語句(3)

循環(huán)，也是現(xiàn)實(shí)生活中常見的現(xiàn)象，我們常說日復(fù)一日，就是典型的循環(huán)。又如：日月更迭，斗轉(zhuǎn)星移，無不是循環(huán)；王朝更迭；子子孫孫，繁衍不息，從某個角度看也都是循環(huán)。

編程語言就是要解決現(xiàn)實(shí)問題的，因此也少不了要循環(huán)。

在python中，循環(huán)有一個語句：for語句。

其基本結(jié)構(gòu)是：

for 循環(huán)規(guī)則：
    操作語句

從這個基本結(jié)構(gòu)看，有著同if條件語句類似的地方：都有冒號；語句塊都要縮進(jìn)。是的，這是不可或缺的。

簡單的for循環(huán)例子

前面介紹print語句的時候，出現(xiàn)了一個簡單例子。重復(fù)一個類似的：

>>> hello = "world"
>>> for i in hello:
...     print i
... 
w
o
r
l
d

這個for循環(huán)是怎么工作的呢？

1. hello這個變量引用的是"world"這個str類型的數(shù)據(jù)
2. 變量 i 通過hello找到它所引用的對象"world",因?yàn)閟tr類型的數(shù)據(jù)屬于序列類型，能夠進(jìn)行索引，于是就按照索引順序，從第一字符開始，依次獲得該字符的引用。
3. 當(dāng) i="w"的時候，執(zhí)行print i，打印出了字母w，結(jié)束之后循環(huán)第二次，讓 i="e"，然后執(zhí)行print i,打印出字母e，如此循環(huán)下去，一直到最后一個字符被打印出來，循環(huán)自動結(jié)束。注意，每次打印之后，要換行。如果不想換行，怎么辦？參見《語句(1)》中關(guān)于print語句。

因?yàn)榭梢砸餐ㄟ^使用索引（偏移量），得到序列對象的某個元素。所以，還可以通過下面的循環(huán)方式實(shí)現(xiàn)同樣效果：

>>> for i in range(len(hello)):
...     print hello[i]
... 
w
o
r
l
d

其工作方式是：

1. len(hello)得到hello引用的字符串的長度，為5
2. range(len(hello),就是range(5),也就是[0, 1, 2, 3, 4],對應(yīng)這"world"每個字母索引，也可以稱之為偏移量。這里應(yīng)用了一個新的函數(shù)range()，關(guān)于它的用法，繼續(xù)閱讀，就能看到了。
3. for i in range(len(hello)),就相當(dāng)于for i in [0,1,2,3,4],讓i依次等于list中的各個值。當(dāng)i=0時，打印hello[0]，也就是第一個字符。然后順序循環(huán)下去，直到最后一個i=4為止。

以上的循環(huán)舉例中，顯示了對str的字符依次獲取，也涉及了list，感覺不過癮呀。那好，看下面對list的循環(huán)：

>>> ls_line
['Hello', 'I am qiwsir', 'Welcome you', '']
>>> for word in ls_line:
...     print word
... 
Hello
I am qiwsir
Welcome you

>>> for i in range(len(ls_line)):
...     print ls_line[i]
... 
Hello
I am qiwsir
Welcome you

range(start,stop[, step])

這個內(nèi)建函數(shù)，非常有必要給予說明，因?yàn)樗鼤?jīng)常被使用。一般形式是range(start, stop[, step])

要研究清楚一些函數(shù)特別是內(nèi)置函數(shù)的功能，建議看官首先要明白內(nèi)置函數(shù)名稱的含義。因?yàn)樵趐ython中，名稱不是隨便取的，是代表一定意義的。所謂：名不正言不順。

range

n. 范圍；幅度；排；山脈 vi. （在...內(nèi)）變動；平行，列為一行；延伸；漫游；射程達(dá)到 vt. 漫游；放牧；使并列；歸類于；來回走動

在具體實(shí)驗(yàn)之前，還是按照管理，摘抄一段官方文檔的原話，讓我們能夠深刻理解之：

This is a versatile function to create lists containing arithmetic progressions. It is most often used in for loops. The arguments must be plain integers. If the step argument is omitted, it defaults to 1. If the start argument is omitted, it defaults to 0. The full form returns a list of plain integers [start, start + step, start + 2 step, ...]. If step is positive, the last element is the largest start + i step less than stop; if step is negative, the last element is the smallest start + i * step greater than stop. step must not be zero (or else ValueError is raised).

從這段話，我們可以得出關(guān)于range()函數(shù)的以下幾點(diǎn)：

• 這個函數(shù)可以創(chuàng)建一個數(shù)字元素組成的列表。
• 這個函數(shù)最常用于for循環(huán)（關(guān)于for循環(huán)，馬上就要涉及到了）
• 函數(shù)的參數(shù)必須是整數(shù)，默認(rèn)從0開始。返回值是類似[start, start + step, start + 2*step, ...]的列表。
• step默認(rèn)值是1。如果不寫，就是按照此值。
• 如果step是正數(shù)，返回list的最最后的值不包含stop值，即start+istep這個值小于stop；如果step是負(fù)數(shù)，start+istep的值大于stop。
• step不能等于零，如果等于零，就報錯。

在實(shí)驗(yàn)開始之前，再解釋range(start,stop[,step])的含義：

• start：開始數(shù)值，默認(rèn)為0,也就是如果不寫這項(xiàng)，就是認(rèn)為start=0
• stop：結(jié)束的數(shù)值，必須要寫的。
• step：變化的步長，默認(rèn)是1,也就是不寫，就是認(rèn)為步長為1。堅(jiān)決不能為0

實(shí)驗(yàn)開始，請以各項(xiàng)對照前面的講述：

>>> range(9)                #stop=9，別的都沒有寫，含義就是range(0,9,1)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8] #從0開始，步長為1,增加，直到小于9的那個數(shù) 
>>> range(0,9)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
>>> range(0,9,1)
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

>>> range(1,9)              #start=1
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

>>> range(0,9,2)            #step=2,每個元素等于start+i*step，
[0, 2, 4, 6, 8]

僅僅解釋一下range(0,9,2)

• 如果是從0開始，步長為1,可以寫成range(9)的樣子，但是，如果步長為2，寫成range(9,2)的樣子，計算機(jī)就有點(diǎn)糊涂了，它會認(rèn)為start=9,stop=2。所以，在步長不為1的時候，切忌，要把start的值也寫上。
• start=0,step=2,stop=9.list中的第一個值是start=0,第二個值是start+1step=2（注意，這里是1，不是2，不要忘記，前面已經(jīng)講過，不論是list還是str，對元素進(jìn)行編號的時候，都是從0開始的），第n個值就是start+(n-1)step。直到小于stop前的那個值。

熟悉了上面的計算過程，看看下面的輸入誰是什么結(jié)果？

>>> range(-9)

我本來期望給我返回[0,-1,-2,-3,-4,-5,-6,-7,-8],我的期望能實(shí)現(xiàn)嗎？

分析一下，這里start=0,step=1,stop=-9.

第一個值是0；第二個是start+1*step，將上面的數(shù)代入，應(yīng)該是1,但是最后一個還是-9，顯然出現(xiàn)問題了。但是，python在這里不報錯，它返回的結(jié)果是：

>>> range(-9)
[]
>>> range(0,-9)
[]
>>> range(0)
[]

報錯和返回結(jié)果，是兩個含義，雖然返回的不是我們要的。應(yīng)該如何修改呢？

>>> range(0,-9,-1)
[0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8]
>>> range(0,-9,-2)
[0, -2, -4, -6, -8]

有了這個內(nèi)置函數(shù)，很多事情就簡單了。比如：

>>> range(0,100,2)
[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98]

100以內(nèi)的自然數(shù)中的偶數(shù)組成的list，就非常簡單地搞定了。

思考一個問題，現(xiàn)在有一個列表，比如是["I","am","a","pythoner","I","am","learning","it","with","qiwsir"],要得到這個list的所有序號組成的list，但是不能一個一個用手指頭來數(shù)。怎么辦？

請沉思兩分鐘之后，自己實(shí)驗(yàn)一下，然后看下面。

>>> pythoner
['I', 'am', 'a', 'pythoner', 'I', 'am', 'learning', 'it', 'with', 'qiwsir']
>>> py_index = range(len(pythoner))     #以len(pythoner)為stop的值
>>> py_index
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

再用手指頭指著pythoner里面的元素，數(shù)一數(shù)，是不是跟結(jié)果一樣。

例：找出100以內(nèi)的能夠被3整除的正整數(shù)。

分析：這個問題有兩個限制條件，第一是100以內(nèi)的正整數(shù)，根據(jù)前面所學(xué)，可以用range(1,100)來實(shí)現(xiàn)；第二個是要解決被3整除的問題，假設(shè)某個正整數(shù)n，這個數(shù)如果能夠被3整除，也就是n%3(%是取余數(shù))為0.那么如何得到n呢，就是要用for循環(huán)。

以上做了簡單分析，要實(shí)現(xiàn)流程，還需要細(xì)化一下。按照前面曾經(jīng)講授過的一種方法，要畫出問題解決的流程圖。

下面寫代碼就是按圖索驥了。

代碼：

#! /usr/bin/env python
#coding:utf-8

aliquot = []

for n in range(1,100):
    if n%3 == 0:
        aliquot.append(n)

print aliquot

代碼運(yùn)行結(jié)果：

[3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54, 57, 60, 63, 66, 69, 72, 75, 78, 81, 84, 87, 90, 93, 96, 99]

上面的代碼中，將for循環(huán)和if條件判斷都用上了。

不過，感覺有點(diǎn)麻煩，其實(shí)這么做就可以了：

>>> range(3,100,3)
[3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51, 54, 57, 60, 63, 66, 69, 72, 75, 78, 81, 84, 87, 90, 93, 96, 99]

能夠用來for的對象

所有的序列類型對象，都能夠用for來循環(huán)。比如：

>>> name_str = "qiwsir"
>>> for i in name_str:  #可以對str使用for循環(huán)
...     print i,
...                     
q i w s i r

>>> name_list = list(name_str)
>>> name_list
['q', 'i', 'w', 's', 'i', 'r']
>>> for i in name_list:     #對list也能用
...     print i,
... 
q i w s i r

>>> name_set = set(name_str)    #set還可以用
>>> name_set
set(['q', 'i', 's', 'r', 'w'])
>>> for i in name_set:
...     print i,
... 
q i s r w

>>> name_tuple = tuple(name_str)
>>> name_tuple
('q', 'i', 'w', 's', 'i', 'r')
>>> for i in name_tuple:        #tuple也能呀
...     print i,
... 
q i w s i r

>>> name_dict={"name":"qiwsir","lang":"python","website":"qiwsir.github.io"}
>>> for i in name_dict:             #dict也不例外，這里本質(zhì)上是將字典的鍵拿出來，成為序列后進(jìn)行循環(huán)
...     print i,"-->",name_dict[i]
... 
lang --> python
website --> qiwsir.github.io
name --> qiwsir

在用for來循環(huán)讀取字典鍵值對上，需要多說幾句。

有這樣一個字典：

>>> a_dict = {"name":"qiwsir", "lang":"python", "email":"qiwsir@gmail.com", "website":"www.itdiffer.com"}

曾記否？在《字典(2)》中有獲得字典鍵、值的函數(shù)：items/iteritems/keys/iterkeys/values/itervalues，通過這些函數(shù)得到的是鍵或者值的列表。

>>> for k in a_dict.keys():
...     print k, a_dict[k]
... 
lang python
website www.itdiffer.com
name qiwsir
email qiwsir@gmail.com

這是最常用的一種獲得字典鍵/值對的方法，而且效率也不錯。

>>> for k,v in a_dict.items():
...     print k,v
... 
lang python
website www.itdiffer.com
name qiwsir
email qiwsir@gmail.com

>>> for k,v in a_dict.iteritems():
...     print k,v
... 
lang python
website www.itdiffer.com
name qiwsir
email qiwsir@gmail.com

這兩種方法也能夠?qū)崿F(xiàn)同樣的效果，但是因?yàn)橛辛松厦娴姆椒?，一般就少用了。但是，用也無妨，特別是第二個iteritems()，效率也是挺高的。

但是，要注意下面的方法：

>>> for k in a_dict.keys():
...     print k, a_dict[k]
... 
lang python
website www.itdiffer.com
name qiwsir
email qiwsir@gmail.com

這種方法其實(shí)是不提倡的，雖然實(shí)現(xiàn)了同樣的效果，但是效率常常是比較低的。切記。

>>> for v in a_dict.values():
...     print v
... 
python
www.itdiffer.com
qiwsir
qiwsir@gmail.com

>>> for v in a_dict.itervalues():
...     print v
... 
python
www.itdiffer.com
qiwsir
qiwsir@gmail.com

單獨(dú)取values，推薦第二種方法。