Python繰り返し処理

はじめに

Python では，for と while を使った繰り返し構文を使うことができます．前者は，リストのようなシーケンスに繰り返し処理を行う場合に使います．後者は，繰り返しの途中で処理の続行/中断を判断する場合に用います．Python には，とりあえず処理し最後に判断をする do はありません．

for による繰り返し

基本形

リストのようなシーケンスに順次アクセスし処理を行う場合に for による繰り返し構文が使われます．for の繰り返し文の基本構文は，以下の通りです(フローチャート)．else 節はオプションで，無くても実行できます．

この構文では，シーケンスオブジェクトからひとつずつデータを取り出し変数に代入，そして繰り返し処理を行います．全ての処理が終わると，else 節の文を実行します．

for  変数  in   シーケンス:          # シーケンスはリストなど
    実行文 1
    実行文 2
    …
else:                                      # 無くても良い
    実行文 1
    実行文 2
    …

プログラム例

for を使った繰り返し処理のこのプログラム例をリスト 1 に示します．これは，a と b の二つのリストをシーケンスとして用いた二重ループ構造です．各リストの値がひとずつ変数 x と y に代入され，計算と表示の処理が行われます．そして，各ループの繰り返し処理が終わると else 節が実行されます．このことは，このプログラムの実行結果からも確認できます．

001   #!/usr/bin/python3
002   
003   a = [1, 2, 3]
004   b = [2, 4, 6]
005   
006   if __name__ == "__main__":
007       for x in a:
008           for y in b:
009               print(x," * ",y," = ", x*y)
010           else:
011               print("--------------------")
012       else:
013           print("finish")

1  *  2  =  2
1  *  4  =  4
1  *  6  =  6
--------------------
2  *  2  =  4
2  *  4  =  8
2  *  6  =  12
--------------------
3  *  2  =  6
3  *  4  =  12
3  *  6  =  18
--------------------
finish

シーケンス生成

range() 関数で整数リスト

よく使われる整数の値を変化させる繰り返し処理には，range 関数が便利です．この関数は，整数の数列からなるリストを返します．例えば，「for i in range(0, 100)」とすると，i の値を 0 から 99 まで変えてループ処理ができます．引数のパターンにより，range 関数はさまざまなリストを作成できます．代表的な range 関数の使い方を，以下に示します．

多重ループ

python はインデントで制御ブロックの範囲を指定します．そのため，多重ループでは，インデントが深くなり，分かり難くなります．itertools.product() を使うと，インデント深くすること無く，多重ループが実現できます．例えば，以下の二つのプログラムは同じ結果になります．

通常の多重ループ(プログラムと実行結果)

for i in range(1,3):
    for j in range(2,4):
        for k in range(1, 10, 2):
            print('i:{0:d}\tj:{1:d}\tk:{2:d}'.format(i, j, k))

itertools.product()を使った多重ループ(プログラムと実行結果)

import itertools

for i, j, k in itertools.product(\
                range(1,3), range(2,4), range(1, 10, 2)):
    print('i:{0:d}\tj:{1:d}\tk:{2:d}'.format(i, j, k))

文字処理

文字列のリストが for で処理できることはいうまでもないですが，ひとつの文字列も処理できます．以下に具体例を示します．

リスト2 のプログラムには，二つのシーケンスがあります．003 行目の a と 004 行目の b です．a は 4 つ，b も 4 つの要素から成り立っています．008 行目では zip 関数を使い，それぞれのシーケンスから要素を取り出して，タプルを作成します．このタプルのシーケンスの要素を (x, y) に代入し，繰り返し処理を行います．二つ以上のシーケンスを同時に取り扱う場合には，zip 関数が便利です．

このプログラムの実行結果は，以下の通りです．

001   #!/usr/bin/python3
002   
003   a = "HTML"
004   b = ["Hyper", "Text", "Markup", "Language"]
005   
006   if __name__ == "__main__":
007       print("--------------------")
008       for (x, y) in zip(a, b):
009           print(x, "\t", y)
010       else:
011           print("--------------------")

--------------------
H        Hyper
T        Text
M        Markup
L         Language
--------------------

この例では，003 行目のオブジェクト a は文字列ですが，ひとつずつの文字のシーケンスとして取り扱っている点に注意が必要です．

ファイル処理

テキストファイルからデータを読み込む場合，しばしば for の繰り返し構文が使われます．

while による繰り返し

基本形

while の繰り返し文の基本構文は，以下の通りです(フローチャート)．else 節はオプションで，無くても実行できます．

while  条件:               # 条件はTrue or False
    実行文 1
    実行文 2
    …
else:                         # 無くても良い
    実行文 1
    実行文 2
    …

プログラム例

以下に，while を使った二重ループのプログラムと実行結果を示します．

001   #!/usr/bin/python3
002   
003   if __name__ == "__main__":
004       x = 1
005       while  x <= 3:
006           y = 2
007           while y <= 6:
008               print(x," * ",y," = ", x*y)
009               y += 2
010           else:
011               x += 1
012               print("--------------------")
013       else:
014           print("finish")

1  *  2  =  2
1  *  4  =  4
1  *  6  =  6
--------------------
2  *  2  =  4
2  *  4  =  8
2  *  6  =  12
--------------------
3  *  2  =  6
3  *  4  =  12
3  *  6  =  18
--------------------
finish

繰り返し途中でのループの中断

次のループへ (continue)

for や while のループ中で，continue 文に出会うと以降のループ内の実行文はスキップし，先頭に戻ります(フローチャート)．

001   #!/usr/bin/python3
002   
003   if __name__ == "__main__":
004       x = 0
005       while  x<10:
006           x += 1
007           print(x,": ", end="")
008           if(5<x):
009               print(end="\n")
010               continue
011           print(x**2,"\t", x**3)
012       else:
013           print("finish")

1 : 1    1
2 : 4    8
3 : 9    27
4 : 16   64
5 : 25   125
6 : 
7 : 
8 : 
9 : 
10 : 
finish

ループの終了 (break)

for や while のループ中で，break 文に出会うループから脱出します(フローチャート)．この場合，else 節は実行されません．また，多重ループの場合には最も内側のループしか脱出できません．Python には多重ループを使った構文が無いので，その場合にはなにがしかの工夫が必要です．

001   #!/usr/bin/python3
002   
003   if __name__ == "__main__":
004       x = 0
005       while  x<10:
006           x += 1
007           print(x,": ", end="")
008           if(5<x):
009               print(end="\n")
010               break
011           print(x**2,"\t", x**3)
012       else:
013           print("finish")

1 : 1    1
2 : 4    8
3 : 9    27
4 : 16   64
5 : 25   125
6 :

イタレーター関数(itertools)

itertools は繰り返し処理における効率的なイタレーターを生成します．

無限のイタレーター

以下の表に示す関数は終わりのないイタレーターを生成します．表中の関数の引数のうち，角括弧内は，省略可能です．終わりの無いイタレーターなので，そのままでは無限ループに陥ります．ループの終了条件，例えば if と break が必要です．

最短の入力シーケンスで停止

下表のイタレーターは，終わりがあります．

シーケンスの組み合わせのイタレーター

シーケンスを組み合わせて，イタレーターを生成します．

ページ作成情報

参考資料

更新履歴

last update:2018/05/18 22:51:26