Python语法速查： 6. 循环与迭代

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本篇索引

（1）while循环与for循环

（2）一些迭代工具

（3）列表推导与序列解包

（4）迭代器

（1）while循环与for循环

while仅能用于普通循环，而for除了可以做循环外，还可以遍历序列、集合、字典、迭代器等。

需要注意的是，在类似：for i in somelist: 的循环中，迭代变量 i 的作用域并非for语句私有，循环结束后迭代变量依然保留最后一个值。有时候for可以用于直接迭代对象，如下2个例子所示：

直接迭代字典

for key in d:    # 直接对字典进行迭代相当于 for key in d.keys():
    print(key, d[key])

直接迭代文件

f = open('a.txt')
for line in f:    # 迭代文件对象中的每一行
    print(line)

● break

可用于跳出while或for循环。break和下面的continue语句仅应用于正在执行的最内层循环，如果要跳出多层嵌套循环结构，可使用raise()抛出异常。

● continue

结束本循环的当前轮，跳到本循环的下一轮开始。

● else

与while或for循环配对的else代码段，仅在本循环中没有调用过break时执行。

for i in range(0,100):
    if i > 100:
        break;
else:
    print('running else.')

# 结果为：running else.

（2）一些迭代工具

● 并行迭代

使用内建zip()函数，它可以把两个序列“压缩”在一起，返回一个元组列表。 当两个序列长度不等时，以短的那个迭代完就会停止。zip()还支持同时对多个（3个及以上）列表进行迭代。

a = 'abc'
b = [1,2,3]
for x,y in zip(a,b):
    print(x,y)
# 结果每次迭代依次显示：a 1、b 2、c 3

以上代码相当于：

for i in range(min(len(a),len(b)):
    print(a[i],b[i])

● 编号迭代

使用内建的enumerate()函数，可以在迭代的同时，同时获取迭代的次数索引。

a = 'abc'
for i,x in enumerate(a):
    print('i=%d,x=%s' %(i,x))
# 结果依次显示：i=0,x=a、i=1,x=b、i=2,x=c

（3）列表推导与序列解包

● 列表推导（list comprehension）

“列表推导”是利用for循环来快速创建新列表的一种方法。

a. 基本用法：

[ x运算表达式 for x in 迭代器 ]

举例：

[x*2 for x in range(5)]    # 结果生成新序列：[0,2,4,6,8]

b. 条件判断用法：

每次迭代时，只有当“条件表达式”的值为真时，才会对x进行运算，并将结果放入新序列。语法如下：

[ x运算表达式 for x in 迭代器 if 条件表达式 ]

举例：

[x for x in range(10) if x%2]    # 取出range(10)范围内的所有奇数，结果为：[1,3,5,7,9]

c. 完整用法：

可以同时使用多个嵌套的for循环并对每个循环使用if条件表达式，语法如下：

[ i_1,i_2,...,i_n运算表达式 for i_1 in iter1 if 条件表达式1
                          for i_2 in iter2 if 条件表达式2
                          ......
                          for i_n in itern if 条件表达式n ]

以上语法大致相当于如下等价代码：

s = []
for i_1 in iter1:
    if 条件表达式1:
        for i_2 in iter2:
            if 条件表达式2:
                ......
                for i_n in itern:
                    if 条件表达式n:
                        s.append(i_1,i_2,...,i_n运算表达式)

举例：

a = 'abc'
b = [1,2,3]
[(i1,i2) for i1 in a
         for i2 in b if i2 % 2]
# 结果为：[('a',1), ('a',3), ('b',1), ('b',3), ('c',1), ('c',3) ]

● 迭代序列解包（sequence unpacking）

当可迭代对象返回元组时，这个特性比较有用。例如需要获取字典中的键-值对时，可使用序列解包方法：

for k,v in d.items():   # 每次循环同时取出字典中的键与值，分别放入k与v中
    print(k,v)

（4）迭代器

可以使一个普通对象也支持迭代操作，此时需要为这个对象实现__iter__()方法和__next__()方法。

● __iter__()方法：

本方法要求返回一个迭代器对象（通常可直接返回对象自身，详见下例）。

● __next__()方法：

__next__()方法由刚才通过__iter__()方法返回的迭代器对象进行调用，其作用是计算并返回迭代的下一个对象。当迭代器已迭代完所有的内容时，__next__()方法应该引发一个StopIteration异常，以通知外部的调用者结束迭代。

以下代码实现一个类似于 “列表[1,2,3,4,5]” 的迭代器：

class MyIterator:
    v = 0
    def __iter__(self):
        return self
    def __next__(self):
        self.v += 1
        if self.v > 5:
            raise StopIteration
        return self.v

myiter = MyIterator()
for i in myiter:
    print(i)

# 运行结果为，依次显示：1、2、3、4、5

● 迭代的外部原理：

上例中，当运行for语句进行迭代时，等效于运行以下代码：

_iter = myiter.__iter__()
while 1:
    try:
        i = _iter.__next__()
    except StopIteration:
        break
    print(i)  # 本句即为 for 循环中用户自己写的循环内容

从上面的代码中可以看到，迭代是使用__iter__()返回的对象来调用__next__()方法的，所以可以不一定是self。另外，内置函数iter()可以从可迭代的对象中获得迭代器，内置函数next()可以自动访问可迭代对象的__next__()方法。

因此，上面的第1行和第4行语句可等效为：

_iter = iter(s)    # 相当于 _iter = myiter.__iter__()
i = next(_iter)    # 相当于 i = _iter.__next__()，甚至直接写成：i = next(myiter) 也是可以的

● 将迭代和序列互相转换：

用list()的构造方法能显式地将迭代器转换为列，也能用内置函数iter()将序列转换为迭代器。

# ......
# 前面已定义MyIterator类

myiter = MyIterator()
s = list(myiter)
print(s)

# 结果为：[1,2,3,4,5]

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