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Python嵌套循環(huán)的使用

更新時間：2023年02月22日 09:04:20 作者：代碼輸入中...

本文主要介紹了Python嵌套循環(huán)的使用，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧<BR>

1 什么是嵌套循環(huán)

所謂嵌套循環(huán)就是一個外循環(huán)的主體部分是一個內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)或外循環(huán)可以是任何類型，例如 while 循環(huán)或 for 循環(huán)。例如，外部 for 循環(huán)可以包含一個 while 循環(huán)，反之亦然。外循環(huán)可以包含多個內(nèi)循環(huán)。循環(huán)鏈沒有限制。

在嵌套循環(huán)中，迭代次數(shù)將等于外循環(huán)中的迭代次數(shù)乘以內(nèi)循環(huán)中的迭代次數(shù)。在外循環(huán)的每次迭代中，內(nèi)循環(huán)執(zhí)行其所有迭代。對于外循環(huán)的每次迭代，內(nèi)循環(huán)重新開始并在外循環(huán)可以繼續(xù)下一次迭代之前完成其執(zhí)行。嵌套循環(huán)通常用于處理多維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如打印二維數(shù)組、迭代包含嵌套列表的列表。嵌套循環(huán)是控制流語句的一部分，可幫助您了解 Python 的基礎(chǔ)知識。

2 Python 嵌套 for 循環(huán)

在 Python 中，for 循環(huán)用于迭代序列，例如列表、字符串、元組，以及其他可迭代對象，例如范圍。在 Python 中使用嵌套 for 循環(huán)的語法：

# outer for loop
for element in sequence 
   # inner for loop
   for element in sequence:
       body of inner for loop
   body of outer for loop

在此示例中，我們在 for 循環(huán)中使用了 for 循環(huán)。在本例中，我們打印前十個數(shù)字的乘法表。

外部 for 循環(huán)使用 range() 函數(shù)迭代前十個數(shù)字。
對于每個外部數(shù)字，內(nèi)部 for 循環(huán)將執(zhí)行十次。
在內(nèi)循環(huán)的主體中，我們將打印外部數(shù)字和當(dāng)前數(shù)的乘積。
內(nèi)循環(huán)只不過是外循環(huán)的主體。

示例：編寫一個嵌套的 for 循環(huán)程序以在 Python 中打印乘法表。

# outer loop
for i in range(1, 11):
    # nested loop
    # to iterate from 1 to 10
    for j in range(1, 11):
        # print multiplication
        print(i * j, end=' ')
    print()

輸出：

在這個程序中，外部 for 循環(huán)是從 1 到 10 迭代數(shù)字。 range() 返回 10 個數(shù)字。所以外循環(huán)的總迭代次數(shù)是 10。
在嵌套循環(huán)的第一次迭代中，數(shù)字是 1。在下一次，它是 2。依此類推，直到 10。
接下來，對于外循環(huán)的每次迭代，內(nèi)循環(huán)將執(zhí)行十次。內(nèi)部循環(huán)也將執(zhí)行 10 次，因為我們打印的乘法表最多為 10。
在內(nèi)部循環(huán)的每次迭代中，我們計算了兩個數(shù)字的乘法。

2.1 嵌套循環(huán)打印圖案

嵌套循環(huán)的另一個最常見用途是打印各種星形和數(shù)字模式。讓我們看看如何使用嵌套循環(huán)在 Python 中打印以下模式。

rows = 5
# outer loop
for i in range(1, rows + 1):
    # inner loop
    for j in range(1, i + 1):
        print("*", end=" ")
    print('')

在這個程序中，外循環(huán)是打印的行數(shù)。
行數(shù)是五，所以外循環(huán)會執(zhí)行五次。
接下來，內(nèi)部循環(huán)是每行中的總列數(shù)。
對于外部循環(huán)的每次迭代，列計數(shù)都會增加 1。
在外循環(huán)的第一次迭代中，列數(shù)為 1，下一次為 2。依此類推。
內(nèi)部循環(huán)迭代等于列數(shù)。
在內(nèi)部循環(huán)的每次迭代中，我們打印 star。

2.2 在 for 循環(huán)中的while循環(huán)

在一種循環(huán)中使用另一種類型的循環(huán)非常常見且很有幫助。我們可以在 for 循環(huán)中放置一個 while 循環(huán)。假設(shè)我們想將列表中的每個名稱重復(fù)五次：

在這里，我們將使用外部 for 循環(huán)迭代列表。
外層for循環(huán)每次迭代，內(nèi)層for循環(huán)執(zhí)行5次，打印當(dāng)前名稱5次。

names = ['Kelly', 'Jessa', 'Emma']
# outer loop
for name in names:
    # inner while loop
    count = 0
    while count < 5:
        print(name, end=' ')
        # print(name)
        # increment counter
        count = count + 1
    print()

輸出：

2.3 實踐：打印一個帶有 5 行 3 列星形的矩形圖案

打印以下星形矩形：

# 5 rows
for name in range(5):
    # 3 column
    for j in range(3):
        print('*', end='')
    print()

3 打破嵌套循環(huán)

break 語句用于循環(huán)內(nèi)部退出循環(huán)。如果在嵌套循環(huán)內(nèi)使用 break 語句（在另一個循環(huán)內(nèi)循環(huán)），它將終止最內(nèi)層循環(huán)。

在下面的示例中，我們有兩個循環(huán)。外部 for 循環(huán)使用 range() 函數(shù)迭代前四個數(shù)字，內(nèi)部 for 循環(huán)也迭代前四個數(shù)字。如果外部編號和內(nèi)部循環(huán)的當(dāng)前編號相同，則中斷內(nèi)部（嵌套）循環(huán)。

for i in range(4):
    for j in range(4):
        if j == i:
            break
        print(i, j)

輸出：

4 繼續(xù)嵌套循環(huán)

continue 語句跳過當(dāng)前迭代并移動到下一個迭代。在 Python 中，當(dāng)循環(huán)內(nèi)遇到 continue 語句時，它會跳過它下面的所有語句并立即跳轉(zhuǎn)到下一次迭代。

在下面的示例中，我們有兩個循環(huán)。外部 for 循環(huán)迭代第一個列表，內(nèi)部循環(huán)也迭代第二個數(shù)字列表。如果外部編號和內(nèi)部循環(huán)的當(dāng)前編號相同，則移動到內(nèi)部循環(huán)的下一次迭代。

first = [2, 4, 6]
second = [2, 4, 6]
for i in first:
    for j in second:
        if i == j:
            continue
        print(i, '*', j, '= ', i * j)

輸出：

5 使用列表理解的單行嵌套循環(huán)

例如，如果您有兩個列表并想要獲取它們的所有組合，為了實現(xiàn)這一點，您需要使用兩個嵌套循環(huán)，如下所述。

first = [2, 3, 4]
second = [20, 30, 40]
final = []
for i in first:
    for j in second:
        final.append(i+j)
print(final)

您可以使用列表壓縮和嵌套循環(huán)編寫更快速、更緊湊的代碼，如下所示。

first = [2, 3, 4]
second = [20, 30, 40]
final = [i+j for i in first for j in second]
print(final)

輸出：

代碼編寫思路：

首先，編寫一個外部 for 循環(huán)，它將迭代第一個列表，如 [for i in first]。
接下來，編寫一個內(nèi)部循環(huán)，它將在外部循環(huán)之后迭代第二個列表，例如 [for i in first for j in second]。
最后，計算外數(shù)和內(nèi)數(shù)之和，如 [i+j for i in first for j in second]。
最后，將結(jié)果存儲在一個新列表中，例如 final = [i+j for i in first for j in second]。

下面讓我們看看其他的例子：

在這個例子中，我們將在列表中使用兩個 for 循環(huán)，最終結(jié)果將是一個列表列表。我們不會在每個列表中包含相同的數(shù)字。我們將使用 if 條件過濾它們。

final = [[x, y] for x in [10, 20, 30] for y in [30, 10, 50] if x != y]
print(final)

輸出：

6 Python中的嵌套while循環(huán)

在 Python 中，while 循環(huán)語句在特定條件為真時重復(fù)執(zhí)行代碼塊。當(dāng)數(shù)字迭代不固定時，我們使用 while 循環(huán)。在本節(jié)中，我們將了解如何在另一個 while 循環(huán)中使用 while 循環(huán)。在 Python 中編寫嵌套的 while 循環(huán)語句的語法如下：

while expression:
   while expression:
      statement(s)
   statement(s)

在下面例子中，我們將在每行打印前 10 個數(shù)字 5 次。

i = 1
while i <= 5:
    j = 1
    while j <= 10:
        print(j, end='')
        j = j + 1
    i = i + 1
    print()

輸出：

6.1 While 循環(huán)內(nèi)的 for 循環(huán)

有時在另一種循環(huán)中使用一種循環(huán)會很有幫助。我們可以在while循環(huán)里面放一個for循環(huán)。假設(shè)我們想要打印從 1 到 100 的所有完美數(shù)字。

在這里，我們將使用 while 循環(huán)迭代前 100 個數(shù)字。
在外部while循環(huán)的每次迭代中，內(nèi)部for循環(huán)從1到當(dāng)前外部數(shù)字執(zhí)行，以檢查當(dāng)前數(shù)字是否為完美數(shù)字。（完美數(shù)字是一個數(shù)學(xué)概念，感興趣的讀者可再深入查詢）

print('Show Perfect number fom 1 to 100')
n = 2
# outer while loop
while n <= 100:
    x_sum = 0
    # inner for loop
    for i in range(1, n):
        if n % i == 0:
            x_sum += i
    if x_sum == n:
        print('Perfect number:', n)
    n += 1

輸出：

7 何時在 Python 中使用嵌套循環(huán)？

當(dāng)您有需要通過相同函數(shù)循環(huán)的嵌套數(shù)組或列表時，嵌套循環(huán)很方便。
當(dāng)您想使用行和列打印不同的星形和數(shù)字模式時。

記住時間復(fù)雜度。讓我們通過 Python 中嵌套 for 循環(huán)如何工作的示例來理解這一點。我們使用 for 循環(huán)迭代序列或可迭代的給定元素。就像我在列表中一樣。這里的時間復(fù)雜度是 O(n)，因為我們正在迭代列表中的所有項目。執(zhí)行步驟（迭代）的數(shù)量決定了循環(huán)的時間復(fù)雜度。當(dāng)您使用嵌套循環(huán)并且外部和內(nèi)部循環(huán)都在沒有任何 if 條件的情況下運行時，時間復(fù)雜度為 O(n^2)，因為對于所有 n 個元素，代碼都會執(zhí)行 n 次。

numbers = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

cnt = 0
for i in numbers:
    for j in i:
        print('iteration', cnt, end=': ')
        print(j)
        cnt = cnt + 1

輸出：