بررسی ایجاد حلقه تکرار در پایتون
قبل از هر چیزی بهتر است بدانید که در کل زبان برنامه نویسی پایتون چیست؟ حلقه تکرار for در پایتون غالبا Loop نامیده می شود، For یک کلمه کلیدی است که در تمام زبان های برنامه نویسی از جمله پایتون از آن به عنوان حلقه تکرار استفاده می شود. سوابق نشان می دهد درگذشته زبان های برنامه نویسی حلقه های تکرار را در ساختارهای مختلفی بکار گرفته اند که به طور خلاصه به آنها خواهیم پرداخت.
مقاله پییشنهادی : زبان برنامه نویسی پایتون چیست؟
حلقه ی محدود به عددی خاص
حلقه تکرار در پایتون بیشتر یک حلقه ای ساده با محدوده ی عددی خاصی است که دارای ارزش عددی برای شروع و پایان آن است. فرمت دقیق حلقه تکرار for به زبان برنامه نویسی مورد نظر بستگی دارد اما در حالت معمولی بیشتر ذهنیتی که ما از حلقه for داریم به صورت زیر است :
for i = 1 to 10
<loop body>
در اینجا بدنه حلقه تکرار به تعداد 10 مرتبه تکرار خواهد شد. متغیر i در مرحله اول به مقدار 1 خواهد شد و در مرتبه دوم به 2 تغییر خواهد یافت و همینطور تا آخر حلقه ادامه خواهد یافت. این نوع حلقه تکرار برای زبان های BASIC، Algol و Pascal استفاده می شود.
حلقه تکرار سه عبارته
شکل دیگری از حلقه محبوب تکرار for در زبان برنامه نویسی C وجود دارد که دارای سه بخش می باشد:
- مقدار دهی اولیه
- عبارت دوم شرطی را برای پایان حلقه در نظر می گیرد
- عبارت سوم عمل انجام شده در پایان هرتکرار را مشخص می کند
شکل کلی دستور به صورت زیر است:
for (i = 1; i <= 10; i++)
<loop body>
نکته فنی : در زبان برنامه نویسی C ، عمل i++ یعنی اینکه یک مقدار به متغیر i اضافه شود. این عمل تقریبا برابر با i+=1 در زبان پایتون است.
این حلقه به شرح زیر تفسیر می شود:
- متغیر i در ابتدا 1 مقدار دهی می شود.
- حلقه تا زمانی ادامه دارد که متغیر i هنوز به مقدار10 نرسیده است.
- در پایان هر دور حلقه به متغیر i یک مقدار اضافه می شود (i++).
حلقه هایی با امکانات سه عبارته محبوبیت زیادی دارند به دلیل اینکه در این سه عبارت هر نوع حالتی می تواند استقرار داشته باشد و به حالت های مختلفی می توان این حلقه را مدیریت کرد و در حالت کلی می توان گفت که این نوع حلقه از انعطاف پذیری بالا و سادگی زیادی برخوردار است. این نوع حلقه ها نیز در زبانهای C ++، Java، PHP و Perl بیشتر به چشم می خورند.
حلقه تکرار مبتنی بر مجموعه (Collection)
این نوع حلقه ها بیشتر به جای تعیین مقادیر محدوده ی عددی، روی مجموعه ای از شیء ها بکار گرفته می شود:
for i in <collection>
<loop body>
هر دفعه ای که حلقه تکرار می شود متغیر i یک شیء از مجموعه را به ترتیب به خود اختصاص می دهد . نوع این حلقه ها بیشتر انتزاعی و کلی هستند. زبان های Perl و php از این نوع حلقه ها پشتیبانی می کنند اما به جای استفاده از کلمه کلیدی For از Foreach استفاده می کنند. اگر به هک کردن نیز علاقه دارید آشنایی با هک با پایتون مقاله ی خوبی است.
for به عنوان یک حلقه تکرار در پایتون
از تمام حلقه های ذکر شده بالا، پایتون تنها از حلقه آخری یعنی حلقه مبتنی بر مجموعه ای اشیاء پیروی می کند. پیاده سازی حلقه تکرار در پایتون بسیار متنوع است و شما همیشه یک راه جدیدی برای پیاده سازی حلقه تکرار در پایتون را خواهید داشت.
شما به جزئیات بیشتری در مورد حلقه تکرار در پایتون و ساختار حلقه for در پایتون پی خواهید برد اما فعلا به صورت نمونه در مثال های اولیه فقط تا حدودی با آن آشنا می شویم.
مقاله پییشنهادی : آموزش یادگیری ماشین لرنینگ با پایتون
ساختار for به عنوان یک حلقه تکرار در پایتون به صورت زیر است:
for <var> in <iterable>:
<statement(s)>
در اینجا <iterable> در حلقه تکرار در پایتون به عنوان مجموعه ای از شیء ها می باشد یا به فرض مثال یک لیستی از اشیاء است. statement ها در بدنه حلقه برای هر آیتمی از <iterable> اجرا می شوند. متغیر var در هر بار تکرار حلقه مقداری از iterable را به ترتیب به خود اختصاص می دهد.
در اینجا یک نمونه ای از حلقه تکرار در پایتون را مشاهده می کنیم:
>>>
>>> a = ['foo', 'bar', 'baz']
>>> for i in a:
... print(i)
...
foo
bar
baz
در این حلقه تکرار در پایتون <iterable> همان لیست a می باشد و متغیر <var> همان i است. در هر بار تکرار حلقه متغیر i به صورت پیوسته مقداری از آیتم های لیست a را به خود اختصاص می دهد سپس تابع print() به ترتیب مقادیر ‘foo’، ‘bar’ و ‘baz’ را نمایش می دهد. حلقه تکرار for مانند این، یک روش پایتونی است که برای پردازش آیتم ها در حله تکرار مورد استفاده قرار می گیرد.
اما دقیقا یک iterable در حلقه تکرار در پایتون چه چیزی می تواند باشد؟ قبل از اینکه بیشتر حلقه ها را مورد بررسی قرار دهیم بهتر است عمیقا به این بحث وارد شویم که واقعا معنی iterable در حلقه تکرار در پایتون چه چیزی است؟ در ادامه مقاله ی زبان برنامه نویسی پایتون را بهتر بشناسیم را به شما پیشنهاد می کنیم.
Iterable ها
در حلقه تکرار در پایتون iterable یک شیء ای است که می تواند در تکرار استفاده شود. این اصطلاح به شرح زیر مورد استفاده قرار گرفته است :
- صفت: یک شی را می توان به عنوان تکرار توصیف کرد.
- اسم: یک شی به عنوان یک تکرار مشخص می شود.
اگر شیء ای از نوع iterable باشد آن می تواند در تابع iter() در پایتون مورد فراخوانی واقع شود که چیزی بنام یک تکرار کننده(iterator) را برمیگرداند.
هریک از اشیاء مثال فوق یک iterable هستند و زمانی که به تابع iter() بازگردانده می شوند نوع iterator یا تکرارکننده را بر میگردانند.
>>>
>>> iter('foobar') # String
<str_iterator object at 0x036E2750>
>>> iter(['foo', 'bar', 'baz']) # List
<list_iterator object at 0x036E27D0>
>>> iter(('foo', 'bar', 'baz')) # Tuple
<tuple_iterator object at 0x036E27F0>
>>> iter({'foo', 'bar', 'baz'}) # Set
<set_iterator object at 0x036DEA08>
>>> iter({'foo': 1, 'bar': 2, 'baz': 3}) # Dict
<dict_keyiterator object at 0x036DD990>
از سوی دیگر در مثال زیر این نوع شیء ها که به تابع iter بازگردانده شده اند از نوع iterable نیستند:
>>>
>>> iter(42) # Integer
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#26>", line 1, in <module>
iter(42)
TypeError: 'int' object is not iterable
>>> iter(3.1) # Float
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#27>", line 1, in <module>
iter(3.1)
TypeError: 'float' object is not iterable
>>> iter(len) # Built-in function
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#28>", line 1, in <module>
iter(len)
TypeError: 'builtin_function_or_method' object is not iterable
تمام انواع دادهای که تا کنون با آنها مواجه شده اید که از نوع مجموعه ها هستند نوعی iterable می باشند. این نوع داده هایی که از نوع iterable هستند شامل داده هایی از نوع های string, list, tuple, dict, set و لیست های ثابت می باشند.
اما این داده ها تنها نوع هایی نیستند که شما می توانید از آن در حلقه تکرار در پایتون استفاده کنید. تعداد زیادی شیء در پایتون طراحی و تعریف شده اند که شما می توانید از آنها در حلقه تکرار در پایتون به عنوان iterable یا تکرار شونده استفاده کنید.
مقاله پییشنهادی : آموزش دیکشنری در پایتون و بررسی متدهای آن
برای مثال:
یک فایل باز در حلقه تکرار در پایتون می تواند به عنوان یک iterabe مورد استفاده قرار گیرد. شما می توانید بعد از اینکه در مورد حلقه تکرار در پایتون آموزش های کافی را سپری کردید از یک فایل باز به عنوان iterable استفاده کنید و اشیایی از آن را خوانده و در تکرارهایتان بکار ببرید.
در واقع هر شیءای در پایتون می تواند به عنوان یک iterator در حلقه تکرار در پایتون مورد تکرار قرار گیرد. حتی اشیاء تعریف شده توسط کاربران می تواند بگونه ای طراحی شوند که از آنها بجای تکرار شونده ها یا iterator ها استفاده کنیم ( در این مقاله پی خواهید برد که چگونه از برنامه نویسی شی گرایی می توانیم در پایتون بهره مند شویم).
تکرار شونده ها (iterators) در حلقه تکرار for در پایتون
حال به خوبی این را درک کرده اید که چه نوع داده هایی به عنوان iterable شناخته می شوند و این را متوجه شده اید که چگونه از تابع iter() استفاده کنید تا یک تکرارشونده یا iterator را بدست بیاورید. حال که دسترسی به یک iterator یا تکرارشونده داریم چه کارهایی می توانیم با آن انجام دهیم ؟
در حلقه تکرار در پایتون یک تکرار کننده اساسا یک تولید کننده ارزش است که مقادیر متوالی را از سوی شیء iterable مربوطه، به خود اختصاص می دهد.
تابع سازنده next() در حلقه تکرار در پایتون برای اختصاص ارزش بعدی به تکرار شونده مورد استفاده قرار می گیرد.
در اینجا یک مثال با استفاده از لیست مشابه بالا آورده ایم :
>>>
>>> a = ['foo', 'bar', 'baz']
>>> itr = iter(a)
>>> itr
<list_iterator object at 0x031EFD10>
>>> next(itr)
'foo'
>>> next(itr)
'bar'
>>> next(itr)
'baz'
در این مثال a یک لیست قابل تکرار یا iterable می باشد و itr یک تکرار شونده یا iterator است که در ابتدا بوسیله تابع iter() به یک تکرار شونده تبدیل شده است. هر دستور next(itr) مقدار بعدی این لیست را به ترتیب برمیگرداند.
مقاله پییشنهادی : جاوا یا پایتون ؟ کدام بهتر است؟
توجه کنید که یک تکرار شونده چگونه حالت درونی خود را حفظ می کند. تکرار شونده درک می کند که مقادیر از قبل تعیین شده می باشند بنابراین شما با فراخوانی تابع next() در حلقه تکرار در پایتون ، تکرار شونده متوجه می شود که باید مقدار بعدی را برگرداند.
