ساختار حلقه‌ها در پایتون

حلقه for یکی از قدرتمندترین ابزارها در پایتون برای تکرار یک بلوک کد برای تعداد مشخصی دفعات یا روی عناصر یک دنباله (مانند لیست، تاپل، رشته) است. به عبارت ساده‌تر، با استفاده از حلقه for می‌توانید یک کار را چندین بار بدون نیاز به نوشتن مجدد کد انجام دهید.

ساختار کلی حلقه for

for متغیر in دنباله:
    # کدهایی که باید تکرار شوند

• • متغیر: متغیری است که در هر تکرار مقدار عنصر فعلی از دنباله را در خود نگه می‌دارد.
  • دنباله: هر چیزی که قابل تکرار باشد مانند لیست، تاپل، رشته، یا حتی یک عدد (با استفاده از تابع range) است.
  • کدهای داخل حلقه: کدهایی که باید در هر تکرار اجرا شوند.

مثال ساده

fruits = ["سیب", "موز", "آناناس"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

در این مثال:

• • fruits یک لیست از نام میوه‌ها است.
  • در هر تکرار حلقه، متغیر fruit مقدار یکی از عناصر لیست fruits را می‌گیرد.
  • داخل حلقه، نام میوه چاپ می‌شود.

مثال با استفاده از تابع range

for i in range(۵):
    print(i)

در این مثال:

• • range(5) یک دنباله از اعداد از ۰ تا ۴ را ایجاد می‌کند.
  • در هر تکرار، متغیر i مقدار یک عدد از این دنباله را می‌گیرد.
  • داخل حلقه، مقدار i چاپ می‌شود.

• کاربردهای حلقه for

fruits = ["سیب", "موز", "آناناس"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

numbers = (۱, ۲, ۳, ۴, ۵)
for number in numbers:
    print(number)

text = "سلام دنیا"
for char in text:
    print(char)

for i in range(۵):
    print(i)  # چاپ اعداد از ۰ تا ۴

for i in range(۲, ۱۱, ۲):
    print(i)  # چاپ اعداد زوج از ۲ تا ۱۰

sum = ۰
for i in range(۱, ۶):
    sum += i
print(sum)  # چاپ مجموع اعداد از ۱ تا ۵

num = ۵
factorial = ۱
for i in range(۱, num+۱):
    factorial *= i
print(factorial)

fruits = ["سیب", "موز", "آناناس"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

numbers = [۱, ۲, ۳, ۴, ۵]
for i in range(len(numbers)):
    numbers[i] *= ۲
print(numbers)

import random
random_numbers = []
for i in range(۱۰):
    random_numbers.append(random.randint(۱, ۱۰۰))
print(random_numbers)

for i in range(۱, ۱۰):
    for j in range(۱, ۱۰):
        print(i*j, end=" ")
    print()

even_numbers = []
for i in range(۲, ۲۱, ۲):
    even_numbers.append(i)

print(even_numbers)

alphabet_dict = {}
for i in range(۲۶):
    alphabet_dict[chr(۶۵+i)] = i+۱

print(alphabet_dict)

squares = [x**۲ for x in range(۱۰)]
print(squares)

numbers = [۱, ۲, ۳, ۴, ۵]
sum = ۰
for num in numbers:
    sum += num
print("مجموع اعداد:", sum)

numbers = [۲, ۳, ۴, ۵]
product = ۱
for num in numbers:
    product *= num
print("حاصلضرب اعداد:", product)

for i in range(۱, ۱۱, ۲):
    print(i)

a, b = ۰, ۱
for _ in range(۱۰):
    print(a)
    a, b = b, a+b

# مثالی ساده از یافتن ریشه های یک معادله درجه دوم
# این مثال برای نمایش کاربرد است و روش های دقیق تری برای حل معادلات وجود دارد
for x in range(-۱۰, ۱۱):
    if x**۲ - ۵*x + ۶ == ۰:
        print("یکی از ریشه ها:", x)

numbers = [۱, ۲, ۳, ۴, ۵]
sum = ۰
for num in numbers:
    sum += num
average = sum / len(numbers)
print("میانگین:", average)

# ... (محاسبات پیچیده‌تر)

number = ۵
for i in range(۱, ۱۱):
    print(f"{number} * {i} = {number * i}")

نکات مهم

• • تورفتگی: کدهای داخل حلقه باید با تورفتگی مشخص شوند تا پایتون بتواند بلوک کد را تشخیص دهد.
  • break و continue: برای کنترل جریان اجرای حلقه از دستورات break (خروج از حلقه) و continue (پرش به تکرار بعدی) استفاده می‌شود.
  • حلقه‌های تو در تو: می‌توان حلقه‌های for را در داخل یکدیگر قرار داد.

مثال پیچیده‌تر

numbers = [۱, ۲, ۳, ۴, ۵]
sum = ۰
for num in numbers:
    sum += num
print("مجموع اعداد:", sum)

مزایای استفاده از حلقه for

• • سادگی و خوانایی: ساختار حلقه for بسیار ساده و خوانا است.
  • کارایی: برای تکرار عملیات روی دنباله‌ها، حلقه for بسیار کارآمد است.
  • انعطاف‌پذیری: حلقه for با انواع مختلف دنباله‌ها قابل استفاده است.

جمع‌بندی

حلقه for یکی از ابزارهای اساسی در پایتون است و در بسیاری از برنامه‌ها استفاده می‌شود. با درک کامل این مفهوم، می‌توانید برنامه‌های پایتون خود را به طور قابل توجهی بهبود بخشید.

حلقه while در پایتون، یک ساختار کنترلی است که به شما اجازه می‌دهد یک بلوک کد را تا زمانی که یک شرط خاص برقرار باشد، به طور مکرر اجرا کنید. به عبارت دیگر، تا زمانی که شرط درون حلقه while درست باشد، کدهای داخل آن به طور مداوم اجرا می‌شوند.

ساختار کلی حلقه while

while شرط:
    # کدهایی که باید تا زمانی که شرط برقرار است اجرا شوند

• • شرط: عبارتی است که مقدار آن می‌تواند درست (True) یا نادرست (False) باشد.
  • بدنه حلقه: کدهایی که تا زمانی که شرط درست است، به طور مکرر اجرا می‌شوند.

مثال ساده

count = ۰
while count < ۵:
    print(count)
    count += ۱

در این مثال:

• • متغیر count با مقدار اولیه ۰ مقداردهی می‌شود.
  • حلقه while تا زمانی که count کمتر از ۵ باشد، اجرا می‌شود.
  • در هر تکرار، مقدار count چاپ می‌شود و سپس یک واحد به آن اضافه می‌شود.

کاربردهای حلقه while

• • تکرار تا رسیدن به یک شرط خاص: مثلاً تا زمانی که کاربر یک مقدار خاص را وارد کند.

• • حلقه while در ایجاد منوهای تعاملی در پایتون

    حلقه while ابزاری بسیار قدرتمند برای ایجاد منوهای تعاملی در پایتون است. با استفاده از این حلقه، می‌توانیم یک برنامه را تا زمانی که کاربر گزینه خروج را انتخاب نکند، در حال اجرا نگه داریم و به او اجازه دهیم تا انتخاب‌های مختلفی داشته باشد.

    ساختار کلی یک برنامه با منوی تعاملی:

    Python

    while True:
        print("منوی اصلی:")
        print("۱. گزینه اول")
        print("۲. گزینه دوم")
        print("۳. خروج")
        
        choice = input("لطفا گزینه خود را انتخاب کنید: ")
    
        if choice == '۱':
            # کدهای مربوط به گزینه اول
        elif choice == '۲':
            # کدهای مربوط به گزینه دوم
        elif choice == '۳':
            print("خروج از برنامه")
            break
        else:
            print("گزینه نامعتبر")
    

    توضیح کد:

    • حلقه while True: این حلقه باعث می‌شود برنامه تا زمانی که به طور صریح متوقف شود، اجرا شود.
    • چاپ منو: در هر تکرار حلقه، گزینه‌های موجود در منو چاپ می‌شود.
    • گرفتن ورودی کاربر: از تابع input() برای گرفتن انتخاب کاربر استفاده می‌شود.
    • شرایط if-elif-else: بر اساس انتخاب کاربر، کدهای مربوط به آن گزینه اجرا می‌شود. اگر کاربر گزینه خروج را انتخاب کند، دستور break باعث خروج از حلقه می‌شود.

    مثال پیشرفته‌تر با استفاده از توابع:

    Python

    def option1():
        # کدهای مربوط به گزینه اول
    
    def option2():
        # کدهای مربوط به گزینه دوم
    
    while True:
        print("منوی اصلی:")
        print("۱. گزینه اول")
        print("۲. گزینه دوم")
        print("۳. خروج")
        
        choice = input("لطفا گزینه خود را انتخاب کنید: ")
    
        if choice == '۱':
            option1()
        elif choice == '۲':
            option2()
        elif choice == '۳':
            print("خروج از برنامه")
            break
        else:
            print("گزینه نامعتبر")
    

    در این مثال، از توابع option1 و option2 برای سازماندهی بهتر کد استفاده شده است.

    نکات مهم:

    • اعتبارسنجی ورودی: همیشه باید ورودی کاربر را اعتبارسنجی کنید تا از خطاهای احتمالی جلوگیری کنید.
    • پیام‌های خطا: در صورت وارد کردن گزینه نامعتبر، پیام خطای مناسبی نمایش دهید.
    • سازماندهی کد: برای برنامه‌های بزرگتر، از توابع و کلاس‌ها برای سازماندهی بهتر کد استفاده کنید.
    • حلقه‌های بی‌نهایت: مراقب باشید که حلقه while به صورت بی‌نهایت اجرا نشود. همیشه یک شرط خروج تعریف کنید.

    مزایای استفاده از حلقه while برای ایجاد منوهای تعاملی:

    • انعطاف‌پذیری: می‌توانید منوهای بسیار پیچیده و با تعداد زیادی گزینه ایجاد کنید.
    • تعامل با کاربر: به کاربر اجازه می‌دهد تا با برنامه تعامل داشته باشد و انتخاب‌های مختلفی انجام دهد.
    • تکرار پذیری: می‌توانید یک منو را تا زمانی که کاربر بخواهد، اجرا کنید.

    با استفاده از حلقه while و کمی خلاقیت، می‌توانید منوهای تعاملی بسیار جذاب و کاربردی برای برنامه‌های خود ایجاد کنید.

     

  • حل مسائل ریاضی: برای انجام محاسبات تکراری تا رسیدن به یک جواب.
  • بازی‌ها: برای ایجاد بازی‌هایی که تا زمانی که بازیکن نخواهد، ادامه پیدا کنند.

نکات مهم

• • شرط خروج: همیشه باید یک شرطی وجود داشته باشد که حلقه را متوقف کند. در غیر این صورت، حلقه به صورت بی‌نهایت اجرا می‌شود.
  • تورفتگی: کدهای داخل حلقه باید با تورفتگی مشخص شوند تا پایتون بتواند بلوک کد را تشخیص دهد.
  • break و continue: برای کنترل جریان اجرای حلقه از دستورات break (خروج از حلقه) و continue (پرش به تکرار بعدی) استفاده می‌شود.

مثال پیچیده‌تر: محاسبه فاکتوریل

num = int(input("عدد مورد نظر برای محاسبه فاکتوریل را وارد کنید: "))
factorial = ۱
if num < ۰:
    print("فاکتوریل برای اعداد منفی تعریف نشده است.")
elif num == ۰:
    print("فاکتوریل صفر برابر با ۱ است.")
else:
    for i in range(۱, num + ۱):
        factorial *= i
    print("فاکتوریل", num, "برابر است با:", factorial)

مقایسه حلقه while و for

• • حلقه for: برای تکرار بر روی یک دنباله (لیست، تاپل، رشته) یا یک محدوده عددی استفاده می‌شود. تعداد تکرارها از قبل مشخص است.
  • حلقه while: تا زمانی که یک شرط برقرار باشد، اجرا می‌شود. تعداد تکرارها از قبل مشخص نیست و به شرط بستگی دارد.

در چه مواردی از حلقه while استفاده کنیم؟

• • زمانی که تعداد دقیق تکرارها از قبل مشخص نباشد.
  • زمانی که شرط پایان حلقه به مقدار یک متغیر یا نتیجه یک محاسبه بستگی داشته باشد.
  • زمانی که بخواهیم یک برنامه تعاملی ایجاد کنیم که تا زمانی که کاربر بخواهد ادامه پیدا کند.

در چه مواردی از حلقه for استفاده کنیم؟

• • زمانی که بخواهیم روی همه عناصر یک دنباله عملیات انجام دهیم.
  • زمانی که تعداد تکرارها از قبل مشخص باشد.

خلاصه حلقه while یک ابزار قدرتمند در پایتون است که به شما اجازه می‌دهد تا زمانی که یک شرط برقرار باشد، یک بلوک کد را به طور مکرر اجرا کنید. با درک کامل این مفهوم، می‌توانید برنامه‌های پایتون خود را به طور قابل توجهی بهبود بخشید.

دستورات break و continue در پایتون: کنترل جریان حلقه‌ها

در پایتون، دستورات break و continue برای کنترل جریان اجرای حلقه‌ها (for و while) استفاده می‌شوند. این دستورات به شما اجازه می‌دهند تا در شرایط خاص، از تکرارهای یک حلقه بپرید یا حلقه را به طور کامل متوقف کنید.

دستور break

• عملکرد: زمانی که دستور break داخل یک حلقه اجرا شود، باعث می‌شود که حلقه به طور کامل متوقف شود و اجرای برنامه به اولین خط کد پس از حلقه منتقل شود.
• کاربرد:
  • زمانی که یک شرط خاص برآورده شود و نیازی به تکرار بقیه حلقه نباشد.
  • برای خروج زودهنگام از یک حلقه زمانی که یک وضعیت خطا رخ دهد.

for i in range(۱۰):
    if i == ۵:
        break
    print(i)

در این مثال، حلقه تا زمانی که i به ۵ برسد اجرا می‌شود و سپس با دستور break متوقف می‌شود.

دستور continue

• عملکرد: زمانی که دستور continue داخل یک حلقه اجرا شود، باعث می‌شود که تکرار فعلی حلقه متوقف شود و به ابتدای حلقه بعدی بپرد. به عبارت دیگر، بقیه کدهای داخل حلقه فعلی اجرا نمی‌شوند.
• کاربرد:
  • زمانی که بخواهیم برخی از تکرارهای حلقه را نادیده بگیریم.
  • برای پرش به تکرار بعدی زمانی که یک شرط خاص برآورده شود.

for i in range(۱۰):
    if i % ۲ == ۰:
        continue
    print(i)

در این مثال، اعداد زوج چاپ نمی‌شوند، زیرا زمانی که i زوج باشد، دستور continue اجرا می‌شود و بقیه کدهای داخل حلقه نادیده گرفته می‌شوند.

مقایسه break و continue

مثال ترکیبی

while True:
    num = int(input("لطفا یک عدد مثبت وارد کنید: "))
    if num < ۰:
        print("عدد وارد شده منفی است. لطفا دوباره تلاش کنید.")
        continue
    if num == ۰:
        break
    # محاسبات روی عدد مثبت

در این مثال:

• اگر عدد وارد شده منفی باشد، با continue به ابتدای حلقه برمی‌گردیم تا کاربر دوباره عدد وارد کند.
• اگر عدد وارد شده صفر باشد، با break از حلقه خارج می‌شویم.

نکات مهم

• دستورات break و continue فقط داخل حلقه‌ها قابل استفاده هستند.
• استفاده بیش از حد از این دستورات می‌تواند باعث پیچیدگی کد شود.
• بهتر است از این دستورات به صورت هدفمند و برای افزایش خوانایی کد استفاده شود.

جمع‌بندی دستورات break و continue ابزارهای قدرتمندی برای کنترل جریان اجرای حلقه‌ها هستند. با استفاده مناسب از این دستورات، می‌توانید کدهای خود را بهینه کرده و خوانایی آنها را افزایش دهید.