо за статью, но вторая часть очень сложна для понимания. Я не вполне понял, что такое итараторы в принципе, а часть с разбором цикла for я не понял совершенно, хотя догадываюсь, что там много полезного