Мэтиз. Изучаем Python. Crash course2 n d e d i t i o na h a n d s o n, p r o j e c t b a s e d i n t r o d u c t i o n t o p r o g r a m m i n g

• Название: Crash course2 n d e d i t i o na h a n d s o n, p r o j e c t b a s e d i n t r o d u c t i o n t o p r o g r a m m i n g
• Дата: 28.06.2022
• Размер: 6.2 Mb.
• Имя файла: Мэтиз. Изучаем Python.pdf
• Тип: Документы; #618322
• страница: 8 из 52

magicians.py
❶
magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
❷
for magician in magicians:
❸
print(magician)
Все начинается с определения списка , как и в главе 3. В точке  определяется цикл for
. Эта строка приказывает Python взять очередное имя из списка и сохра- нить его в переменной magician
. В точке  выводится имя, только что сохранен-

Перебор всего списка 65
ное в переменной magician
. Затем строки  и  повторяются для каждого имени в списке. Этот код можно описать так: «Для каждого фокусника в списке вывести его имя». Результат представляет собой простой перечень имен из списка:
alice david carolina
Подробнее о циклах
Концепция циклов очень важна, потому что она представляет один из основных способов автоматизации повторяющихся задач компьютером. Например, в простом цикле, использованном в magicians .py
, Python сначала читает первую строку цикла:
for magician in magicians:
Эта строка означает, что нужно взять первое значение из списка magicians и со- хранить его в переменной magician
. Первое значение в списке —
'alice'
. Затем
Python читает следующую строку:
print(magician)
Python выводит текущее значение magician
, которое все еще равно 'alice'
. Так как в списке еще остались другие значения, Python возвращается к первой строке цикла:
for magician in magicians:
Python берет следующее значение из списка,
'david'
, и сохраняет его в magician
Затем выполняется строка:
print(magician)
Python снова выводит текущее значение magician
; теперь это строка 'david'
. Весь цикл повторяется еще раз с последним значением в списке,
'carolina'
. Так как других значений в списке не осталось, Python переходит к следующей строке в про- грамме. В данном случае после цикла for ничего нет, поэтому программа просто завершается.
Помните, что все действия повторяются по одному разу для каждого элемента в списке независимо от их количества. Если список содержит миллион элементов,
Python повторит эти действия миллион раз — обычно это происходит очень быстро.
Также помните, что при написании собственных циклов for временной переменной для текущего значения из списка можно присвоить любое имя. Однако на практи- ке рекомендуется выбирать осмысленное имя, описывающее отдельный элемент списка. Несколько примеров:
for cat in cats:
for dog in dogs:
for item in list_of_items:

66 Глава 4 • Работа со списками
Выполнение этого правила поможет вам проследить за тем, какие действия вы- полняются с каждым элементом в цикле for
. В зависимости от того, какое число используется — одиночное или множественное, вы сможете понять, работает ли данная часть кода с отдельным элементом из списка или со всем списком.
Более сложные действия в циклах for
В цикле for с каждым элементом списка может выполняться практически любое действие. Дополним предыдущий пример, чтобы программа выводила для каждого фокусника отдельное сообщение:
magicians.py
magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
❶
print(f"{magician.title()}, that was a great trick!")
Единственное отличие этого кода от предыдущего заключается в том, что в точке  для каждого фокусника строится сообщение с его именем. При первом проходе цикла переменная magician содержит значение 'alice'
, поэтому Python начинает первое сообщение с имени 'Alice'
. При втором проходе сообщение будет начи- наться с имени 'David'
, а при третьем — с имени 'Carolina'
:
Alice, that was a great trick!
David, that was a great trick!
Carolina, that was a great trick!
Тело цикла for может содержать сколько угодно строк кода. Каждая строка с на- чальным отступом после строки for magician in magicians считается находящейся
в цикле и выполняется по одному разу для каждого значения в списке. Таким об- разом, с каждым значением в списке можно выполнить любые операции на ваше усмотрение.
Включим в сообщение для каждого фокусника вторую строку:
magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
print(f"{magician.title()}, that was a great trick!")
❶
print(f"I can't wait to see your next trick, {magician.title()}.\n")
Так как оба вызова print()
снабжены отступами, каждая строка будет выполнена по одному разу для каждого фокусника в списке. Символ новой строки (
"\n"
) во второй команде print  вставляет пустую строку после каждого прохода цикла.
В результате будет создан набор сообщений, аккуратно сгруппированных для каждого фокусника в списке:
Alice, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Alice.
David, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, David.

Предотвращение ошибок с отступами 67
Carolina, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Carolina.
Тело цикла for может содержать сколько угодно строк кода. На практике часто требуется выполнить в цикле for несколько разных операций для каждого эле- мента списка.
Выполнение действий после цикла for
Что происходит после завершения цикла for
? Обычно программа выводит некую сводную информацию или переходит к другим операциям.
Каждая строка кода после цикла for
, не имеющая отступа, выполняется без по- вторения. Допустим, вы хотите вывести сообщение для всей группы фокусников и поблагодарить их за превосходное представление. Чтобы вывести общее сообще- ние после всех отдельных сообщений, разместите его после цикла for без отступа:
magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
print(f"{magician.title()}, that was a great trick!")
print(f"I can't wait to see your next trick, {magician.title()}.\n")
❶
print("Thank you, everyone. That was a great magic show!")
Первые две команды print повторяются по одному разу для каждого фокусника в списке, как было показано ранее. Но поскольку строка  отступа не имеет, это сообщение выводится только один раз:
Alice, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Alice.
David, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, David.
Carolina, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Carolina.
Thank you, everyone. That was a great magic show!
При обработке данных в циклах for завершающее сообщение позволяет подвести итог операции, выполненной со всем набором данных. Например, цикл for может инициализировать игру, перебирая список персонажей и изображая каждого пер- сонажа на экране. После цикла выполняется блок без отступа, который выводит кнопку
Начать игру
, после того как все персонажи появятся на экране.
Предотвращение ошибок с отступами
В Python связь одной строки кода с предшествующей строкой обозначается от- ступами. В приведенных примерах строки, выводившие сообщения для отдельных фокусников, были частью цикла, потому что они были снабжены отступами. При- менение отступов в Python сильно упрощает чтение кода. Фактически отступы

68 Глава 4 • Работа со списками заставляют разработчика писать аккуратно отформатированный код с четкой визуальной структурой. В более длинных программах Python могут встречаться блоки кода с отступами нескольких разных уровней. Эти уровни способствуют пониманию общей структуры программы.
Когда разработчики только начинают писать код, работа которого зависит от пра- вильности отступов, в их коде нередко встречаются распространенные ошибки. На- пример, иногда они расставляют отступы в коде, в котором эти отступы не нужны, или наоборот — забывают ставить отступы в блоках, в которых это необходимо.
Несколько примеров помогут вам избежать подобных ошибок в будущем и успеш- но исправлять их, когда они встретятся в ваших программах.
Итак, рассмотрим несколько типичных ошибок при использовании отступов.
Пропущенный отступ
Строка после команды for в цикле всегда должна снабжаться отступом. Если вы забудете поставить отступ, Python напомнит вам об этом:
magicians.py
magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
❶
print(magician)
Команда print в точке  должна иметь отступ, но здесь его нет. Когда Python ожи- дает увидеть блок с отступом, но не находит его, появляется сообщение с указанием номера строки:
File "magicians.py", line 3 print(magician)
^
IndentationError: expected an indented block
Обычно для устранения подобных ошибок достаточно поставить отступ в строке
(или строках), следующей непосредственно после команды for
Пропущенные отступы в других строках
Иногда цикл выполняется без ошибок, но не выдает ожидаемых результатов. Такое часто происходит, когда вы пытаетесь выполнить несколько операций в цикле, но забываете снабдить отступом некоторые из строк.
Например, вот что происходит, если вы забудете снабдить отступом вторую строку в цикле:
magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
for magician in magicians:
print(magician.title() + ", that was a great trick!")
❶
print(f"I can't wait to see your next trick, {magician.title()}.\n")

Предотвращение ошибок с отступами 69
Команда print в точке  должна быть снабжена отступом, но поскольку Python находит хотя бы одну строку с отступом после команды for
, сообщение об ошибке не выдается. В результате первая команда print будет выполнена для каждого элемента в списке, потому что в ней есть отступ. Вторая команда print отступа не имеет, поэтому она будет выполнена только один раз после завершения цикла. Так как последним значением magician является строка 'carolina'
, второе сообщение будет выведено только с этим именем:
Alice, that was a great trick!
David, that was a great trick!
Carolina, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Carolina.
Это пример логической ошибки. Код имеет действительный синтаксис, но он не приводит к желаемому результату, потому что проблема кроется в его логике.
Если некоторое действие должно повторяться для каждого элемента в списке, но выполняется только один раз, проверьте, не нужно ли добавить отступы в строке или нескольких строках кода.
Лишние отступы
Если вы случайно поставите отступ в строке, в которой он не нужен, Python со- общит об этом:
hello_world.py
message = "Hello Python world!"
❶
print(message)
Отступ команды print в точке  не нужен, потому что эта строка не подчинена предшествующей; Python сообщает об ошибке:
File "hello_world.py", line 2
print(message)
^
IndentationError: unexpected indent
Чтобы избежать непредвиденных ошибок с отступами, используйте их только там, где для этого существуют конкретные причины. В тех программах, которые вы пи- шете на этой стадии изучения Python, отступы нужны только в строках действий, повторяемых для каждого элемента в цикле for
Лишние отступы после цикла
Если вы случайно снабдите отступом код, который должен выполняться после за- вершения цикла, то этот код будет выполнен для каждого элемента. Иногда Python выводит сообщение об ошибке, но часто дело ограничивается простой логической ошибкой.

70 Глава 4 • Работа со списками
Например, что произойдет, если случайно снабдить отступом строку с выводом завершающего приветствия для группы фокусников?
magicians.py
magicians = ['alice', 'david', 'carolina'] for magician in magicians: print(f"{magician.title()}, that was a great trick!")
print(f"I can't wait to see your next trick, {magician.title()}.\n")
❶
print("Thank you everyone, that was a great magic show!")
Так как строка  имеет отступ, сообщение будет продублировано для каждого фокусника в списке:
Alice, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Alice.
Thank you everyone, that was a great magic show!
David, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, David.
Thank you everyone, that was a great magic show!
Carolina, that was a great trick!
I can't wait to see your next trick, Carolina.
Thank you everyone, that was a great magic show!
Это еще один пример логической ошибки наподобие описанной в разделе «Про- пущенные отступы в других строках». Python не знает, что вы пытаетесь сде- лать в своем коде, поэтому он просто выполняет весь код, не нарушающий правил синтаксиса. Если действие, которое должно выполняться один раз, вы- полняется многократно, проверьте, нет ли лишнего отступа в соответствующей строке кода.
Пропущенное двоеточие
Двоеточие в конце команды for сообщает Python, что следующая строка является началом цикла.
magicians = ['alice', 'david', 'carolina']
❶
for magician in magicians print(magician)
Если вы случайно забудете поставить двоеточие, как в примере , произойдет синтаксическая ошибка, так как полученная команда нарушает правила языка.
И хотя такие ошибки легко исправляются, найти их бывает достаточно трудно.
Вы не поверите, сколько времени тратят программисты на поиск подобных «одно- символьных» ошибок. Поиск таких ошибок усложняется еще и тем, что человек обычно склонен видеть то, что он ожидает увидеть.

Создание числовых списков 71
УПРАЖНЕНИЯ
4.1. Пицца: вспомните по крайней мере три названия ваших любимых видов пиццы. Со- храните их в списке и используйте цикл for для вывода всех названий.
• Измените цикл for так, чтобы вместо простого названия пиццы выводилось сообще- ние, включающее это название. Таким образом, для каждого элемента должна выво- диться строка с простым текстом, например: «I like pepperoni pizza».
• Добавьте в конец программы (после цикла for) строку с завершающим сообщением.
Таким образом, вывод должен состоять из трех (и более) строк с названиями пиццы и дополнительного сообщения — скажем, «I really love pizza!».
4.2. Животные: создайте список из трех (и более) животных, обладающих общей характе- ристикой. Используйте цикл for для вывода названий всех животных.
• Измените программу так, чтобы вместо простого названия выводилось сообщение, включающее это название, — например, «A dog would make a great pet».
• Добавьте в конец программы строку с описанием общего свойства. Например, мож- но вывести сообщение «Any of these animals would make a great pet!».
Создание числовых списков
Необходимость хранения наборов чисел возникает в программах по многим при- чинам. Например, в компьютерной игре могут храниться координаты каждого персонажа на экране, таблицы рекордов и т. д. В программах визуализации данных пользователь почти всегда работает с наборами чисел: температурой, расстоянием, численностью населения, широтой/долготой и другими числовыми данными.
Списки идеально подходят для хранения наборов чисел, а Python предоставляет специальные средства для эффективной работы с числовыми списками. Достаточно один раз понять, как эффективно пользоваться этими средствами, и ваш код будет хорошо работать даже в том случае, если список содержит миллионы элементов.
Функция range()
Функция range()
упрощает построение числовых последовательностей. Например, с ее помощью можно легко вывести серию чисел:
first_numbers.py
for value in range(1,5):
print(value)
И хотя на первый взгляд может показаться, что он должен вывести числа от 1 до 5, на самом деле число 5 не выводится:
1 2
3 4

72 Глава 4 • Работа со списками
В этом примере range()
выводит только числа от 1 до 4. Перед вами еще один при- мер явления «смещения на 1», часто встречающегося в языках программирования.
При выполнении функции range()
Python начинает отсчет от первого переданного значения и прекращает его при достижении второго. Так как на втором значении происходит остановка, конец интервала (5 в данном случае) не встречается в вы- воде.
Чтобы вывести числа от 1 до 5, используйте вызов range(1,6)
:
for value in range(1,6):
print(value)
На этот раз вывод начинается с 1 и завершается 5:
1 2
3 4
5
Если ваша программа при использовании range()
выводит не тот результат, на который вы рассчитывали, попробуйте увеличить конечное значение на 1.
При вызове range()
также можно передать только один аргумент; в этом случае последовательность чисел будет начинаться с 0. Например, range(6)
вернет числа от 0 до 5.
Использование range() для создания числового списка
Если вы хотите создать числовой список, преобразуйте результаты range()
в список при помощи функции list()
. Если заключить вызов range()
в list()
, то результат будет представлять собой список с числовыми элементами.
В примере из предыдущего раздела числовая последовательность просто выводи- лась на экран. Тот же набор чисел можно преобразовать в список вызовом list()
:
numbers = list(range(1,6))
print(numbers)
Результат:
[1, 2, 3, 4, 5]
Функция range()
также может генерировать числовые последовательности, про- пуская числа в заданном диапазоне. Например, построение списка четных чисел от 1 до 10 происходит так:
even_numbers.py
even_numbers = list(range(2,11,2)) print(even_numbers)

Создание числовых списков 73
В этом примере функция range()
начинает со значения 2, а затем увеличива- ет его на 2. Приращение 2 последовательно применяется до тех пор, пока не будет достигнуто или пройдено конечное значение 11, после чего выводится результат:
[2, 4, 6, 8, 10]
С помощью функции range()
можно создать практически любой диапазон чисел.
Например, как бы вы создали список квадратов всех целых чисел от 1 до 10? В язы- ке Python операция возведения в степень обозначается двумя звездочками (
**
).
Один из возможных вариантов выглядит так:
squares.py
❶
squares = []
❷
for value in range(1,11):
❸
square = value**2
❹
squares.append(square)
❺
print(squares)
Сначала в точке  создается пустой список с именем squares
. В точке  вы при- казываете Python перебрать все значения от 1 до 10 при помощи функции range()
В цикле текущее значение возводится во вторую степень, а результат сохраняется в переменной square в точке . В точке  каждое новое значение square присо- единяется к списку squares
. Наконец, после завершения цикла список квадратов выводится в точке :
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
Чтобы сделать код более компактным, можно опустить временную переменную square и присоединять каждое новое значение прямо к списку:
squares = []
for value in range(1,11):
❶
squares.append(value**2)
print(squares)
Конструкция  выполняет ту же работу, что и строки  и  в squares .py
. Каждое значение в цикле возводится во вторую степень, а затем немедленно присоединя- ется к списку квадратов.
При создании более сложных списков можно использовать любой из двух под- ходов. Иногда использование временной переменной упрощает чтение кода; в других случаях оно приводит лишь к напрасному удлинению кода. Сначала сосредоточьтесь на написании четкого и понятного кода, который делает именно то, что нужно, и только потом переходите к анализу кода и поиску более эффек- тивных решений.