Ανακύκλωση με την εντολή for

Η εντολή range(n,m) δημιουργεί μία ακολουθία ακεραίων από τον n έως τον m-1.

>>> range(1,10)
range(1, 10)

Μπορούμε να δημιουργήσουμε μία λίστα που περιέχει την ακολουθία αριθμών την οποία παράγει η range:

>>> list(range(1,10))
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Αν παραλείψουμε το πρώτο όρισμα τότε αυτό θεωρείται ότι είναι το 0.

>>> list(range(10))
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Η γενική μορφή της συνάρτησης είναι range(start,end,step) και κατασκευάζει την αριθμητική πρόοδο start, start+step, start+2*step,...,start+n*step. Δηλαδή, ως τρίτο όρισμα βάζουμε το βήμα για την ακολουθία των παραγόμενων αριθμών.

>>> list(range(0,10,2))
[0, 2, 4, 6, 8]

Ειδικότερα,

• Αν step>0 τότε στην παραπάνω ακολουθία ο start+n*step είναι ο μεγαλύτερος ακέραιος μικρότερος από τον end.
• Αν step<0 τότε ο start+n*step είναι ο μικρότερος ακέραιος μεγαλύτερος από τον end.
• Αν το start παραληφθεί τότε start=0. Αν το step παραληφθεί τότε step=1.

Έχουμε χρησιμοποιήσει ορισμένες φορές ανακύκλωση όπου μία μεταβλητή (μετρητής) παίρνει τιμές από μια ακολουθία ακεραίων (δηλαδή, παίρνει διαδοχικές διαφορετικές ακέραιες τιμές).

Η εντολή for μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να σαρώσουμε επαναληπτικά μία ακολουθία ακεραίων (η μία οποιαδήποτε ακολουθία) οι οποίοι μπορούν να παράγονται από την range. Για παράδειγμα, μπορούμε να τυπώσουμε τα τετράγωνα των ακεραίων από το 1 έως το 10.

for i in range(1,11):
    print('The square of', i, 'is', i**2)

Η μεταβλητή i που εμφανίζεται μετά τη λέξη-κλειδί for λαμβάνει διαδοχικά τις τιμές της ακολουθίας range(1,11) και η εντολή print(i) εκτελείται σε κάθε επανάληψη. Η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να εξαντληθούν οι τιμές της ακολουθίας.

Το συντακτικό της εντολής for είναι

for variable in sequence:
    statements

Ο τελεστής in δίνει στη μεταβλητή variable της τιμές που περιέχονται στην ακολουθία sequence με σειριακό τρόπο (την μία μετά την άλλη). Οι εντολές statements εκτελούνται για κάθε τιμή της variable και η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να εξαντληθούν οι τιμές της ακολουθίας. Εάν θελήσουμε να τερματήσουμε πρόωρα την ανακύκλωση μπορούμε να το κάνουμε με την εντολή break (όπως είδαμε και στην while).

Παράδειγμα.

pc = int(input("Give an integer: "))
for x in range(0,pc+1):
    if x**3 == abs(pc):
	print("The cubic root of",pc,"is",x)
        break

Μία βελτίωση του παραπάνω προγράμματος είναι η ακόλουθη (σκεφτείτε γιατί αυτό μπορεί να θεωρηθεί βελτίωση).

pc = int(input("Give an integer: "))
for x in range(0,abs(pc)+1):
    if x**3 >= abs(pc):
       break

if x**3 != abs(pc):
    print(pc,"is not a perfect cube")
else:
    if pc < 0:
        x = -x
    print("The cubic root of",pc,"is",x)

Παράδειγμα.

L = []
for i in range(100):
    L.append(i)

List comprehension.

L = [i for i in range(100)]

Παράδειγμα.

Ο πρώτος τρόπος προκύπτει από όσα έχουμε ήδη δει.

L = [1,2,3,4,5,6,8,9]
sumL = 0
for i in range(len(L)):
    sumL += L[i]
print(sumL)

Ο δεύτερος τρόπος χρησιμοποιεί το γεγονός ότι η for μπορεί να διατρέξει μία οποιαδήποτε ακολουθία (π.χ., μία λίστα) με την βοήθεια του τελεστή in.

L = [1,2,3,4,5,6,8,9]
sumL = 0
for num in L:
    sumL += num

print(sumL)

Παράδειγμα.

n = len(L)
flag = True
for i in range(0,n//2):
    if L[i] != L[n-i-1]: 
	flag = False
	break

print(flag)

Οι παρακάτω παρατηρήσεις θα μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε το παραπάνω πρόγραμμα.

• Μέσα στην ανακύκλωση ελέγχουμε αν το στοιχείο το οποίο βρίσκεται i θέσεις μετά το πρώτο (δηλαδή, το L[i]) είναι ίδιο με αυτό που βρίσκεται i θέσεις πριν το τελευταίο (δηλαδή, το L[n-1-i]).
• Αρκεί να διατρέξουμε τη λίστα μέχρι την μέση (n//2) αφού πάντα κάνουμε συγκρίσεις ενός στοιχείου στο πρώτο μισό με στοιχείο στο δεύτερο μισό της λίστας. Αν η λίστα έχει περιττό αριθμό στοιχείων δεν χρειάζεται να γίνει έλεγχος στο μεσαίο στοιχείο.
• Χρησιμοποιήσαμε μία λογική μεταβλητή flag η οποία παίρνει την τιμή False αν έστω και δύο αντίστοιχα γράμματα δεν είναι ίδια. Η flag διετηρεί την αρχική τιμή της True αν ποτέ δεν πάρει την τιμή False εντός του for.

Άσκηση.

Παράδειγμα.

colors = ['red','green','blue','cyan','magenta','yellow','black']
    
colors1 = colors[:]
for c in colors1:
    yesno = input("Should I keep " + c + "? (y/n) ")
    if yesno == 'n': colors.remove(c)
    
while True:
    newColor = input("Should I add a new color? (color/n) ")
    if newColor != 'n':
       colors.append(newColor)
    else:
       break
    
print("Your new list of colors is\n",colors)

Οι μεταβλητές τύπου string είναι ακολουθίες χαρακτήρων και μπορούμε να γράψουμε εντολές ανακύκλωσης που σαρώνουν τους χαρακτήρες μιας ακολουθίας χαρακτήρων. Θα χρησιμοποιήσουμε την for για να διατρέξουμε την ακολουθία χαρακτήρων (συμβολοσειρά) με την βοήθεια του τελεστή in.

Παράδειγμα.

s = 'Nick Papadakis'
for c in s:
    print(c)

Μπορούμε να πετύχουμε το ίδιο αποτέλεσμα αν διατρέξουμε την συμβολοσειρά χρησιμοποιώντας τους δείκτες για την θέση των χαρακτήρων.

s = 'Nick Papadakis'
for i in range(len(s)):
    print('The',i,'th character is',s[i])

Παράδειγμα.

L1 = [1,2,3,4,5,6]
L2 = [5,6,7,8,9]

flag = False
for e1 in L1:
    for e2 in L2:
	 if e1 == e2: 
           flag = True
           break

if flag:
   print('Yes')
else:
   print('No')

Η python μας προσφέρει έναν απλό τρόπο για να ελέγχουμε αν ένα στοιχείο υπάρχει σε μία λίστα. Γράφουμε για στοιχείο e σε λίστα L την έκφραση: e in L. Η έκφραση αυτή παίρνει τις τιμές True, False. Το προηγούμενο πρόγραμμα γράφεται με απλούστερο τρόπο ως εξής:

L1 = [1,2,3,4,5,6]
L2 = [5,6,7,8,9]

flag = False
for e in L1:
    if e in L2:
	flag = True
	break

if flag:
   print('Yes')
else:
   print('No')

Παράδειγμα.

matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]
for i in range(len(matrix)):
    for j in range(len(matrix[i])):
        print('L[', i, ',', j,'] =', matrix[i][j])

Παράδειγμα.

import math

m = 20
counter = 0
for a in range(1,m+1):
    for b in range(a+1,m+1):
        c2 = a**2 + b**2
        c  = math.sqrt(c2)
        if int(c) == c:
           counter += 1
           c = int(c)
           print(a,b,c)

print("I found",counter,"Pythagorean triads")

1. J.V. Guttag, Υπολογισμοί και προγραμματισμός με την python, (Κεφάλαιο 3).
2. Δημήτριος Καρολίδης, Μαθαίνετε εύκολα python (Εκδόσεις Καρολίδη, 2016).
3. Κ. Μαγκούτης, Χ. Νικολάου, Εισαγωγή στον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό με Python, (Αποθετήριο "Κάλλιπος", 2016).
4. Style Guide for Python Code.