### 3.4.1 for 循環 最簡單的循環是已知重復執行次數的循環。小學生經常有這樣的“痛苦”時刻：因為一 個字（比如“煩”）寫錯了，被老師要求訂正 10 遍。這時小學生沒有捷徑可走，只能在本子 上一遍一遍地寫上 10 次。如果是命令計算機在屏幕上寫 10 遍“煩”，是不是也只能用下面的 10 行指令來實現呢？ ``` print "煩" print "煩" ...... print "煩" ``` 顯然，這種做法非常煩瑣，需要在鍵盤上敲很多鍵，而且不具有擴展性（抄寫 1 萬遍怎么辦？）。本節介紹 Python 語言中的 for 語句，可以很好地解決上面這個問題。 for 語句的常用語法形式如下： ``` for <循環控制變量> in <序列>: <循環體> ``` 其語義是：用序列中的成員逐個賦值給循環控制變量，對每一次賦值都執行一遍循環體。當序列被遍歷，即每一個值都用過了，則循環結束，控制轉到下一條語句。注意，循環體部分 相對于 for 部分要左縮進。for 語句的執行流程如圖 3.8（a）所示，或更常見地畫成圖 3.8（b） 的樣子。  （a） （b） 圖 3.8 for 循環的流程圖 for 循環的循環次數顯然是由序列中有多少成員（即序列長度）決定的，而循環控制變量 的作用是存儲每一次循環所涉及的序列成員的信息。不難理解，循環控制變量的作用一般僅 僅限于這個循環語句，出了這個循環語句循環控制變量就失去了它的作用。因此，編程序時 最好用一個新變量來做循環控制變量，而不是用前面已經使用過的變量名，以便突顯循環控 制變量專用于循環控制的角色，不引起理解上的混亂。 下面介紹利用 for 語句建立的幾種常見循環模式。 計數器循環 我們可以用下面的 for 語句來解決將“煩”字顯示 10 遍的問題： ``` >>> for i in range(10): print "煩", 煩 煩 煩 煩 煩 煩 煩 煩 煩 煩 ``` 這條 for 語句的執行流程是這樣的：計算 range(10)得到列表[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]，然后令 變量 i 從左往右取遍列表[0, 1, ... , 9]中的每一個值，并對所取的每個值都執行一次 print 語句。 由于列表有 10 個成員，故 print 就被執行了 10 次。注意 print 語句相對上面一行要縮進，表 示它是 for 循環要重復執行的語句。 在上面這個例子中，循環體與循環控制變量的值沒有關系，即不管循環控制變量從序列 中取的值是什么，循環體總是固定地執行 print "煩"。從效果上看，循環控制變量和序列僅僅 起著計數器的作用，用于控制循環次數，這種循環模式稱為計數器循環。 當然，循環體引用循環控制變量的值也是很常見的。這種情況下，循環控制變量不僅控 制循環次數，而且直接影響循環體的行為。例如，下面這個程序可以計算 1 到 n 的平方和： 【程序 3.9】eg3_9.py ``` n = input("Input a number: ") sum = 0 for i in range(1,n+1): sum = sum + i*i print "The result is:",sum ``` 執行此程序，將得到如下輸出： ``` >>> import eg3_9 Input a number: 100 The result is: 338350 ``` 遍歷數據項列表 for 語句是針對任意序列進行遍歷來建立循環的，并非只能與 range(10)之類的數字序列 搭配構成計數器循環。例如，下面的代碼針對一個雜亂數據項構成的列表進行遍歷： ``` >>> data = ['Born on:','July',2,2005] >>> for d in data: ... print d, ... Born on: July 2 2005 ``` 這里，數據列表的作用顯然不是循環計數。當然，這種對數據列表的數據項進行遍歷的 循環也可以轉化成對數據列表的索引進行循環，代碼如下： ``` >>> data = ['Born on:','July',2,2005] >>> for i in range(len(data)): print data[i], Born on: July 2 2005 ``` 顯然這是不必要的。一般來說，直接對數據列表進行循環不但代碼簡單，執行效率也比針對 列表索引建立的循環要高。所以，如果沒有必要，盡量不要使用 for 與 range 函數的搭配。 下面我們看一個最好用列表索引來建立循環的例子：假如我們希望對 data 列表間隔著訪 問其成員（比如每次跳過兩個成員），而不是順序遍歷列表，這時就可以用 range 函數來建立 索引。代碼如下： ``` >>> data = ['Born on:','July',2,2005] >>> for i in range(0,len(data),3): print data[i], Born on: 2005 ``` 遍歷列表的同時修改列表 另一個常見的需要用序列索引來建立循環的情形是在遍歷一個列表的同時要修改它，例 如：將列表中的每一個值都加 1。下面這個做法是錯誤的： ``` >>> data = [1,2,3,4,5] >>> for x in data: x = x + 1 >>> data [1, 2, 3, 4, 5] >>> x 6 ``` 原因是循環體中修改的是循環控制變量 x 而非列表 data。盡管 x 的值來自列表，但修改 x 的 值并不會導致該值的來源處發生改變。為了修改遍歷的列表，可以使用列表索引來對列表的 相應位置賦值。代碼如下： ``` >>> data = [1,2,3,4,5] >>> for i in range(len(data)): data[i] = data[i] + 1 >>> data [2, 3, 4, 5, 6] >>> i 6 ``` 遍歷其他序列類型 回顧第 2 章的內容，序列是由若干數據項組成的一個有序的集合體，列表、字符串和元 組都是序列。前面的例子中所用的序列都是列表，下面通過例子演示利用字符串或元組建立 循環。先看針對字符串的 for 循環，其作用是將一個字符串的每個字符分拆顯示： ``` >>> for c in "Hello World!": print c, H e l l o W o r l d ! ``` 可見，字符串其實就是一個字符序列，for 語句通過取遍字符串中的每一個字符來建立循環。 注意，如果 for 的循環體只有一行語句，那么可以直接跟在 for 那一行的冒號后面。還要注意 print 語句末尾的逗號，它使 print 不換行，從而讓各字符顯示在同一行上。 再看一個針對元組的 for 循環例子： ``` >>> for i in (1,2,3): print i 1 2 3 ``` 可見，用于 for 循環時，元組和列表具有完全一樣的作用。 我們還可以構造更復雜的嵌套結構的序列用于 for 循環，如元組的元組、元組的列表、 字符串的列表等等。以“元組的列表”為例，即列表中每個成員是元組。由于控制循環的循 環控制變量每次取序列中的一個成員作為值，所以這種情況下循環控制變量所取的值是元組。 例如： ``` >>> for t in [(1,2),(3,4),(5,6)]: print t,t[0],t[1] ``` 也可以用多個循環控制變量構成元組來建立 for 循環： ``` >>> for (x,y) in [(1,2),(3,4),(5,6)]: print x,y 1 2 3 4 5 6 ``` 此例中，第一次循環時執行的賦值是(x,y) = (1,2)，亦即 x 和 y 分別賦值 1 和 2。 最后看一個更復雜的序列： ``` >>> for ((a,b),c) in [([1,2],3),['XY',6]]: print a,b,c 1 2 3 X Y 6 ``` 這個 for 語句的第一次循環相當于先執行了賦值： ``` ((a,b),c) = ([1,2],3) ``` 第二次循環相當于執行了賦值： ``` ((a,b),c) = ['XY',6] ``` 從此例可見，元組、列表、字符串三種序列類型是非常相似的，可以相互賦值。