Lesson05 ループ（1）for 文

1for ループ

ソースコードは上から下に処理されると第1回の授業でならいました。
が、しかし実はこれは本当は正しくありません。上から下へ行き、下から上へ戻るという処理もあるのです。それをループ処理と言います。

1.1　for ループの基本的な使い方

for ループ変数 in range(最初の整数,最後の整数+1):
    繰り返す処理（しばしばループ変数を使う処理）

繰り返す文がインデントされているところです。for 文の中の繰り返す処理は必ずインデントされなければ行けません。インデントを戻すとそこはループの外になります。

ループの例１：(lesson005_01.py)　1から10までの整数を print 関数で列記する

 1
 2

for i in range(1,11) : 
    print(i)

実行結果

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

range(1,10) でなく range(1,11) であることに注意してください。

つまり、次の２つのコードは同じです。

 1
 2

for k in range(1,11) : 
    print(k)

 1
 2

for loop_hensu in range(1,11) : 
    print(loop_hensu)

ループの例２：(lesson005_02.py)　1 から 10 までの整数を 2 倍したものを列記する

 1
 2
 3

for i in range(1,11) : 
    print( 2*i )
  # 反復処理

実行結果

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10

2
4
6
8
10
12
14
16
18
20

ループの中で自動的に変化するループ変数（ i ）と、ループの外で定義されループ内で操作される変数（S）を使うと、複数の整数の和を求めることができます。

ループの例３ ：(lesson005_03.py)　1 からある整数までの総和を求める

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8

S = 0 #総和を保持する変数
for i in range(1, 1000):
    S = S + i
    # 高校で習う「漸化式」で書くと　S_{i+1} = S_{i} + i

print("999までの整数の和は")
print(str(S))
print("です")

なお、このプログラムは、S は i という添え字をもつ S(i) という数列だとすると、
S(i+1) = S(i) + i , S(0) = 0 として、i を 1 から 999 まで動かすのと同じ挙動をします。
S(i) は、 S0 から i までの整数の和を表す数列です。最後の結果である print 関数で表示しているのは S(999) となるわけです。

なお、ループの中ではiは1から始まるのに、なぜ1行目でS=0を定義しなければいけないのでしょうか。ためしに 1 行目をコメントアウトして実行してみましょう。

 1
 2
 3
 4

Traceback (most recent call last):
  File ".\lesson005_03.py", line 3, in module
    s = s + i
NameError: name 's' is not defined

エラーになります。最初の値がきまらないので、その後が帰納的に定まらないのです。

高校で学習する漸化式は、数列の帰納的定義ですが、漸化式だけでは数列は決まらず、必ず初項を決めないといけませんね。先頭の S =0 はまさに、この初項を定義しているのです。

1.2　for ループをスキップする contiue と中止する break

ループの中で途中であるときはループをスキップしたり、ループ処理を中止したいことがあります。それぞれ continue, break という制御文が用意されています。

continue は、そこでループの処理を終えて、はじめに戻ります。

ループをスキップしてもう一度ループに入るときは continue

continue でループの先頭に戻ってループ変数が 1 増える
for ループ変数 in range(最初の整数,最後の整数+1):
    continue

例：奇数の時だけスキップする　(lesson005_04.py)

 1
 2
 3
 4

for k in range(1,10):
    if k % 2 :
        continue
    print(k)

break はそこでループの処理そのものを中止してループを抜けます。
ループを抜けるときは break

break でループを抜ける
for ループ変数 in range(最初の整数,最後の整数+1):
    break

6 以上になればループを抜ける　(lesson005_05.py)

 1
 2
 3
 4

for k in range(1,10):
    if k > 5 :
        break
    print(k)

実行結果

 1
 2
 3
 4
 5

1
2
3
4
5

1.3　for ループの別の書き方

for ループを range で使う時は、range 関数の使い方が何通りかあります。

range 関数の引数を１つだけにする

range の引数を 1 つだけにすると、0 からその数字の手前までの整数を順にループ変数として処理します。

 1
 2

for k in range(4):
    print(k)

これは以下と同じコードになります。

 1
 2

for k in range(0,4):
    print(k)

実行結果

 1
 2
 3
 4

0
1
2
3

range 関数の引数を３つにする

これまでは、3 つ目の引数は省略していましたが、1 以外の数字を入れることができます。

 1
 2

for k in range(1,20,3):
    print(k)

この例では、ループ変数である k は、1 から始まり、３ずつ大きくなります。

実行結果

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7

1
4
7
10
13
16
19

1.4　for ループのネスト

if のところで入れ子にすることをネストと言うと習いました。if と同じように for 文もネストすることができます。

for １つ目のループ変数 in range(初めの数 , 最後の数の1つ大きい数 ,ステップ):
    for 2つ目のループ変数 in range(初めの数 , 最後の数の1つ大きい数 ,ステップ):
         何か繰り返す処理

九九の表を作ってみましょう。(lesson005_06.py)

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7

##九九を表示するプログラム
for k in range(1,10):
    print(str(k) + "の段の九九を表示します。")
    for j in range(1,10):
        kuku = k*j
        print(str(k) + '×' + str(j) + "=" + str(kuku))
    print("") #１行をあけるため

実行結果

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28

1の段の九九を表示します。
1×1=1
1×2=2
1×3=3
1×4=4
1×5=5
1×6=6
1×7=7
1×8=8
1×9=9

2の段の九九を表示します。
2×1=2
2×2=4
2×3=6

…（中略）…

9の段の九九を表示します。
9×1=9
9×2=18
9×3=27
9×4=36
9×5=45
9×6=54
9×7=63
9×8=72
9×9=81

for 文の中の繰り返すところはネストするので for の中の for ではインデントは２つ分になります。

演習の時間

演習の解答はここからダウンロードできます。ダウンロードfile_download

演習１

for ループを使って、１から数えて N 番目の奇数までを列記するプログラムを書いてください。ただし、N は、キーボードから入力し、自由に決められるものとします。enshu005_01.py の名前で保存してください。

期待される動作（青い文字はキーボードから入力）

演習2

１は１番目の奇数、3 は２番目の奇数、5 は３番目の奇数という風に番号をつけると、
11 は5 番目の奇数になります。
5 番目の奇数である 11 までの奇数の総和を求めてみましょう。
すなわち、 1 + 3 + 5 + 7 + 9 + 11 = 36 ですね。

input 関数を使って、キーボードから奇数の番号を入力させ、その奇数までの総和を求めるプログラムを書いてください。enshu005_02.py の名前で保存してください。

期待される動作（青い文字はキーボードから入力）

このプログラムのソースコードは下記のようになります。はてなを埋めて完成させてみましょう。

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8

print(“何番目までの奇数の和を求めますか。”)
kisuu = input()
kisuu = int(kisuu)
s = 0　#sは総和を保持する変数
for k in range(1,kisuu) : 
    s = s + ？？？？    
print( “番目の奇数は” ) 
print(“１から” + ？？？？ +  “までの奇数だけを足し合わせると”+ ？？？？ +”になります”)

演習３

Lesson03 の演習 3 で作成した FizzBuzz のプログラムをベースにして、1～100 までのFizzBuzz ゲームでなんと答えるか正解を表示するプログラムを書きましょう。
enshu005_03.py の名前で保存してください。

期待される動作