Цикл while

while – цикл, который повторяет тело, пока условие остаётся истинным.

Заголовок цикла состоит из трёх обязательных частей: ключевое слово while, условие и двоеточие в конце строки. Дальше идёт тело – строки с отступом в четыре пробела. Правило «двоеточие → отступ» уже знакомо по if из третьего блока, никакой новой пунктуации здесь нет.

Главное, что стоит зафиксировать: условие проверяется перед каждой итерацией, а не во время неё. Если в середине тела условие перестало быть истинным, тело всё равно доработает до конца – цикл прервётся только на следующей проверке. Именно поэтому такое условие называют условием продолжения, а не условием выхода: пока оно истинно, цикл продолжается.

Отсюда следствие, которое многих удивляет: если условие ложно с самого начала, тело не выполнится ни разу. Цикл может сделать ноль итераций – это нормальная ситуация, а не ошибка.

Разберём цикл из начала урока по шагам. На каждой итерации сначала проверяется условие, и только потом – если оно истинно – выполняется тело.

Обратите внимание на последнюю строку таблицы: после цикла переменная n равна 101, а не 100. Она «перешагнула» границу, потому что увеличение произошло раньше, чем провалилась проверка. Значение переменной после цикла почти все предсказывают неверно с первого раза – проверяйте его по таблице, а не по интуиции.

Приём, которым мы только что воспользовались, называется трассировкой: выписать столбиком значения переменных по итерациям. Дальше в курсе это главный способ понять чужой цикл и найти ошибку в своём.

В цикле из начала урока переменная n играет роль счётчика, и работа с ней разложена на три части:

1. Инициализация – до цикла задать стартовое значение (n = 1). Без неё программа остановится с ошибкой NameError: в условии стоит имя, которого ещё не существует.
2. Условие – что должно быть истинно, чтобы сделать ещё один шаг (n <= 100).
3. Изменение – внутри тела двигать переменную к тому, чтобы условие однажды стало ложным (n = n + 1).

Правило простое: если хотя бы одной из трёх частей нет – цикл сломан. Забыли первую – ошибка при запуске; забыли третью – программа зависнет.

Запись «увеличить переменную на единицу» встречается так часто, что для неё есть краткая форма:

• n += 1 – то же самое, что n = n + 1
• n -= 1 – то же, что n = n - 1
• n *= 2 – то же, что n = n * 2

Смысл не меняется: взять текущее значение переменной, выполнить операцию и записать результат обратно в неё же. Дальше в курсе будет встречаться в основном краткая форма – она короче и лучше передаёт мысль «меняем переменную», а не «вычисляем что-то новое».

Этот пример устроен иначе, чем первый: переменная не растёт, а убывает, и условие строгое (> 0, а не >= 0). Три части на месте – sec = 5, sec > 0, sec -= 1, – поэтому цикл корректно доходит до нуля и останавливается.

А print('Пуск!') записан без отступа – значит он не входит в тело цикла и выполнится один раз, уже после того как цикл закончился. Сдвиньте эту строку на четыре пробела вправо – и «Пуск!» напечатается пять раз, по разу на каждой итерации.

Одна и та же программа с точностью до пробелов делает разные вещи. В Python отступ – это не оформление, а часть синтаксиса: именно он определяет, где заканчивается тело цикла.

Ниже тот же код можно пройти по шагам. Следите не за результатом, а за порядком: на каких шагах проверяется условие, когда меняется sec и в какой момент цикл заканчивается.

Пора вернуться к вопросу из начала урока. Уберём из первого примера строку n = n + 1 – и n навсегда останется единицей. Условие 1 <= 100 истинно всегда, поэтому программа будет печатать единицы, пока её не остановят принудительно.

Бесконечный цикл – цикл, условие продолжения которого никогда не становится ложным.

Три типичные причины – это не экзотика, а рядовые опечатки:

• забыли изменить переменную в теле цикла;
• меняют не ту переменную: в условии n, а увеличивают i;
• двигают переменную в сторону от границы – например n -= 1 при условии n <= 100.

Зависшую программу останавливают сочетанием клавиш Ctrl+C в терминале.

При этом сама конструкция не «плохая». Бесконечный цикл бывает и намеренным: программа, которая ждёт команд пользователя, устроена именно так – она крутится, пока её не попросят завершиться. Выходят из такого цикла специальной командой, о ней речь в уроке 4.5. Плохо не написать бесконечный цикл, а зациклиться случайно.

Все примеры этого урока были со счётчиком: числа от 1 до 100, отсчёт от 5 до 0. В таких задачах количество повторений известно заранее, и для них есть запись короче – цикл for из урока 4.4.

Настоящая сила while – там, где число повторений заранее неизвестно. Лучше всего это видно на уже пройденном материале: перевод числа в другую систему счисления делением уголком (урок 2.5). Сколько ступенек будет у числа 97 в пятеричной системе? Заранее не скажешь – известно только условие остановки: «пока частное не стало нулём». Ровно эта формулировка и переводится в while.