Сколько инструкций может выполнить цикл за одну итерацию

Цикл заставляет интерпретатор JavaScript многократно выполнять один и тот же блок кода, называемый телом цикла. Каждое отдельное исполнение инструкций в теле цикла называется итерацией. В JavaScгipt доступны четыре инструкции циклов: while, do/while, for и for/in.

Цикл while

Инструкция while (англ. до тех пор, пока) создает цикл с предусловием. В скобках после слова while указывают некоторое логическое выражение или значение. Цикл начнется если значение этого выражения равно true и будет работать до тех пор, пока это условие не обратится в false. Общий синтаксис этого цикла выглядит так:

while (условие) {
  инструкция
}

Следующий цикл while исполняется, пока значение переменной i меньше 3:

После окончания третьей итерации условие i < 3 больше не является истинным, поэтому цикл завершается.

Для создания бесконечного цикла в качестве условия достаточно задать булево значение true:

while (true) {
  инструкция
}

Это общепринятый способ создания бесконечного цикла. В прочих случаях (к примеру, если в рассмотренном нами примере убрать в коде i++) возможен вариант (в теории) создания бесконечного цикла. На практике, браузер выведет сообщение о «зависшем» скрипте и посетитель его остановит.

Цикл do…while

Инструкция do…while (англ. делай до тех пор, пока) отличается от цикла while тем, что в do…while сначала выполняется тело цикла, а затем проверяется условие продолжения цикла. Из-за такой особенности do…while называют циклом с постусловием. Таким образом, если условие do…while заведомо ложное, то хотя бы один раз блок операторов в теле цикла do…while всё равно выполнится.

Инструкция do…while представляет собой конструкцию из двух операторов, используемых совместно. Синтаксис этой конструкции следующий:

do {
  // тело цикла
} while (условие);

Пример do…while:

Этот цикл продолжается, пока переменная i меньше 4. Она равна 0 в начале цикла и увеличивается на 1 на каждой итерации.

На заметку: Циклы с постусловием обычно используются, если тело цикла должно быть выполнено хотя бы один раз.

Цикл for

Инструкция for – это вариант цикла с предусловием, который состоит из трех необязательных выражений, заключенных в круглые скобки и разделенных точками с запятой, за которым следует оператор (обычно оператор блока), который должен выполняться в цикле. Она имеет следующий синтаксис:

for (инициализация; выражение; обновление) {
  // ... тело цикла ...
}

Описание синтаксиса:

1. Инициализация. Присваивается первоначальное значение переменной, обычно – счетчика. Выполняется только один раз в начале выполнения оператора. Областью действия этой переменной будет тело цикла.
2. Выражение – булево выражение, которое вычисляется на каждой итерации цикла. Представляет собой условие продолжения работы оператора цикла. После того, как значение счетчика достигнет указанного предела, цикл завершится.
3. Обновление – это значение, на которое будет увеличиваться или уменьшаться счетчик цикла. Вычисляется по завершении каждой итерации цикла. Чтобы оно было полезным, как и выражение инициализации, оно должно иметь побочные эффекты. В общем случае таким побочным эффектом служит операция присваивания, инкремента или декремента.

Пример цикла for:

Рассмотрим выполнение этого цикла более подробно:

1. Инициализация: Переменная-счетчик, в данном случае х, инициализируется значением 1. Выполняется один-единственный раз, при заходе в цикл.
2. Выражение: x < 4 – это условие продолжения цикла for, оно проверяется перед каждой итерацией и при входе в цикл на истинность. Если это так, то выполняются инструкции тела цикла (в данном случае – инструкция alert( x + » » );).
3. Обновление: x++ – изменяет значение переменной-счетчика. Выполняется после тела на каждой итерации, но перед проверкой условия x < 4.
4. Тело цикла: alert( x + » » ) – тело цикла обрамляется фигурными скобками, если тело цикла состоит из одной операции, то фигурные скобки можно опустить.

Иными словами, поток выполнения цикла: Инициализация → (если условие выражения true → тело цикла → обновление (x++)) → (если условие выражения true → тело цикла → обновление (x++)) → … и так далее, пока верно условие – x < 4.

Циклы for могут быть более сложными, чем в приведенных выше примерах. В некоторых циклах на каждой итерации может изменяться одновременно несколько переменных. В таких циклах часто применяется оператор «запятая» – он позволяет объединить несколько выражений инициализации и инкрементирования в одно, например:

Использование for без блоков

Все три выражения в заголовке цикла for являются необязательными.

Например, в блоке инициализации не требуется инициализировать переменные. Цикл в примере ниже полностью идентичен приведённому выше:

Как и блок инициализации, блок выражения также не является обязательным. Если вы опускаете выражение, то вы должны обязательно разбить цикл в теле, чтобы не создавать бесконечный цикл:

Можно опустить все три блока. Для избежания зацикливания используйте break для завершения цикла, а также изменяйте (увеличивайте или уменьшайте) переменную-счётчик, так чтобы условие для оператора break в какой-то момент сработало:

Примечание: Любое из выражений в цикле for может отсутствовать, однако сами точки с запятой обязательно должны присутствовать, иначе будет синтаксическая ошибка.

Цикл for…in

Цикл for…in используется для перебора всех свойств из объекта в случайном порядке и имеет следующий синтаксис:

for (variable in object) {
  инструкция /* ... делать что-то с object[variable] ... */
}

В качестве nеременной (variable) можно подставить имя переменной или инструкцию var, объявляющую одну переменную. Переменной перед началом каждой итерации цикла присваивается в виде строки имя одного из свойств объекта. Как и в цикле for, оператор var здесь не обязателен, но его рекомендуется использовать, чтобы переменная была локальной. Справа от ключевого слова in указывается объект, свойства которого будут перебираться циклом. Если переменная, представляющая объект, будет иметь значение null или undefined цикл не выполнится ни разу. И как обычно, инструкция – это инструкция или блок инструкций, образующих тело цикла.

Пример итерации по свойствам объекта:

Как отмечалось ранее, если имя свойства хранится в переменной, то обратиться к нему можно только через квадратные скобки (myCar[prop]), а не через оператор «точка».

Свойства объектов в JavaScript не упорядочены, поэтому порядок возврата их имен в цикле for…in предсказать сложно. Все перечислимые свойства будут возвращены, но порядок их вывода может зависеть от браузера.

Согласно стандарта ECMAScript, если имя свойства – нечисловая строка, то такие свойства всегда перебираются в том же порядке, в каком присваивались. Так получилось в примере выше при выводе свойств объекта myCar.
С другой стороны, если в качестве имени свойства выступает число или строка, которая может быть преобразована в числовой фомат, то браузеры осуществлят сортировку таких свойств в целях внутренней оптимизации. Вывод таких имен свойств объекта не будет соответствовать их оригинальному расположению.

Вложенные циклы

Цикл внутри другого цикла называется вложенным. Вложенность циклов формально не ограничивается, однако нужно быть предельно осторожным, чтобы не допустить зацикливания. При каждой итерации внешнего цикла вложенный цикл выполняется полностью. Вложенные циклы можно создавать с помощью инструкции for и инструкции while.

Пример вложенного цикла:

Теперь попытаемся разобраться, как это работает. Первый (внешний) цикл после каждой итерации увеличивает значение переменной i, а второй (внутренний) – переменной j. За одну итерацию внешнего цикла внутренний выполняется девять раз. По условию (i < 10) внешний цикл выполнится 9 раз. Соответственно вложенный цикл будет выполнятся тоже 9 раз, а код внутри него – 9*9 итого 81 раз.

Иными словами, код читаем так: натыкаемся на внешний цикл, делаем первый проход, во время прохода натыкаемся на еще один цикл (внутренний), делаем девять проходов по нему, каждый раз выводя текущее значение переменной j. Выводим значение i и далее возвращаемся в начало внешнего цикла для второго прохода и так 9 раз.

Операторы break и continue

Циклом можно управлять с помощью операторов break и continue.

Оператор break приводит к выходу из цикла или инструкции switch и передает управление
операторам, следующим за ними.

В следующем примере создаётся счётчик, значения которого должны изменяться от 1 до 99, однако оператор break прерывает цикл после 4 итераций:

Для вложенных циклов оператор break используется с меткой, с помощью которой завершается работа «меченой» инструкции. Метка позволяет выйти из любого блока кода. Метка имеет вид "имя_метки:", имя должно быть уникальным. Она ставится перед циклом или блоком инструкций, которые нужно завершить с помощью break:

Указание имени метки (без двоеточия) за ключевым словом break приводит к выходу из цикла или инструкции. Между ключевым словом break и именем метки не допускается перевод строки. Вызов break inner завершит вложенный цикл, а break outer ищет ближайший внешний цикл с такой меткой и переходит в его конец.

Оператор continue прерывает текущее выполнение цикла и переходит к выполнению следующего шага этого цикла. При этом, цикл while возвращается непосредственно к своему условию, а цикл for сначала вычисляет выражение инкремента, а затем возвращается к условию.

Рассмотрим пример:

В теле цикла инструкция if с помощью оператора (%) проверяет, является ли число четным. Если да, итерация цикла завершается до увеличения переменной num, но цикл продолжается со следующей итерации со значением i, увеличенным на единицу. Затем цикл выполняется до естественного завершения при значении i, равном 10. Переменная num подсчитывает количество итераций цикла. Окончательное значение num равно 5, а не 9, потому что четные операции инкремента пропускаются из-за оператора continue.

Оператор continue, как и break, можно использовать вместе с «помеченными» инструкциями для
возврата к конкретному месту в коде. Чаще всего это делается во вложенных циклах, например:

В этом примере для внешнего цикла for добавлена метка outer_mask. Каждый цикл включает 5 итераций, то есть инструкция num++ предположительно должна быть выполнена 25 раз, после чего переменная num должна быть равна 25. Оператор continue завершает выполнение внутреннего цикла, начиная новую итерацию внешнего. Она выполняется, когда j равно 3, то есть пропускаются две итерации внутреннего цикла, из-за чего num в итоге имеет значение 23.

Задачи

Содержание:развернуть

• Применение циклов
• Итерации
• Синтаксис for
• range() и enumerate()
• break и continue
• else
• Best practice

• Цикл по списку

• Цикл по словарю

• Цикл по строке

• Как сделать цикл for с шагом

• Обратный цикл for

• for в одну строку

Циклы являются мощнейшим инструментом, предоставляемым высокоуровневыми языками программирования. Эти управляющие конструкции позволяют многократно выполнять требуемую последовательность инструкций. Циклы в языке Python представлены двумя основными конструкциями: while и for.

Применение циклов

Концепция циклов — это не просто очередная абстрактная выдумка программистов. Повторяющиеся раз за разом операции окружают нас и в реальной жизни:

🥣 добавление щепотки приправ в варящийся бульон и помешивание его до тех пор, пока пакетик специй не закончится.

🕙 следование строгому расписанию каждый будний день, пока не наступят долгожданные выходные.

🌄 даже банальная смена времён года.

— всё это циклы, и представить нормальную жизнь без них попросту невозможно.

Впрочем, то же касается и программирования. Представьте, что вам нужно последовательно напечатать числа от 1 до 9999999999. В отсутствии циклов, эту задачу пришлось бы выполнять ручками, что потребовало бы колоссального количества кода и огромных временных затрат:

print(1)
print(2)
print(3)
# ...
# 9999999995 строк
# ...
print(9999999998)
print(9999999999)

Циклы же позволяют уместить такую многокилометровую запись в изящную и простую для понимания конструкцию, состоящую всего из двух строчек:

for i in range(1, 10000000000):
print(i)

Смысл её крайне прост. В основе цикла for лежат последовательности, и в примере выше это последовательность чисел от 1 до 9999999999. for поэлементно её перебирает и выполняет код, который записан в теле цикла. В частности, для решения данной задачи туда была помещена инструкция, позволяющая выводить значение элемента последовательности на экран.

Итерации

• Итерация (Iteration) — это одно из повторений цикла (один шаг или один «виток» циклического процесса). К примеру цикл из 3-х повторений можно представить как 3 итерации.
• Итерируемый объект (Iterable) — объект, который можно повторять. Проще говоря это объект, который умеет отдавать по одному результату за каждую итерацию.
• Итератор (iterator) — итерируемый объект, в рамках которого реализован метод __next__, позволяющий получать следующий элемент.

👉 Чтобы выполнить итерацию, Python делает следующее:

• Вызывает у итерируемого объекта метод iter(), тем самым получая итератор.
• Вызывает метод next(), чтобы получить каждый элемент от итератора.
• Когда метод next возвращает исключение StopIteration, цикл останавливается.

Пример создания итерируемого объекта
Для того чтобы создать собственный класс итерируемого объекта, нужно всего лишь внутри него реализовать два метода: __iter__() и __next__():

• внутри метода __next__ () описывается процедура возврата следующего доступного элемента;
• метод __iter__() возвращает сам объект, что даёт возможность использовать его, например, в циклах с поэлементным перебором.

Создадим простой строковый итератор, который на каждой итерации, при получении следующего элемента (т.е. символа), приводит его к верхнему регистру:

class ToUpperCase:
def __init__(self, string_obj, position=0):
"""сохраняем строку, полученную из конструктора,
в поле string_obj и задаём начальный индекс"""
self.string_obj = string_obj
self.position = position

> PYTHON

Синтаксис for

Как было замечено, цикл for python — есть средство для перебора последовательностей. С его помощью можно совершать обход строк, списков, кортежей и описанных выше итерируемых объектов.

В простейшем случае он выглядит так:

for item in collection:
# do something

Если последовательность collection состоит, скажем, из 10 элементов, for будет поочерёдно обходить их, храня значение текущего элемента в переменной item.

Принцип работы for максимально схож с таковым у циклов foreach, применяемых во многих других высокоуровневых языках.

aliceQuote = "The best way to explain it is to do it."
# с помощью цикла for посчитаем количество символов (с пробелами) в строке
# зададим счетчик
count = 0
# будем посимвольно обходить весь текст
for letter in aliceQuote:
# на каждой новой итерации:
# в переменной letter будет храниться следующий символ предложения;
# увеличиваем счетчик на 1;
count += 1

print(count)
> 39

range() и enumerate()

Вы уже наверняка запомнили, что for работает с последовательностями. В программировании очень часто приходится повторять какую-то операцию фиксированное количество раз. А где упоминается «количество чего-то», существует и последовательность, числовая.

👉 Для того чтобы выполнить какую-либо инструкцию строго определенное число раз, воспользуемся функцией range():

# скажем Миру привет целых пять раз!
for i in range(5):
print("Hello World!")

>
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!

range() можно представлять, как функцию, что возвращает последовательность чисел, регулируемую количеством переданных в неё аргументов. Их может быть 1, 2 или 3:

• range(stop);
• range(start, stop);
• range(start, stop, step).

Здесь start — это первый элемент последовательности (включительно), stop — последний (не включительно), а step — разность между следующим и предыдущим членами последовательности.

# 0 - начальный элемент по умолчанию
for a in range(3):
print(a)

>
0
3
6
9
12


👉 Чрезвычайно полезная функция enumerate() определена на множестве итерируемых объектов и служит для создания кортежей на основании каждого из элементов объекта. Кортежи строятся по принципу (индекс элемента, элемент), что бывает крайне удобно, когда помимо самих элементов требуется ещё и их индекс.

# заменим каждый пятый символ предложения, начиная с 0-го, на *
text = "Это не те дроиды, которых вы ищете"
new_text = ""
for char in enumerate(text):
if char[0] % 5 == 0:
new_text += '*'
else:
new_text += char[1]
print(new_text)

> *то н* те *роид*, ко*орых*вы и*ете

break и continue

Два похожих оператора, которые можно встретить и в других языках программирования.

• break — прерывает цикл и выходит из него;
• continue — прерывает текущую итерацию и переходит к следующей.

# break
for num in range(40, 51):
if num == 45:
break
print(num)

>
40
41
42
43
44

Здесь видно, как цикл, дойдя до числа 45 и вернув истину в условном выражении, прерывается и заканчивает свою работу.

# continue
for num in range(40, 51):
if num == 45:
continue
print(num)

>
40
41
42
43
44
46
47
48
49
50

В случае continue происходит похожая ситуация, только прерывается лишь одна итерация, а сам же цикл продолжается.

else

Если два предыдущих оператора можно часто встречать за пределами Python, то else, как составная часть цикла, куда более редкий зверь. Эта часть напрямую связана с оператором break и выполняется лишь тогда, когда выход из цикла был произведен НЕ через break.

group_of_students = [21, 18, 19, 21, 18]
for age in group_of_students:
if age < 18:
break
else:
print('Всё в порядке, они совершеннолетние')

> Всё в порядке, они совершеннолетние

Best practice

Цикл по списку

Перебрать list в цикле не составляет никакого труда, поскольку список — объект итерируемый:

# есть список
entities_of_warp = ["Tzeench", "Slaanesh", "Khorne", "Nurgle"]
# просто берём список, «загружаем» его в цикл и без всякой задней мысли делаем обход
for entity in entities_of_warp:
print(entity)

>
Tzeench
Slaanesh
Khorne
Nurgle

Так как элементами списков могут быть другие итерируемые объекты, то стоит упомянуть и о вложенных циклах. Цикл внутри цикла вполне обыденное явление, и хоть количество уровней вложенности не имеет пределов, злоупотреблять этим не следует. Циклы свыше второго уровня вложенности крайне тяжело воспринимаются и читаются.

strange_phonebook = [
["Alex", "Andrew", "Aya", "Azazel"],
["Barry", "Bill", "Brave", "Byanka"],
["Casey", "Chad", "Claire", "Cuddy"],
["Dana", "Ditrich", "Dmitry", "Donovan"]
]
# это список списков, где каждый подсписок состоит из строк
# следовательно можно (зачем-то) применить тройной for
# для посимвольного чтения всех имён
# и вывода их в одну строку
for letter in strange_phonebook:
for name in letter:
for character in name:
print(character, end='')

> A l e x A n d r e w A y a A z a z e l B a r ...

Цикл по словарю

Чуть более сложный пример связан с итерированием словарей. Обычно, при переборе словаря, нужно получать и ключ и значение. Для этого существует метод .items(), который создает представление в виде кортежа для каждого словарного элемента.

Цикл, в таком случае, будет выглядеть следующим образом:

# создадим словарь
top_10_largest_lakes = {
"Caspian Sea": "Saline",
"Superior": "Freshwater",
"Victoria": "Freshwater",
"Huron": "Freshwater",
}

> Amount of saline lakes in top10: 1
> Amount of freshwater lakes in top10: 3

Цикл по строке

Строки, по сути своей — весьма простые последовательности, состоящие из символов. Поэтому обходить их в цикле тоже совсем несложно.

word = 'Alabama'
for w in word:
print(w, end=" ")

> A l a b a m a

Как сделать цикл for с шагом

Цикл for с шагом создается при помощи уже известной нам функции range, куда, в качестве третьего по счету аргумента, нужно передать размер шага:

# выведем числа от 100 до 1000 с шагом 150
for nums in range(100, 1000, 150):
print(nums)

>
100
250
400
550
700
850

Обратный цикл for

Если вы еще не убедились в том, что range() полезна, то вот ещё пример: благодаря этой функции можно взять и обойти последовательность в обратном направлении.

# выведем числа от 40 до 50 по убыванию
# для этого установим step -1
for nums in range(50, 39, -1):
print(nums)

>
50
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40

for в одну строку

Крутая питоновская фишка, основанная на так называемых list comprehensions или, по-русски, генераторов. Их запись, быть может, несколько сложнее для понимания, зато очевидно короче и, по некоторым данным, она работает заметно быстрее на больших массивах данных.

В общем виде генератор выглядит так:

[результирующее выражение | цикл | опциональное условие]

Приведем пример, в котором продублируем каждый символ строки inputString:

# здесь letter * 2 — результирующее выражение; for letter in inputString — цикл, а необязательное условие опущено
double_letter = [letter * 2 for letter in "Banana"]

print(double_letter)
> ['BB', 'aa', 'nn', 'aa', 'nn', 'aa']

Другой пример, но теперь уже с условием:

# создадим список, что будет состоять из четных чисел от нуля до тридцати
# здесь if x % 2 == 0 — необязательное условие
even_nums = [x for x in range(30) if x % 2 == 0]

print(even_nums)
[0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28]

—