5 простых способов выйти из вложенных циклов в Python
Python — элегантный язык программирования. Но у него есть слабые стороны. Иногда Python не так элегантен, как должен быть.
Например, когда нам нужно выйти из вложенных циклов:
break может помочь выйти только из внутреннего цикла. Можем ли мы напрямую выйти из двух вложенных циклов одновременно? Есть ли в Python какие-то встроенные ключевые слова или приемы для этого?
К сожалению, встроенная поддержка этой операции отсутствует.
В Python нет такой возможности, но она есть в других языках, например, PHP:
В PHP ключевое слово break имеет параметр, который определяет, из скольких вложенных циклов нужно выйти. Значение по умолчанию равно 1, что означает выход из самого внутреннего цикла.
Поскольку Python очень гибкий, у нас есть много других способов получить тот же результат без встроенной поддержки.
В этой статье будут представлены 5 способов выхода из вложенных циклов в Python. А в конце будет упомянуто, как избежать проблемы вложенных циклов, если это возможно.
1. Добавьте флаг
Определим переменную и используем ее в качестве флага. Рассмотрим простой пример:
Как показано выше, переменная break_out_flag — это флаг, сообщающий программе, когда ей следует выйти из внешнего цикла.
Это работает, но код загрязняется, поскольку мы добавляем новую переменную для решения простой задачи.
Давайте рассмотрим другие варианты.
2. Бросить исключение
Если мы не можем использовать ключевое слово break, почему бы не реализовать выход из циклов другим способом? С помощью методов обработки исключений в Python мы можем выйти из вложенных циклов следующим образом:
3. Проверьте то же условие еще раз
Поскольку одно условие приводит к выходну из одного цикла, проверка одного и того же условия в каждом цикле также является допустимым решением. Вот пример:
Приведенный выше способ работает, но это не очень хорошая идея. Это не эффективно и вынуждает нас делать много лишних операций.
4. Используйте синтаксис For-Else
В Python есть специальный синтаксис: «for-else». Он не популярен, а кто-то даже никогда его не использовал. Потому что все привыкли использовать «else» после «if».
Однако, когда дело доходит до разрыва вложенных циклов. Этот нетрадиционный синтаксис может помочь.
Приведенный выше код использует преимущества техники «for-else», поскольку код под оператором else будет выполняться только тогда, когда внутренний цикл завершится без break.
5. Поместите циклы в функцию
Если мы поместим вложенные циклы в функцию, проблема break становится простой. Потому что мы можем использовать ключевое слово return вместо break.
Как показано выше, это решение выглядит более элегантно. Здесь нет переменных флагов, синтаксиса «try-except» или «for-else» и ненужной проверки условий.
Кроме того, «Turn Predicate Loops into Predicate Functions» — это хорошая практика написания кода, введенная командой компилятора LLVM.
Функции в Python очень гибкие. Мы можем легко определять вложенные функции или замыкания. Поэтому, если вложенные циклы будут использоваться только один раз и в пределах функции, мы можем просто определить их внутри этой функции:
Вывод: Избегайте вложенных циклов
Если не существует элегантных решений для выхода из вложенных циклов, почему бы не избегать написания вложенных циклов?
Используя некоторые вспомогательные функции, мы действительно можем избежать вложенных циклов:
Как показано выше, наш предыдущий пример может избежать вложенных циклов с помощью функции itertools.product. Это простой способ получить декартово произведение входных итераций.
К сожалению, этот способ не позволяет избежать всех вложенных циклов. Например, если нам нужно обрабатывать бесконечные потоки данных в наших циклах, он не поможет. Но это все равно хорошая идея, чтобы избежать вложенных циклов и улучшить читабельность наших программ.
Спасибо за прочтение! Какой из способов вы считаете самым полезным? Пишите в комментариях!
Еще больше примеров использования Python и Machine Learning в современных сервисах можно посмотреть в моем телеграм канале. Я пишу про разработку, ML, стартапы и релокацию в UK для IT специалистов.
Как сделать «двойной break», то есть выйти из вложенного цикла, в Python?
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:
«Как это работает?» — спросите вы. Всё просто. При вызове unique_pairs(int) код в теле функции не вычисляется. Вместо этого будет возвращён объект генератора. Каждый вызов метода next() этого генератора (что неявно происходит при каждой итерации цикла for ) код в его теле будет выполняться до тех пор, пока не будет встречено ключевое слово yield . После чего выполнение будет приостановлено, а метод вернёт указанный объект (здесь yield действует подобно return). При следующем вызове функция начнёт выполняться не с начала, а с того места, на котором остановилась в прошлый раз. При окончании перебора будет выброшено исключение StopIteration .
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 ��
Циклы for и while в Python
Еще одной важной инструкцией языка Python является цикл for/in , который можно смело назвать универсальным итератором последовательностей, поскольку он позволяет выполнять обход элементов в любых объектах, поддерживающих возможность совершения итераций. При этом сюда относятся как встроенные объекты, например, строки, списки или словари, так и объекты, создаваемые с помощью классов (о них чуть позже).
В общем виде для цикла for используется следующий синтаксис:
В ходе выполнения цикла for интерпретатор один за другим присваивает переменной заголовка элементы итерируемого объекта и выполняет для них инструкции тела цикла (см. пример №1 ). Если цикл нужно прервать, используется ключевое слово break , которое передает управление инструкции, следующей сразу за циклом. Кроме того, в цикле for разрешается использовать необязательный блок else , набор инструкций которого выполняется только после удачного завершения цикла (т.е. при отсутствии ошибки или прерывания за счет использования инструкции break ).
Пример №1. Использование цикла for (часть 1).
В примере с помощью инструкции цикла for список проверяется на превышение лимита суммы его элементов. Для этого используется знакомая нам вложенная условная инструкция if/else , которая и проверяет сумму на достижение лимита. Если в ходе очередной итерации цикла сумма не достигает указанного предела, значение счетчика суммы sum увеличивается на значение переменной заголовка цикла elem , т.е. sum += elem . После этого цикл переходит к следующей итерации и присваивает переменной elem значение следующего элемента списка. И так до тех пор, пока не будет завершен обход всех элементов списка или не будет достигнут лимит суммы. Если лимит суммы достигнут не будет, сработает набор инструкций блока else цикла, т.е. итоговая сумма будет выведена на экран. После этого будет выполнена инструкция, следующая за циклом. В случае достижения лимита, сработает набор инструкций блока else условной инструкции if , т.е. будет выведено предупреждение, а цикл будет прерван инструкцией break , которая передаст управление инструкции, опять же, следующей за циклом.
Обратите внимание, что в нашем примере были использованы два блока else : один принадлежит условной инструкции if , а другой – инструкции цикла for/in . Отличить их легко по уровню отступов. Оба блока не являются обязательными в своих конструкциях, но в нашем случае конструкция for/else , позволяет выводить итоговое сообщение не всегда, а только в случае успешного завершения цикла.
Также стоит помнить, что значение переменной заголовка цикла elem при каждой новой итерации обновляется, поэтому после завершения цикла в ней будет храниться значение, присвоенное в ходе последней итерации.
Давайте рассмотрим еще несколько наглядных вариаций цикла for/in , чтобы увидеть, как он используется на практике (см. пример №2 ).
Пример №2. Использование цикла for (часть 2).
Как видим, инструкция цикла for в Python действительно имеет весьма простой синтаксис и с легкостью позволяет совершать обход элементов в любых итерируемых объектах, в особенности внутри упорядоченных последовательностей вроде строк или списков, в которых обход осуществляется поочередно в порядке возрастания индексов их элементов.
Цикл while
Инструкция цикла while представляет собой универсальный цикл общего назначения. Он служит для повторного выполнения кода, расположенного в его теле, до тех пор, пока условие цикла остается истинным, т.е. имеет значение True . В общем случае синтаксис цикла while в Python можно представить в следующем виде:
Работает цикл while следующим образом: каждый раз перед выполнением новой итерации, т.е. перед очередным выполнением блока инструкций в теле цикла, происходит проверка его условия и, если результат будет иметь значение True , код в теле цикла выполняется; далее интерпретатор возвращается в начало цикла и снова проверяет его условие, повторяя все процедуры заново до тех пор, пока условие цикла не вернет значение False ; в этом случае интерпретатор прерывает выполнение цикла и, пропустив блок инструкций в его теле, передает управление либо необязательному ключевому слову else , выполняя дополнительный блок инструкций, либо инструкции, следующей за циклом. При этом следует иметь в виду, что набор инструкций блока else выполняется только тогда, когда выход из цикла производится не инструкцией break (см. пример №3 ).
Пример №3. Использование цикла while (часть 1).
В нашем примере цикл совершил три итерации. На первых двух итерациях сумма элементов списка наращивалась, но не достигла допустимого предела. В результате этого цикл пошел на третий виток, где сумма элементов все-таки превысила лимит. Это привело к тому, что цикл был прерван инструкцией break , а интерпретатор начал обрабатывать выражение вызова функции print() , следующее за циклом. Если бы общая сумма всех элементов списка оказалась меньше допустимого лимита, цикл продолжил бы работу до тех пор, пока переменная счетчика не стала бы равной четырем, а условие цикла не вернуло бы False . Далее интерпретатор пропустил бы блок инструкций тела цикла и стал бы обрабатывать дополнительный набор инструкций его блока else . Попробуйте уменьшить значение элементов списка и убедитесь в этом.
Стоит заметить, что в языке Python отсутствует цикл do/while , имеющийся в других языках программирования. Однако его можно имитировать, добавив в конец тела цикла условную инструкцию одновременно с инструкцией break (см. пример №4 ).
Пример №4. Использование цикла while (часть 2).
Как видим, в данной имитации тело цикла при любом значении счетчика будет выполнено как минимум один раз, что является побочным эффектом проверки условия в конце цикла свойственного реальной конструкции do/while .
Кстати, обратите внимание, что при использовании счетчиков в наших примерах мы инициализировали их вне циклов. Это нужно для того, чтобы при каждой новой итерации их значения не сбрасывались циклом в первоначальное состояние.
Инструкции break и continue
Инструкции break и continue используются только внутри циклов и выполняют примерно те же функции, что и в других языках программирования: break прерывает объемлющий цикл и передает управление следующей за циклом инструкции, а continue прерывает только текущую итерацию и производит переход в начало цикла, т.е. в строку заголовка. При этом обе инструкции могут появляться в любом месте внутри тела цикла, но как правило, их используют во вложенных в цикл условных инструкциях if , чтобы выполнить необходимое действие в ответ на некоторое условие (см. пример №5 ).
Пример №5. Использование инструкций break и continue (часть 1).
Здесь хотелось бы обратить внимание на то, что все виды циклов в Python могут иметь другие вложенные циклы и условные инструкции, позволяя нужным образом изменять дальнейший ход выполнения программы. Но дело в том, что каждая отдельная инструкция break или continue относится только к одному ближайшему объемлющему циклу. Поэтому, например, выйти сразу из всех внешних циклов при помощи всего лишь одной инструкции break расположенной в самом глубоком вложенном цикле не получится, нужно использовать инструкцию во всех циклах текущей иерархии (см. пример №6 ).
Пример №6. Использование инструкций break и continue (часть 2).
В Python отсутствует возможность использования конструкций вида break n или continue n , где n указывало бы на количество прерываний внешних циклов. Вместо этого необходимо использовать собственные инструкции для каждого из n циклов по отдельности.
Краткие итоги параграфа
- Для обхода элементов в любых объектах, поддерживающих возможность совершения итераций, в Python предназначен цикл for/in . В ходе выполнения этого цикла интерпретатор один за другим присваивает переменной заголовка элементы итерируемого объекта и выполняет для них инструкции тела цикла.
- Для многократного повторного выполнения кода (не только обхода элементов) служит универсальный цикл общего назначения while , который выполняет блок инструкций, расположенный в его теле, до тех пор, пока условие цикла остается истинным, т.е. имеет значение True .
- При необходимости в циклах for и while разрешается использовать необязательный блок else , набор инструкций которого выполняется только после удачного завершения цикла (т.е. при отсутствии ошибки или прерывания за счет использования инструкции break ).
- При использовании счетчиков следует инициализировать их вне циклов, чтобы при каждой новой итерации их значения не сбрасывались циклом в первоначальное состояние.
- Для прерывания циклов в Python используется инструкция break , которая прерывает объемлющий цикл и передает управление следующей за циклом инструкции. Если нужно прервать только текущую итерацию, необходимо использовать инструкцию continue , которая после прерывания итерации производит переход в начало цикла, т.е. в строку заголовка. Обе инструкции могут появляться в любом месте внутри тела цикла, но как правило, их используют во вложенных в цикл условных инструкциях if , чтобы выполнить необходимое действие в ответ на некоторое условие.
- Следует помнить, что в Python разрешается использовать многоуровневые вложенные циклы, однако при этом отсутствует возможность использования конструкций вида break n или continue n , где n указывало бы на количество прерываний внешних циклов. Вместо этого необходимо использовать собственные инструкции для каждого из n циклов по отдельности.
Вопросы и задания для самоконтроля
1. Для чего в программировании используются циклы? Какие виды циклов присутствуют в арсенале языка Python ? Показать решение.
Ответ. Циклы в программировании используются для организации многократного исполнения набора инструкций. В языке Python циклы представлены конструкциями for/in и while : основным предназначением цикла for является обход элементов итерируемого объекта, а while представляет собой универсальный цикл общего назначения. Стоит заметить, что с помощью инструкции while можно сымитировать в том числе и счетный цикл for , однако программный код, как хорошо видно из наших примеров выше, получится менее компактным и может выполняться медленнее.
2. Допустимо ли в Python использование вложенных друг в друга циклов? Показать решение.
Ответ. В Python разрешается использовать как вложенные циклы, так и вложенные условные инструкции if .
3. Обязательно ли использование блока else в циклах? При каких условиях он выполняется? Показать решение.
Ответ. Блок инструкций оператора else в циклах не является обязательным, а его инструкции выполняются только после удачного завершения цикла (т.е. при отсутствии ошибки или прерывания за счет использования оператора break ).
4. В чем заключается основное отличие инструкции break от инструкции continue ? Показать решение.
Ответ. Инструкция break полностью прерывает объемлющий цикл и передает управление следующей за циклом инструкции, в то время как инструкция continue прерывает только текущую итерацию и производит переход в начало цикла, т.е. в строку его заголовка.
5. Выведите все элементы списка [10, 20, 30] на экран сперва при помощи цикла for , а затем и цикла while . Показать решение.
6. Дополнительные упражнения и задачи по теме расположены в разделе «Циклы for и while» нашего сборника задач и упражнений по языку программирования Python .
How can I break out of multiple loops?
Is there a way to make this work? Or do I have do one check to break out of the input loop, then another, more limited, check in the outside loop to break out all together if the user is satisfied?
39 Answers 39
My first instinct would be to refactor the nested loop into a function and use return to break out.
Here’s another approach that is short. The disadvantage is that you can only break the outer loop, but sometimes it’s exactly what you want.
Key insight: It only seems as if the outer loop always breaks. But if the inner loop doesn’t break, the outer loop won’t either.
The continue statement is the magic here. It’s in the for-else clause. By definition that happens if there’s no inner break. In that situation continue neatly circumvents the outer break.
PEP 3136 proposes labeled break/continue. Guido rejected it because «code so complicated to require this feature is very rare». The PEP does mention some workarounds, though (such as the exception technique), while Guido feels refactoring to use return will be simpler in most cases.
First, ordinary logic is helpful.
If, for some reason, the terminating conditions can’t be worked out, exceptions are a fall-back plan.
For this specific example, an exception may not be necessary.
On other other hand, we often have «Y», «N» and «Q» options in character-mode applications. For the «Q» option, we want an immediate exit. That’s more exceptional.
Introduce a new variable that you’ll use as a ‘loop breaker’. First assign something to it(False,0, etc.), and then, inside the outer loop, before you break from it, change the value to something else(True,1. ). Once the loop exits make the ‘parent’ loop check for that value. Let me demonstrate:
If you have an infinite loop, this is the only way out; for other loops execution is really a lot faster. This also works if you have many nested loops. You can exit all, or just a few. Endless possibilities! Hope this helped!
I tend to agree that refactoring into a function is usually the best approach for this sort of situation, but for when you really need to break out of nested loops, here’s an interesting variant of the exception-raising approach that @S.Lott described. It uses Python’s with statement to make the exception raising look a bit nicer. Define a new context manager (you only have to do this once) with:
Now you can use this context manager as follows:
Advantages: (1) it’s slightly cleaner (no explicit try-except block), and (2) you get a custom-built Exception subclass for each use of nested_break ; no need to declare your own Exception subclass each time.
First, you may also consider making the process of getting and validating the input a function; within that function, you can just return the value if its correct, and keep spinning in the while loop if not. This essentially obviates the problem you solved, and can usually be applied in the more general case (breaking out of multiple loops). If you absolutely must keep this structure in your code, and really don’t want to deal with bookkeeping booleans.
You may also use goto in the following way (using an April Fools module from here):
I know, I know, «thou shalt not use goto» and all that, but it works well in strange cases like this.