Сколько инструкций может выполнить цикл за одну итерацию

Things I did to view the disassembly, which probably should help you get what you need…

I wrote a simple function with a mundane for loop in it’s body, and saved to a file for.c

void loop()
{
    
    for(int i = 0; i < 10; i++)
    {
        // empty
    }
}

Then I ran

gcc -S for.c

which in turn is to ask gcc to emit the assembly code, and the resultant assembly code is generated in for.s. After which I ran as(GNU Assembler) asking it to produce the object file for.o with the following command

as -o for.o for.s

which generates the object file for.o, and further to which I asked the utility objdump to show me the disassembly of the object file using the following command…

 objdump -d for.o

which shows me an output like this…

for.o:     file format elf64-x86-64


Disassembly of section .text:

0000000000000000 <loop>:
   0:   55                      push   %rbp
   1:   48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
   4:   c7 45 fc 00 00 00 00    movl   $0x0,-0x4(%rbp)
   b:   eb 04                   jmp    11 <loop+0x11>
   d:   83 45 fc 01             addl   $0x1,-0x4(%rbp)
  11:   83 7d fc 09             cmpl   $0x9,-0x4(%rbp)
  15:   7e f6                   jle    d <loop+0xd>
  17:   90                      nop
  18:   5d                      pop    %rbp
  19:   c3                      retq

But this also has instructions related to stack as I wrote the loop inside a function. Typically, only for for loop will be fewer instructions than what we see currently in the disassembly.

x86_64 architecture that would be where I ran all these, and used gcc to compile. So, please pay attention to the tools that you are using.

There may be other ways to achieve the same, but for now I can suggest this way, if it helps you.

Выполнение программ, написанных на любом языке программирования, по умолчанию является последовательным. Иногда нам может понадобиться изменить выполнение программы. Выполнение определенного кода может потребоваться повторить несколько раз.

Для этого в языках программирования предусмотрены различные типы циклов, которые способны повторять определенный код несколько раз. Чтобы понять принцип работы оператора цикла, рассмотрим следующую схему.

Циклы упрощают сложные задачи до простых. Он позволяет нам изменить поток программы таким образом, что вместо того, чтобы писать один и тот же код снова и снова, мы можем повторять его конечное число раз. Например, если нам нужно вывести первые 10 натуральных чисел, то вместо того, чтобы использовать оператор print 10 раз, мы можем вывести их внутри цикла, который выполняется до 10 итераций.

Преимущества циклов

В Python преимущества циклов, как и в других язвках программирования, заключаются в следующем:

1. Это обеспечивает возможность повторного использования кода.
2. Используя циклы, нам не нужно писать один и тот же код снова и снова.
3. С помощью циклов мы можем перебирать элементы структур данных (массивов или связанных списков).

В Python существуют следующие операторы циклов.

Оператор цикла	Описание
for	Цикл for используется в том случае, когда необходимо выполнить некоторую часть кода до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие. Цикл for также называют циклом c предусловием. Лучше использовать цикл for, если количество итераций известно заранее.
while	Цикл while используется в сценарии, когда мы не знаем заранее количество итераций. Блок операторов в цикле while выполняется до тех пор, пока не будет выполнено условие, указанное в цикле while. Его также называют циклом с предварительной проверкой условия.
do-while	Цикл do-while продолжается до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие. Его также называют циклом с пстусловием. Он используется, когда необходимо выполнить цикл хотя бы один раз.

Цикл for в Python

Цикл for в Python используется для многократного повторения операторов или части программы. Он часто используется для обхода структур данных, таких как список, кортеж или словарь.

Синтаксис цикла for в python приведен ниже.

for iterating_var in sequence:    
    statement(s)    

Цикл For с использованием последовательности

Пример 1: Итерация строки с помощью цикла for

str = "Python"  
for i in str:  
    print(i)  

Вывод:

P
y
t
h
o
n

Пример 2: Программа для печати таблицы заданного числа.

list = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]  
n = 5  
for i in list:  
    c = n*i  
    print(c)  

Вывод:

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50s

Пример 3: Программа для печати суммы заданного списка.

list = [10,30,23,43,65,12]  
sum = 0  
for i in list:  
    sum = sum+i  
print("The sum is:",sum)  

Вывод:

The sum is: 183

Цикл For с использованием функции range()

Функция range()

Функция range() используется для генерации последовательности чисел. Если мы передадим range(10), она сгенерирует числа от 0 до 9. Синтаксис функции range() приведен ниже.

range(start,stop,step size)  

• Start означает начало итерации.
• Stop означает, что цикл будет повторяться до stop-1. range(1,5) будет генерировать числа от 1 до 4 итераций. Это необязательный параметр.
• Размер шага используется для пропуска определенных чисел в итерации. Его использование необязательно. По умолчанию размер шага равен 1. Это необязательно.

Рассмотрим следующие примеры:

Пример 1: Программа для печати чисел по порядку.

for i in range(10):  
    print(i,end = ' ')  

Вывод:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

Пример 2: Программа для печати таблицы заданного числа.

n = int(input("Enter the number "))  
for i in range(1,11):  
    c = n*i  
    print(n,"*",i,"=",c)  

Вывод:

Enter the number 10
10 * 1 = 10
10 * 2 = 20
10 * 3 = 30
10 * 4 = 40
10 * 5 = 50
10 * 6 = 60
10 * 7 = 70
10 * 8 = 80
10 * 9 = 90
10 * 10 = 100

Пример 3: Программа для печати четного числа с использованием размера шага в range().

n = int(input("Enter the number "))  
for i in range(2,n,2):  
    print(i)  

Вывод:

Enter the number 20
2
4
6
8
10
12
14
16
18

Мы также можем использовать функцию range() с последовательностью чисел. Функция len() сочетается с функцией range(), которая выполняет итерацию по последовательности с использованием индексации. Рассмотрим следующий пример.

list = ['Peter','Joseph','Ricky','Devansh']  
for i in range(len(list)):  
    print("Hello",list[i])  

Вывод:

Hello Peter
Hello Joseph
Hello Ricky
Hello Devansh

Вложенный цикл for в python

Python позволяет нам вложить любое количество циклов for внутрь цикла for. Внутренний цикл выполняется n раз за каждую итерацию внешнего цикла. Синтаксис приведен ниже.

for iterating_var1 in sequence:  #outer loop  
    for iterating_var2 in sequence:  #inner loop  
        #block of statements     
#Other statements    

Пример 1: Вложенный цикл for

# User input for number of rows  
rows = int(input("Enter the rows:"))  
# Outer loop will print number of rows  
for i in range(0,rows+1):  
# Inner loop will print number of Astrisk  
    for j in range(i):  
        print("*",end = '')  
    print()  

Вывод:

Enter the rows:5
*
**
***
****
*****

Пример 2: Программа для печати пирамиды чисел.

rows = int(input("Enter the rows"))  
for i in range(0,rows+1):  
    for j in range(i):  
        print(i,end = '')  
    print()  

Вывод:

1
22
333
4444
55555

Использование оператора else в цикле for

В отличие от других языков, таких как C, C++ или Java, Python позволяет нам использовать оператор else с циклом for, который может быть выполнен только тогда, когда все итерации исчерпаны. Здесь мы должны заметить, что если цикл содержит какой-либо оператор break, то оператор else не будет выполнен.

Пример 1

for i in range(0,5):    
    print(i)    
else:  
    print("for loop completely exhausted, since there is no break.")  

Вывод:

0
1
2
3
4
for loop completely exhausted, since there is no break.

Цикл for полностью исчерпал себя, так как нет прерывания.

Пример 2

for i in range(0,5):    
    print(i)    
    break;    
else:print("for loop is exhausted");    
print("The loop is broken due to break statement...came out of the loop")  

В приведенном выше примере цикл прерван из-за оператора break, поэтому оператор else не будет выполнен. Будет выполнен оператор, находящийся непосредственно рядом с блоком else.

Вывод:

0

Цикл был прерван, благодаря оператору break.

Цикл while в Python

Цикл while позволяет выполнять часть кода до тех пор, пока заданное условие не станет ложным. Он также известен как цикл с предварительной проверкой условия.

Его можно рассматривать как повторяющийся оператор if. Когда мы не знаем количество итераций, цикл while является наиболее эффективным.

Синтаксис приведен ниже.

while expression:    
    statements    

Здесь утверждения могут быть одним утверждением или группой утверждений. Выражение должно быть любым допустимым выражением Python, приводящим к true или false. Истиной является любое ненулевое значение, а ложью — 0.

Операторы управления циклом

Мы можем изменить обычную последовательность выполнения цикла while с помощью оператора управления циклом. Когда выполнение цикла while завершается, все автоматические объекты, определенные в этой области видимости, уничтожаются. Python предлагает следующие управляющие операторы для использования в цикле while.

1. Оператор continue — Когда встречается оператор continue, управление переходит в начало цикла. Давайте разберем следующий пример.

# prints all letters except 'a' and 't'   
i = 0  
str1 = 'javatpoint'  
  
while i < len(str1):   
    if str1[i] == 'a' or str1[i] == 't':   
        i += 1  
        continue  
    print('Current Letter :', a[i])   
    i += 1  

Вывод:

Current Letter : j
Current Letter : v
Current Letter : p
Current Letter : o
Current Letter : i
Current Letter : n

2. Оператор break — Когда встречается оператор break, он выводит управление из цикла.

Пример:

# The control transfer is transfered  
# when break statement soon it sees t  
i = 0  
str1 = 'javatpoint'  
  
while i < len(str1):   
    if str1[i] == 't':   
        i += 1  
        break  
    print('Current Letter :', str1[i])   
    i += 1  

Вывод:

Current Letter : j
Current Letter : a
Current Letter : v
Current Letter : a

3. Оператор pass — Оператор pass используется для объявления пустого цикла. Он также используется для определения пустого класса, функции и оператора управления. Давайте разберем следующий пример.

# An empty loop   
str1 = 'javatpoint'  
i = 0  
  
while i < len(str1):   
    i += 1  
    pass  
print('Value of i :', i)  

Вывод

Value of i : 10

Пример 1: Программа для печати от 1 до 10 с использованием цикла while

i=1  
#The while loop will iterate until condition becomes false.  
While(i<=10):    
    print(i)   
    i=i+1   

Вывод

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Пример 2: Программа для печати таблицы заданных чисел.

i=1    
number=0    
b=9    
number = int(input("Enter the number:"))    
while i<=10:    
    print("%d X %d = %d n"%(number,i,number*i))    
    i = i+1    

Вывод

Enter the number:10
10 X 1 = 10 

10 X 2 = 20 

10 X 3 = 30 

10 X 4 = 40 

10 X 5 = 50 

10 X 6 = 60 

10 X 7 = 70 

10 X 8 = 80 

10 X 9 = 90 

10 X 10 = 100 

Бесконечный цикл while

Если условие, заданное в цикле while, никогда не станет ложным, то цикл while никогда не завершится, и он превратится в бесконечный цикл while.

Любое ненулевое значение в цикле while указывает на всегда истинное состояние, в то время как ноль указывает на всегда ложное состояние. Такой подход полезен, если мы хотим, чтобы наша программа непрерывно выполнялась в цикле без каких-либо помех.

Пример 1

while (1):    
    print("Hi! we are inside the infinite while loop"

Вывод

Hi! we are inside the infinite while loop
Hi! we are inside the infinite while loop

Пример 2

var = 1    
while(var != 2):    
    i = int(input("Enter the number:"))    
    print("Entered value is %d"%(i))    

Вывод

Enter the number:10
Entered value is 10
Enter the number:10
Entered value is 10
Enter the number:10
Entered value is 10
Infinite time

Использование else в цикле while

Python позволяет нам также использовать оператор else с циклом while. Блок else выполняется, когда условие, заданное в операторе while, становится ложным. Как и в случае с циклом for, если цикл while прервать с помощью оператора break, то блок else не будет выполнен, а будет выполнен оператор, присутствующий после блока else. Оператор else необязателен для использования с циклом while. Рассмотрим следующий пример.

i=1   
while(i<=5):    
    print(i)    
    i=i+1    
else:  
    print("The while loop exhausted")    

i=1    
while(i<=5):    
    print(i)    
    i=i+1    
    if(i==3):    
        break   
else:  
    print("The while loop exhausted")  

Вывод

1
2

В приведенном выше коде, когда встречается оператор break, цикл while останавливает свое выполнение и пропускает оператор else.

Программа для печати чисел Фибоначчи до заданного предела

terms = int(input("Enter the terms "))  
# first two intial terms  
a = 0  
b = 1  
count = 0  
  
# check if the number of terms is Zero or negative  
if (terms <= 0):  
   print("Please enter a valid integer")  
elif (terms == 1):  
   print("Fibonacci sequence upto",limit,":")  
   print(a)  
else:  
   print("Fibonacci sequence:")  
   while (count < terms) :  
       print(a, end = ' ')  
       c = a + b  
       # updateing values  
       a = b  
       b = c  
     
    count += 1  

Enter the terms 10
Fibonacci sequence:
0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 

Оператор прерывания в Python

Break — это ключевое слово в python, которое используется для вывода управления программой из цикла. Оператор break разрывает циклы по одному, то есть в случае вложенных циклов он сначала разрывает внутренний цикл, а затем переходит к внешним циклам. Другими словами, можно сказать, что break используется для прерывания текущего выполнения программы, и управление переходит на следующую строку после цикла.

Прерывание обычно используется в тех случаях, когда нам нужно прервать цикл при заданном условии.

Синтаксис прерывания приведен ниже.

#оператор цикла
break;   

Пример:

list =[1,2,3,4]  
count = 1;  
for i in list:  
    if i == 4:  
        print("item matched")  
        count = count + 1;  
        break  
print("found at",count,"location");  

Вывод:

item matched
found at 2 location

Пример:

str = "python"  
for i in str:  
    if i == 'o':  
        break  
    print(i);  

Вывод:

p
y
t
h

Пример: оператор break с циклом while

i = 0;  
while 1:  
    print(i," ",end=""),  
    i=i+1;  
    if i == 10:  
        break;  
print("came out of while loop");  

Вывод:

0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  came out of while loop

Пример

n=2  
while 1:  
    i=1;  
    while i<=10:  
        print("%d X %d = %dn"%(n,i,n*i));  
        i = i+1;  
    choice = int(input("Do you want to continue printing the table, press 0 for no?"))  
    if choice == 0:  
        break;      
    n=n+1  

Вывод:

2 X 1 = 2

2 X 2 = 4

2 X 3 = 6

2 X 4 = 8

2 X 5 = 10

2 X 6 = 12

2 X 7 = 14

2 X 8 = 16

2 X 9 = 18

2 X 10 = 20

Do you want to continue printing the table, press 0 for no?1

3 X 1 = 3

3 X 2 = 6

3 X 3 = 9

3 X 4 = 12

3 X 5 = 15

3 X 6 = 18

3 X 7 = 21

3 X 8 = 24

3 X 9 = 27

3 X 10 = 30

Do you want to continue printing the table, press 0 for no?0

Оператор continue в Python

Оператор continue в Python используется для возврата управления программой в начало цикла. Оператор continue пропускает оставшиеся строки кода внутри цикла и начинает следующую итерацию. В основном он используется для определенного условия внутри цикла, чтобы мы могли пропустить определенный код для конкретного условия.

#loop statements    
continue  
#the code to be skipped     

Рассмотрим следующие примеры.

Пример

i = 0                     
while(i < 10):                
   i = i+1  
   if(i == 5):  
      continue  
   print(i)  

Вывод:

1
2
3
4
6
7
8
9
10

Обратите внимание на вывод приведенного выше кода, значение 5 пропущено, потому что мы предоставили условие if с помощью оператора continue в цикле while. Когда оно совпадает с заданным условием, управление передается в начало цикла while, и он пропускает значение 5 из кода.

Давайте посмотрим на другой пример:

Пример

str = "JavaTpoint"  
for i in str:  
    if(i == 'T'):  
        continue  
    print(i)  

Вывод:

J
a
v
a
p
o
i
n
t

Оператор pass в python

Оператор pass является нулевым оператором (null operation), поскольку при его выполнении ничего не происходит. Он используется в тех случаях, когда оператор синтаксически необходим, но мы не хотим использовать вместо него какой-либо исполняемый оператор.

Например, он может быть использован при переопределении метода родительского класса в подклассе, но мы не хотим давать его конкретную реализацию в подклассе.

Pass также используется в тех случаях, когда код будет записан где-то, но еще не записан в программном файле. Рассмотрим следующий пример.

list = [1,2,3,4,5]    
flag = 0    
for i in list:    
    print("Current element:",i,end=" ");    
    if i==3:    
        pass    
        print("nWe are inside pass blockn");    
        flag = 1    
    if flag==1:    
        print("nCame out of passn");    
        flag=0   

Вывод:

Current element: 1 Current element: 2 Current element: 3 
We are inside pass block


Came out of pass

Current element: 4 Current element: 5 

Python цикл Do While

В Python нет цикла do while. Но мы можем создать подобную программу.

Цикл do while используется для проверки условия после выполнения оператора. Он похож на цикл while, но выполняется хотя бы один раз.

Общий синтаксис цикла Do While (не отностится к python)

do {  
     //statement  
} while (condition);  

Пример: цикл do while в Python

i = 1  
  
while True:  
    print(i)  
    i = i + 1  
    if(i > 5):  
        break  

Вывод:

1  
2  
3  
4  
5  

В быту нам часто приходится выполнять повторяющиеся действия. Например, чтобы повесить постиранное белье, нужно доставать и развешивать каждую вещь. В программировании такие повторяющиеся задачи упрощают. Чтобы писать один и тот же код снова и снова, используют циклы.

Итерации

💡 Итерация — это повтор какого-либо действия. То есть один шаг цикла. Например, цикл из пяти повторений — пять итераций.

💡 Итератор — это интерфейс, который позволяет получить следующий объект последовательности.

💡 Итерируемые объекты — это объекты, которые можно повторять.

В Python проводят итерации только по тем объектам, которые реализуют интерфейс итератора. Это значит, что объект должен переопределять и реализовывать методы __iter__ и __next__.

Метод __iter__ возвращает self — ссылку на экземпляр. С помощью __next__ получают следующий элемент последовательности.

Виды циклов

В Python есть два вида циклов: for и while.

Цикл for позволяет проводить итерации — реализовывать набор инструкций нужное количество раз. Его используют, когда количество итераций известно заранее, поэтому второе название цикла — c предусловием.

Цикл while — выполнять инструкции до тех пор, пока проверка во главе цикла будет истинной. Его используют, когда заранее не знают количества итераций, поэтому еще его называют циклом с проверкой условия.

Пример:

int i = 0
while i < 10:
    print(“Hello, World!”)
    i++

Он выглядит так:

for (<объявление условия>)
    <условие 1>
        <тело цикла>
    <условие 2>
        <тело цикла>
    <условие n>
        <тело цикла>

    <код, который выполняет каждый шаг>
<код, который выполняется после итерации>

Как работать с циклом for в Python

Цикл for работает со встроенными типами данных. Например, строки, списки, множества, кортежи, словари и даже файлы.

🚀 По списку

Чтобы вывести на экран все элементы списка, напишите код:

# список
elems = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

# итерация по списку
for item in elems:
    print(item)
...
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Такого же результата можно добиться с помощью функции range, которая генерирует последовательность чисел.

# итерация по числам с нуля до 10 не включительно
for i in range(0, 10):
    print(i)
...
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

🚀 С шагом

Если нужно отобразить каждое второе число из списка, сделайте проверку на деление с остатком. Алгоритм:

получаем размерность множества;
↓
отнимаем от этого числа единицу;
↓
итерируемся по множеству чисел с нуля до полученного числа включительно;
↓
получаем элементы списка, используя индексацию.

Каждый шаг цикла делим индекс на 2 с остатком. Если остатка не будет, выводим число на печать. Вот так:

# кортеж
elems = (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)

# получаем размерность
length = len(elems)

# нам не нужно отнимать единицу, так как
# крайнее число в range не входит в последовательность
# первое число тоже не указываем
# по умолчанию — оно равно нулю

for i in range(length):
    # если остатка нет — выводим число
    if i % 2 == 0:
        print(elems[i])
...
0
2
4
6
8

Этот же пример можно выполнить с помощью функции enumerate. На каждой итерации эта функция возвращает индекс элемента и его значение.

# множество
elems = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

# применяется распаковка кортежа вида (индекс, элемент)
for index, elem in enumerate(elems):
    if index % 2 == 0:
        print(elem)
...
0
2
4
6
8

Так это делают с помощью шага в функции range:

</p>
# каждое второе число от 0 до 10
for i in range(0, 10, 2):
    print(i)
...
0
2
4
6
8

Если необходимо прервать цикл, например когда ожидали символ, а получили число, используйте инструкцию break.

Пример:

for chr in "The t3st string"
    if chr.isdigit():
        break

    print(chr)
...
T
h
e

t

# дальше вывод не пойдет, так как слово t3st написано через тройку

Перейти на следующий шаг цикла можно с помощью инструкции continue.

Пример:

for i in range(10):
    if i % 3 == 0:
        continue

    print(i)
...
1
2
4
5
7
8

🚀 По строке

Иногда в алгоритмах нужно применять альтернативные инструкции для объектов, которые не проходят проверку. Выведем на печать каждый символ строки, меняя нижний регистр на верхний:

for chr in "THis is THe TEst sTRinG":
    if chr.islower():
        print(chr.upper())
    else:
        print(chr)
...
T
H
I
S

I
S

T
H
E

T
E
S
T

S
T
R
I
N
G

Если вы хотите прочитать каждую строку файла:

with open('file.txt', 'r') as f:
    for line in f:
        print(line)

🚀 По словарю

Итерацию по словарю проводят тремя способами. Первый и второй способ дают очередной ключ и очередное значение словаря на каждом шаге. Третий — и ключ, и значение за один шаг.

mydict = {1: "one", 2: "two", 3: "three", 4: "four", 5: "five"}

# итерация по ключам
for key in mydict:
    print(f"{key} :: {mydict[key]}")

# вывод вида <ключ :: значение>
...
1 :: one
2 :: two
3 :: three
4 :: four
5 :: five

# по ключам с явным указанием
for key in mydict.keys():
    print(f"{key} :: {mydict[key]}")

# вывод вида <ключ :: значение>
...
1 :: one
2 :: two
3 :: three
4 :: four
5 :: five

# итерация по значениям
for value in mydict.values():
    print(value)
...
one
two
three
four
five

# итерация по ключам и значениям
# применяется распаковка кортежа вида (ключ, значение)
for key, value in mydict.items():
    print(key, value)
...
1 one
2 two
3 three
4 four
5 five

🚀 Обратный цикл

Встроенная функция reversed и слайсинги позволяют проводить итерацию по объекту в обратном порядке.

elems = (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)

# пример
for item in reversed(elems):
    print(item)
...
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0

# пример использования слайсингов
for item in elems[::-1]:
    print(item)
...
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0

🚀 Генератор

Инструкция for есть в различных выражениях-генераторах, например генераторе списка или словаря.

# так мы сделаем список из 20 случайно сгенерированных чисел
mylist = [random.randint(0, 11) for _ in range(20)]

Главное о цикле for

• For перебирает элементы и выполняет код, который записан в теле цикла. В его основе лежат последовательности.
• Главное условие успешной работы цикла — объект должен быть итерируемым.
• Итерацию проводят по многим встроенным структурам данных: строки, словари, списки, множества, кортежи. Внутри инструкции создают ветвления в алгоритме с помощью проверок.
• Чтобы прервать цикл, используйте ключевое слово break. Чтобы пропустить элемент итерируемого множества — continue.
• Изучайте Python на онлайн-курсе от Skypro «Python-разработчик». Научитесь писать чистый код, разрабатывать сложную архитектуру сервисов. Даем только актуальные знания: исследовали 1230 вакансий, составили список самых частых требований к разработчикам без опыта и включили их в программу. В конце курса станете уверенным начинающим программистом и найдете работу в IT.