### 3.4.4 嵌套循環
為了實現復雜的算法,控制結構可以相互嵌套,即一個控制結構處于另一個控制結構的 內部。前面我們見過 if 結構的嵌套,現在我們討論循環的嵌套。
先考慮“一維”數據結構——由簡單數據值構成的列表,為了遍歷列表以處理其中數據, 我們需要一個循環。例如用一個循環來計算列表中所有數據之和:
```
>>> a = [1,2,3,4,5]
>>> sum = 0
>>> for i in a:
sum = sum + i
>>> print sum
15
```
但是一個循環不足以解決“二維”數據結構——如矩陣。第 2 章中介紹過,編程語言中 用“列表的列表”來表示矩陣。用一個循環可以每次取列表中的一個值來處理,但這個值本 身又是一個列表,因此又需要一個循環來遍歷之。這樣我們就得到一個嵌套的循環結構來處 理二維數據結構,如下面的代碼所演示的那樣:
```
>>> a = [[11,12,13,14],[21,22,23,24],[31,32,33,34]]
>>> sum = 0
>>> for i in a:
for j in i:
sum = sum + j
>>> print sum
270
```
可見,為了遍歷矩陣,需要由外循環和內循環嵌套來完成:外循環負責對所有的行進行 遍歷,而內循環負責對當前行的每一列進行遍歷。首先由外循環取一行,再由內循環處理這 一行;當內循環處理完一行,控制又轉到外循環去取下一行。例如,外循環控制變量 i 取第 一行[11,12,13,14]時,內循環控制變量 j 取遍 i 中的 11、12、13 和 14 進行處理,處理完畢后 i 再取第二行進行處理,依次類推。
當然,二維數據結構不一定都像矩陣這么整齊,每一行數據可能有長有短,因此在用嵌 套循環來遍歷所有數據時,內循環的循環次數常常要根據外循環的循環控制變量值做相應調 整。作為例子,請看下面這個打印乘法口訣表的嵌套循環:
```
>>> for i in range(1,10):
for j in range(1,i+1):
print "%dx%d=%-2d" % (j,i,j*i),
print
1x1=1
1x2=2 2x2=4
1x3=3 2x3=6 3x3=9
1x4=4 2x4=8 3x4=12 4x4=16
1x5=5 2x5=10 3x5=15 4x5=20 5x5=25
1x6=6 2x6=12 3x6=18 4x6=24 5x6=30 6x6=36
1x7=7 2x7=14 3x7=21 4x7=28 5x7=35 6x7=42 7x7=49
1x8=8 2x8=16 3x8=24 4x8=32 5x8=40 6x8=48 7x8=56 8x8=64
1x9=9 2x9=18 3x9=27 4x9=36 5x9=45 6x9=54 7x9=63 8x9=72 9x9=81
```
這段代碼雖然很簡單,卻展示了嵌套循環編程中常用的兩個技巧。首先,內循環的循環 次數(由 range(1,i+1)決定)依賴于外循環的循環控制變量 i,因為對 i=1 只有一個乘式,對 i=2 有兩個乘式,…,對 i=9 有九個乘式。其次,為了將每個 i 值所產生的乘式放在同一行上, 且不同 i 值的乘式放在不同行上,我們在外循環的循環體中與內循環 for 語句并列寫了一條 print 語句,以便每當內循環結束就換一次行;而在內循環的循環體中,print 語句的最后是用 逗號結尾的,表示每次循環期間不換行。
設計嵌套循環時,一般先設計外循環,這時并不考慮內循環要做的事。當把外循環的結 構搭建好之后,再去設計內循環的任務,這時又不需要考慮外循環。最后將內外兩個循環的 代碼融合在一起,就得到了完整的嵌套循環代碼。
和兩重嵌套循環類似,嵌套循環還可以由三重循環構成,用于處理三維數據結構。依此 類推,n 重嵌套循環可用于處理 n 維的數據結構。
3.4.3 節中介紹的 break 語句只能跳出包圍它的那一層循環。在嵌套循環結構的情況下, 一條 break 語句雖然跳出了本層循環,但跳不出外層循環,因此控制仍然可能處于某個循環 體中。例如,我們改寫打印乘法口訣表的程序,使得一部分乘式不顯示。代碼如下:
```
>>> for i in range(1,10):
for j in range(1,i+1):
if j > 4: break
print "%dx%d=%-2d" % (j,i,j*i),
print
1x1=1
1x2=2 2x2=4
1x3=3 2x3=6 3x3=9
1x4=4 2x4=8 3x4=12 4x4=16
1x5=5 2x5=10 3x5=15 4x5=20
1x6=6 2x6=12 3x6=18 4x6=24
1x7=7 2x7=14 3x7=21 4x7=28
1x8=8 2x8=16 3x8=24 4x8=32
1x9=9 2x9=18 3x9=27 4x9=36
```
從上面的代碼和結果可以看出,對于內循環所處理的每一行,j>4 的乘式都被 break 跳過了, 但是外循環仍能繼續執行。
- 前言
- 第 1 章 計算與計算思維
- 1.1 什么是計算?
- 1.1.1 計算機與計算
- 1.1.2 計算機語言
- 1.1.3 算法
- 1.1.4 實現
- 1.2 什么是計算思維?
- 1.2.1 計算思維的基本原則
- 1.2.2 計算思維的具體例子
- 1.2.3 日常生活中的計算思維
- 1.2.4 計算思維對其他學科的影響
- 1.3 初識 Python
- 1.3.1 Python 簡介
- 1.3.2 第一個程序
- 1.3.3 程序的執行方式
- 1.3.4 Python 語言的基本成分
- 1.4 程序排錯
- 1.5 練習
- 第 2 章 用數據表示現實世界
- 2.1 數據和數據類型
- 2.1.1 數據是對現實的抽象
- 2.1.1 常量與變量
- 2.1.2 數據類型
- 2.1.3 Python 的動態類型*
- 2.2 數值類型
- 2.2.1 整數類型 int
- 2.2.2 長整數類型 long
- 2.2.3 浮點數類型 float
- 2.2.4 數學庫模塊 math
- 2.2.5 復數類型 complex*
- 2.3 字符串類型 str
- 2.3.1 字符串類型的字面值形式
- 2.3.2 字符串類型的操作
- 2.3.3 字符的機內表示
- 2.3.4 字符串類型與其他類型的轉換
- 2.3.5 字符串庫 string
- 2.4 布爾類型 bool
- 2.4.1 關系運算
- 2.4.2 邏輯運算
- 2.4.3 布爾代數運算定律*
- 2.4.4 Python 中真假的表示與計算*
- 2.5 列表和元組類型
- 2.5.1 列表類型 list
- 2.5.2 元組類型 tuple
- 2.6 數據的輸入和輸出
- 2.6.1 數據的輸入
- 2.6.2 數據的輸出
- 2.6.3 格式化輸出
- 2.7 編程案例:查找問題
- 2.8 練習
- 第 3 章 數據處理的流程控制
- 3.1 順序控制結構
- 3.2 分支控制結構
- 3.2.1 單分支結構
- 3.2.2 兩路分支結構
- 3.2.3 多路分支結構
- 3.3 異常處理
- 3.3.1 傳統的錯誤檢測方法
- 3.3.2 傳統錯誤檢測方法的缺點
- 3.3.3 異常處理機制
- 3.4 循環控制結構
- 3.4.1 for 循環
- 3.4.2 while 循環
- 3.4.3 循環的非正常中斷
- 3.4.4 嵌套循環
- 3.5 結構化程序設計
- 3.5.1 程序開發過程
- 3.5.2 結構化程序設計的基本內容
- 3.6 編程案例:如何求 n 個數據的最大值?
- 3.6.1 幾種解題策略
- 3.6.2 經驗總結
- 3.7 Python 布爾表達式用作控制結構*
- 3.8 練習
- 第 4 章 模塊化編程
- 4.1 模塊化編程基本概念
- 4.1.1 模塊化設計概述
- 4.1.2 模塊化編程
- 4.1.3 編程語言對模塊化編程的支持
- 4.2 Python 語言中的函數
- 4.2.1 用函數減少重復代碼 首先看一個簡單的用字符畫一棵樹的程序:
- 4.2.2 用函數改善程序結構
- 4.2.3 用函數增強程序的通用性
- 4.2.4 小結:函數的定義與調用
- 4.2.5 變量的作用域
- 4.2.6 函數的返回值
- 4.3 自頂向下設計
- 4.3.1 頂層設計
- 4.3.2 第二層設計
- 4.3.3 第三層設計
- 4.3.4 第四層設計
- 4.3.5 自底向上實現與單元測試
- 4.3.6 開發過程小結
- 4.4 Python 模塊*
- 4.4.1 模塊的創建和使用
- 4.4.2 Python 程序架構
- 4.4.3 標準庫模塊
- 4.4.4 模塊的有條件執行
- 4.5 練習
- 第 5 章 圖形編程
- 5.1 概述
- 5.1.1 計算可視化
- 5.1.2 圖形是復雜數據
- 5.1.3 用對象表示復雜數據
- 5.2 Tkinter 圖形編程
- 5.2.1 導入模塊及創建根窗口
- 5.2.2 創建畫布
- 5.2.3 在畫布上繪圖
- 5.2.4 圖形的事件處理
- 5.3 編程案例
- 5.3.1 統計圖表
- 5.3.2 計算機動畫
- 5.4 軟件的層次化設計:一個案例
- 5.4.1 層次化體系結構
- 5.4.2 案例:圖形庫 graphics
- 5.4.3 graphics 與面向對象
- 5.5 練習
- 第 6 章 大量數據的表示和處理
- 6.1 概述
- 6.2 有序的數據集合體
- 6.2.1 字符串
- 6.2.2 列表
- 6.2.3 元組
- 6.3 無序的數據集合體
- 6.3.1 集合
- 6.3.2 字典
- 6.4 文件
- 6.4.1 文件的基本概念
- 6.4.2 文件操作
- 6.4.3 編程案例:文本文件分析
- 6.4.4 緩沖
- 6.4.5 二進制文件與隨機存取*
- 6.5 幾種高級數據結構*
- 6.5.1 鏈表
- 6.5.2 堆棧
- 6.5.3 隊列
- 6.6 練習
- 第 7 章 面向對象思想與編程
- 7.1 數據與操作:兩種觀點
- 7.1.1 面向過程觀點
- 7.1.2 面向對象觀點
- 7.1.3 類是類型概念的發展
- 7.2 面向對象編程
- 7.2.1 類的定義
- 7.2.2 對象的創建
- 7.2.3 對象方法的調用
- 7.2.4 編程實例:模擬炮彈飛行
- 7.2.5 類與模塊化
- 7.2.6 對象的集合體
- 7.3 超類與子類*
- 7.3.1 繼承
- 7.3.2 覆寫
- 7.3.3 多態性
- 7.4 面向對象設計*
- 7.5 練習
- 第 8 章 圖形用戶界面
- 8.1 圖形用戶界面概述
- 8.1.1 程序的用戶界面
- 8.1.2 圖形界面的組成
- 8.1.3 事件驅動
- 8.2 GUI 編程
- 8.2.1 UI 編程概述
- 8.2.2 初識 Tkinter
- 8.2.3 常見 GUI 構件的用法
- 8.2.4 布局
- 8.2.5 對話框*
- 8.3 Tkinter 事件驅動編程
- 8.3.1 事件和事件對象
- 8.3.2 事件處理
- 8.4 模型-視圖設計方法
- 8.4.1 將 GUI 應用程序封裝成對象
- 8.4.2 模型與視圖
- 8.4.3 編程案例:匯率換算器
- 8.5 練習
- 第 9 章 模擬與并發
- 9.1 模擬
- 9.1.1 計算機建模
- 9.1.2 隨機問題的建模與模擬
- 9.1.3 編程案例:乒乓球比賽模擬
- 9.2 原型法
- 9.3 并行計算*
- 9.3.1 串行、并發與并行
- 9.3.2 進程與線程
- 9.3.3 多線程編程的應用
- 9.3.4 Python 多線程編程
- 9.3.5 小結
- 9.4 練習
- 第 10 章 算法設計和分析
- 10.1 枚舉法
- 10.2 遞歸
- 10.3 分治法
- 10.4 貪心法
- 10.5 算法分析
- 10.5.1 算法復雜度
- 10.5.2 算法分析實例
- 10.6 不可計算的問題
- 10.7 練習
- 第 11 章 計算+X
- 11.1 計算數學
- 11.2 生物信息學
- 11.3 計算物理學
- 11.4 計算化學
- 11.5 計算經濟學
- 11.6 練習
- 附錄
- 1 Python 異常處理參考
- 2 Tkinter 畫布方法
- 3 Tkinter 編程參考
- 3.1 構件屬性值的設置
- 3.2 構件的標準屬性
- 3.3 各種構件的屬性
- 3.4 對話框
- 3.5 事件
- 參考文獻