Как сделать параллельные циклы в python

Обновлено: 03.07.2024

Перебрать все пары символов в строке, и остановиться при нахождении двух одинаковых символов.

Решение достаточно очевидное, но возникает вопрос:

Если бы мы программировали, например, на Java, то мы могли бы воспользоваться механизмом меток:

Однако в Python такого механизма нет. Требуется предложить наиболее удобное в использовании и читаемое решение.

Возможные варианты ответа

Поместить цикл в тело функции, а затем сделать return из неё:

Решение на пятёрку

Давайте ещё раз внимательно прочитаем условие:

Перебрать все пары символов в строке, и остановиться при нахождении двух одинаковых символов.

Где там вообще хоть слово про двойной цикл или про перебор двух индексов? Нам нужно перебирать пары. Значит, по идее, мы должны написать что-то вроде этого:

Отлично, так мы будем перебирать пары. Но как нам добиться именно такой формы записи? Всё очень просто, нужно создать генератор. Делается это следующим образом:

Итак, самый true pythonic way в решении этой задачи:

UPD: в комментариях подсказывают, что такой генератор уже реализован в стандартной библиотеке:

Что же, для данной задачи это действительно более pythonic решение. Хочется отметить, что целью статьи было скорее познакомить новичков с механизмом генераторов, нежели действительно решить проблему, заявленную в первом абзаце 😉

Важной частью структурного программированию помимо операторов условий считаются циклы. Они помогают автоматизировать последовательные задачи в программе, а именно: повторить выполнение определенных участков кода. Такая необходимость возникает достаточно часто, когда нужно сделать что-нибудь много раз, тем самым, циклы упрощают эту задачу.

Понятие циклов

В нашей жизни мы достаточно часто сталкиваемся с цикличными задачами, к ним можно отнести любые списки, будь-то: продукты, задачи на день, запланированные экзамены. И действительно, когда мы приходим в магазин, то покупаем все, что есть в нашем списке, не останавливаясь, пока не сделаем этого.

В программировании циклы позволяют повторять некоторое действие в зависимости от соблюдения заданного условия. Таким образом организуется исполнение многократной последовательности инструкций.

Есть еще несколько важных понятий, которые нужно знать:

Телом цикла называется та последовательность кода, которую нужно выполнить несколько раз.
Единоразовое выполнение – это итерация.

Python позволяет также создавать вложенные циклы. Так, сначала программа запустит внешний и в первой его итерации перейдет во вложенный. Затем она снова вернется к началу внешнего и снова вызовет внутренний. Это будет происходить до тех пор, пока последовательность не завершится или не прервется. Такие циклы полезны в том случае, если нужно перебрать определенное количество элементов в списке.

В Python есть только два цикла: for и while. Первый используется по большей мере в тех случаях, когда нужно написать многоуровневую программу с множеством условий.

Цикл for в Python 3 выполняет написанный код повторно согласно введенной переменной или счетчику. Он используется только тогда, когда необходимо совершить перебор элементов заранее известное число раз. Что это значит? У нас имеется список, сначала из него берется первый элемент, потом – второй и так далее, но с каждым из них совершается действие, которое указано в теле for. Примерно это выглядит так:

For может содержать данные разных типов: цифры, слова и пр. Рассмотрим пример:

На экране после запуска появится такая запись:

Для упрощения часто используется функция range(), или диапазон. В циклах она указывает на необходимое количество повторов последовательности, уточняя, какие именно элементы из списка for, нам необходимы в данный момент. В скобках может быть указано от одного до трех чисел:

одно указывает на то, что нужно проверить все числа от 0 и до него;
два говорят о том, что перебрать нужно все числа, находящиеся между ними;
три числа сгенерируют список от первого до второго, но с шагом, равным третьей цифре.

Рассмотрим пример. Теоретически вы можете записать так:

Но это слишком затратно, особенно если чисел слишком много, поэтому лучше сделать так, используя указанный выше range():

И в первом, и во втором случае на экране появится такая последовательность:

Запись цикла while в Python выглядит так:

Приведем пример использования этого цикла:

Здесь переменной присваивается значение 0, после чего начинается цикл, в котором проверяется условие, чтобы число было меньше 6. В теле цикла также содержится две инструкции: первая выводит само число на экран, а вторая увеличивает его значение на два. Цикл, таким образом, выполняется, пока условие продолжает быть истинным. На экране перед вами появится следующая последовательность чисел:

После тела цикла можно указать else и блок операций, которые необходимо выполнить, когда закончится while.

Обычно в ней есть смысл, только если указана инструкция break, но программа работает и без последней. Посмотрим на код:

Инструкции break и continue

Оператор break используется для выхода из цикла Python — прерывает его досрочно. Так, если во время выполнения кода, программа натыкается на break, то она сразу прекращает цикл и выходит из него, минуя else. Это необходимо, например, если при выполнении инструкций была обнаружена ошибка, и дальнейшая работа бессмысленна. Посмотрим на пример его применения:

Его реализация будет выглядеть так:

После этого выполнение программы будет прервано.

Другая инструкция, которая может менять цикл, — это continue. Если она указана внутри кода, то все оставшиеся инструкции до конца цикла пропускаются и начинается следующая итерация.

В целом, не следует слишком увлекаться использованием этих инструкций.

Цикл с постусловием

Во многих других языках программирования существуют циклы с постусловием, обычно они описываются так:

repeat [тут исполняемый код] until [условия продолжения];
do [тут исполняемый код] while [условия продолжения];

Цикл while может стать циклом с постусловием, тогда его примерный вид будет таким:

Так получается, что сначала дается тело цикла, а потом задается условие.

Бесконечные циклы

Бесконечными циклами в программировании называются те, в которых условие выхода их них не выполняется.

Примером реализации в Python бесконечного цикла будет такой код:

Зачастую цикл не должен быть бесконечным, поскольку это причина неустойчивой работы программы. Для того чтобы выйти из него, нужно нажать комбинацию клавиш: CTRL+C. При этом программы, из которых нет выхода, также существуют. К ним относятся: операционные системы, прошивки микроконтроллеров.

Вложенные циклы

Рассмотрим вложенные циклы в Python. Для реализации можно использовать как вложенные for, так и while.

Про них мы уже писали выше. Здесь же хочется привести пару примеров использования. Они очень часто используются при обработке двухмерных списков.

Вот пример создания двумерного списка и вывода его на экран с помощью print.

Нельзя с помощью одного break в Python выйти сразу из двух циклов. В этом случае нужно во внешнем цикле создать условие следующим образом.

Здесь приведен пример использования в Python цикла в цикле. Оба бесконечны. Все будет выполняться бесконечно, до тех пор, пока функция doSomething не вернет True. После этого поочередно сработают break во внешнем и во внутреннем циклах.

Заключение

Как правило, команды в коде выполняются последовательно: одна за другой. Именно поэтому, когда есть необходимость выполнить тело кода несколько раз, используются циклы. Циклы для Python очень значимы, именно они делают повторение простым, логичным и очень понятным.

Выполнение программ, написанных на любом языке программирования, по умолчанию является последовательным. Иногда нам может понадобиться изменить выполнение программы. Выполнение определенного кода может потребоваться повторить несколько раз.

Для этого в языках программирования предусмотрены различные типы циклов, которые способны повторять определенный код несколько раз. Чтобы понять принцип работы оператора цикла, рассмотрим следующую схему.

Для чего нужны циклы в python?

Циклы упрощают сложные задачи до простых. Он позволяет нам изменить поток программы таким образом, что вместо того, чтобы писать один и тот же код снова и снова, мы можем повторять его конечное число раз. Например, если нам нужно вывести первые 10 натуральных чисел, то вместо того, чтобы использовать оператор print 10 раз, мы можем вывести их внутри цикла, который выполняется до 10 итераций.

Преимущества циклов

В Python преимущества циклов, как и в других язвках программирования, заключаются в следующем:

Это обеспечивает возможность повторного использования кода.
Используя циклы, нам не нужно писать один и тот же код снова и снова.
С помощью циклов мы можем перебирать элементы структур данных (массивов или связанных списков).

В Python существуют следующие операторы циклов.

Оператор цикла	Описание
for	Цикл for используется в том случае, когда необходимо выполнить некоторую часть кода до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие. Цикл for также называют циклом c предусловием. Лучше использовать цикл for, если количество итераций известно заранее.
while	Цикл while используется в сценарии, когда мы не знаем заранее количество итераций. Блок операторов в цикле while выполняется до тех пор, пока не будет выполнено условие, указанное в цикле while. Его также называют циклом с предварительной проверкой условия.
do-while	Цикл do-while продолжается до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие. Его также называют циклом с пстусловием. Он используется, когда необходимо выполнить цикл хотя бы один раз.

Цикл for в Python

Цикл for в Python используется для многократного повторения операторов или части программы. Он часто используется для обхода структур данных, таких как список, кортеж или словарь.

Синтаксис цикла for в python приведен ниже.

Цикл For с использованием последовательности

Пример 1: Итерация строки с помощью цикла for

Пример 2: Программа для печати таблицы заданного числа.

Пример 3: Программа для печати суммы заданного списка.

Цикл For с использованием функции range()

Функция range()

Функция range() используется для генерации последовательности чисел. Если мы передадим range(10) , она сгенерирует числа от 0 до 9 . Синтаксис функции range() приведен ниже.

Start означает начало итерации.
Stop означает, что цикл будет повторяться до stop-1. range(1,5) будет генерировать числа от 1 до 4 итераций. Это необязательный параметр.
Размер шага используется для пропуска определенных чисел в итерации. Его использование необязательно. По умолчанию размер шага равен 1. Это необязательно.

Рассмотрим следующие примеры:

Пример 1: Программа для печати чисел по порядку.

Пример 2: Программа для печати таблицы заданного числа.

Пример 3: Программа для печати четного числа с использованием размера шага в range().

Мы также можем использовать функцию range() с последовательностью чисел. Функция len() сочетается с функцией range() , которая выполняет итерацию по последовательности с использованием индексации. Рассмотрим следующий пример.

Вложенный цикл for в python

Python позволяет нам вложить любое количество циклов for внутрь цикла for. Внутренний цикл выполняется n раз за каждую итерацию внешнего цикла. Синтаксис приведен ниже.

Пример 1: Вложенный цикл for

Пример 2: Программа для печати пирамиды чисел.

Использование оператора else в цикле for

В отличие от других языков, таких как C, C++ или Java, Python позволяет нам использовать оператор else с циклом for , который может быть выполнен только тогда, когда все итерации исчерпаны. Здесь мы должны заметить, что если цикл содержит какой-либо оператор break, то оператор else не будет выполнен.

Цикл for полностью исчерпал себя, так как нет прерывания.

В приведенном выше примере цикл прерван из-за оператора break, поэтому оператор else не будет выполнен. Будет выполнен оператор, находящийся непосредственно рядом с блоком else .

Цикл был прерван, благодаря оператору break.

Цикл while в Python

Цикл while позволяет выполнять часть кода до тех пор, пока заданное условие не станет ложным. Он также известен как цикл с предварительной проверкой условия.

Его можно рассматривать как повторяющийся оператор if . Когда мы не знаем количество итераций, цикл while является наиболее эффективным.

Синтаксис приведен ниже.

Здесь утверждения могут быть одним утверждением или группой утверждений. Выражение должно быть любым допустимым выражением Python, приводящим к true или false . Истиной является любое ненулевое значение, а ложью - 0 .

Операторы управления циклом

Мы можем изменить обычную последовательность выполнения цикла while с помощью оператора управления циклом. Когда выполнение цикла while завершается, все автоматические объекты, определенные в этой области видимости, уничтожаются. Python предлагает следующие управляющие операторы для использования в цикле while.

1. Оператор continue - Когда встречается оператор continue , управление переходит в начало цикла. Давайте разберем следующий пример.

2. Оператор break - Когда встречается оператор break , он выводит управление из цикла.

3. Оператор pass - Оператор pass используется для объявления пустого цикла. Он также используется для определения пустого класса, функции и оператора управления. Давайте разберем следующий пример.

Пример 1: Программа для печати от 1 до 10 с использованием цикла while

Пример 2: Программа для печати таблицы заданных чисел.

Бесконечный цикл while

Если условие, заданное в цикле while, никогда не станет ложным, то цикл while никогда не завершится, и он превратится в бесконечный цикл while.

Любое ненулевое значение в цикле while указывает на всегда истинное состояние, в то время как ноль указывает на всегда ложное состояние. Такой подход полезен, если мы хотим, чтобы наша программа непрерывно выполнялась в цикле без каких-либо помех.

Использование else в цикле while

Python позволяет нам также использовать оператор else с циклом while . Блок else выполняется, когда условие, заданное в операторе while , становится ложным. Как и в случае с циклом for , если цикл while прервать с помощью оператора break , то блок else не будет выполнен, а будет выполнен оператор, присутствующий после блока else . Оператор else необязателен для использования с циклом while . Рассмотрим следующий пример.

В приведенном выше коде, когда встречается оператор break , цикл while останавливает свое выполнение и пропускает оператор else .

Программа для печати чисел Фибоначчи до заданного предела

Оператор прерывания в Python

Break - это ключевое слово в python, которое используется для вывода управления программой из цикла. Оператор break разрывает циклы по одному, то есть в случае вложенных циклов он сначала разрывает внутренний цикл, а затем переходит к внешним циклам. Другими словами, можно сказать, что break используется для прерывания текущего выполнения программы, и управление переходит на следующую строку после цикла.

Прерывание обычно используется в тех случаях, когда нам нужно прервать цикл при заданном условии.

Синтаксис прерывания приведен ниже.

Пример: оператор break с циклом while

Оператор continue в Python

Оператор continue в Python используется для возврата управления программой в начало цикла. Оператор continue пропускает оставшиеся строки кода внутри цикла и начинает следующую итерацию. В основном он используется для определенного условия внутри цикла, чтобы мы могли пропустить определенный код для конкретного условия.

Рассмотрим следующие примеры.

Обратите внимание на вывод приведенного выше кода, значение 5 пропущено, потому что мы предоставили условие if с помощью оператора continue в цикле while . Когда оно совпадает с заданным условием, управление передается в начало цикла while , и он пропускает значение 5 из кода.

Давайте посмотрим на другой пример:

Оператор pass в python

Оператор pass является нулевым оператором (null operation), поскольку при его выполнении ничего не происходит. Он используется в тех случаях, когда оператор синтаксически необходим, но мы не хотим использовать вместо него какой-либо исполняемый оператор.

Например, он может быть использован при переопределении метода родительского класса в подклассе, но мы не хотим давать его конкретную реализацию в подклассе.

Pass также используется в тех случаях, когда код будет записан где-то, но еще не записан в программном файле. Рассмотрим следующий пример.

Python цикл Do While

В Python нет цикла do while. Но мы можем создать подобную программу.

Цикл do while используется для проверки условия после выполнения оператора. Он похож на цикл while, но выполняется хотя бы один раз.

Прежде всего: я думаю, вы действительно должны взглянуть, multiprocessing.ThreadPool если вы собираетесь использовать его в продуктивной системе. То, что я описываю ниже, - это всего лишь возможное обходное решение (которое может быть проще и, следовательно, может использоваться для целей тестирования).

Вы можете передать идентификатор функции и использовать это, чтобы решить, какой цикл вы выполняете так:

Обратите внимание, что я использовал start() вместо него, run() потому run() что не запускает другой поток, но выполняется в текущем контексте потока. Более того, я изменил свои for i in (x, y) циклы в for i in range(x,y) цикле, потому что я думаю, вы хотите перебирать диапазон, а не кортеж (который будет проходить только по х и y).

Альтернативное решение с использованием multiprocessing может выглядеть следующим образом :

Вы можете использовать, multiprocessing.ThreadPool который будет разделять ваши задачи одинаково между запущенными потоками. Следите за пулом потоков, похожим на многопроцессорный пул? для получения дополнительной информации об этом.

Если вы действительно ищете параллельное выполнение, переходите к процессам, потому что потоки будут сталкиваться с python GIL (Global Interpreted Lock).

Читайте также: