Python-Kurs

Schleifen

Allgemeiner Aufbau einer Schleife

Schleifen werden benötigt, um einen Codeblock, den man auch als Schleifenkörper bezeichnet, wiederholt auszuführen. In Python gibt es zwei Schleifentypen:

die while-Schleife und
die for-Schleife

Die meisten Schleifen enthalten einen Zähler oder ganz allgemein Variablen, die im Verlauf der Berechnungen innerhalb des Schleifenkörpers ihre Werte ändern. Außerhalb, d.h. noch vor dem Beginn der Schleife, werden diese Variablen initialisiert. Vor jedem Schleifendurchlauf wird geprüft, ob ein Ausdruck, in dem dieser Zähler und gegebenenfalls auch andere Variablen vorkommen, wahr ist. Dieser Ausdruck bestimmt das Endekriterium der Schleife. Solange die Berechnung dieses Ausdrucks "True" liefert, wird der Rumpf der Schleife ausgeführt. Nachdem alle Anweisungen des Schleifenkörpers durchgeführt worden sind, springt die Programmsteuerung automatisch zum Anfang der Schleife, also zur Prüfung des Endekriteriums zurück und prüft wieder, ob dieses nochmals erfüllt ist. Wenn ja, geht es wie oben beschrieben weiter, ansonsten wird der Schleifenkörper nicht mehr ausgeführt und es wird mit dem Rest des Skriptes fortgefahren. Das nebenstehende Diagramm zeigt dies schematisch.

Ganz allgemein unterscheidet man drei verschiedene Schleifentypen in Programmiersprachen:

• Zähler-kontrollierte Schleifen Ein Programmkonstrukt, mit dem der Schleifenkörper unter der Kontrolle einer Zählervariablen eine bestimmte Anzahl von Malen durchlaufen wird. Dies entspricht der for-Schleife, wie wir sie in C bzw. C++ vorfinden. Python kennt diesen Schleifentyp nicht: for (i=0; i <= n; i++)
• Bedingungs-kontrollierte Schleifen Eine Schleife wird solange wiederholt, bis sich eine Bedingung ändert, also solange eine Bedingung z.B. wahr ist. Es gibt while-Schleifen und Do-While-Schleifen, die dieses Verhalten haben.
• Sammlung-kontrollierte Schleifen Mit Sammlung meinen wir Listen, Arrays oder sonstige Anordnungen von Objekten. Über die Elemente einer solchen Sammlung wird mittels einer Schleife iteriert. Diese Schleifen werden meistens eingeleitet mit dem Schlüsselwort "foreach", aber auch mit "for" wie in Python. Wohl einen der bekanntesten Vertreter dieser "Gattung" liefert die Bash-Shell:

   
    for i in *; do echo $i; done 
    

Einfache Beispiele von Schleifen

Das folgende Skript, das wir in der interaktiven Shell direkt eintippen können, gibt die Zahlen von 1 bis 10 aus:

Mit dem nächsten kleinen Python-Skript berechnen wir die Summe der Zahlen von 1 bis 100. In ähnlicher Form würde man es auch in C, C++ oder Java machen. Allerdings geht es in Python deutlich einfacher, wie wir im folgenden Kapitel sehen werden.

Standard-Eingabe lesen

Bevor wir mit der while-Schleife weitermachen, müssen wir noch ein paar grundsätzliche Dinge über die Standardeingabe und die Standardausgabe klären. Als Standardeingabe gilt normalerweise die Tastatur. Die meisten Shell-Programme schreiben ihre Ausgaben in die Standardausgabe, d.h. das Terminalfenster oder die Textkonsole. Fehlermeldungen werden in die Standard-Fehlerausgabe ausgegeben, was üblicherweise auch dem aktuellen Terminalfenster oder der Textkonsole entspricht. Auch der Python-Interpreter stellt drei Standard-Dateiobjekte zur Verfügung:

Standardeingabe
Standardausgabe
Standardfehlerausgabe 

Sie stehen im Modul sys als

sys.stdin
sys.stdout
sys.stderror 

zur Verfügung.

Das folgende Beispiel-Skript zeigt nun, wie man Zeichen für Zeichen mittels einer while-Schleife von der Standardeingabe (Tastatur) einliest. Mit dem import-Befehl wird das benötigte Modul sys eingelesen.

import sys 
text = ""
while 1:
   c = sys.stdin.read(1)
   text = text + c
   if c == '\n':
       break
print("Eingabe: %s" % text)

Eleganter kann man eine beliebige Eingabezeile von der Standardeingabe natürlich mit der Funktion input(prompt) einlesen.

Der else-Teil

Wie auch die bedingte if-Anweisung hat die while-Schleife in Python im Gegensatz zu anderen Programmiersprachen einen optionalen else-Zweig, was für viele Programmierer gewöhnungsbedürftig ist.

Die Anweisungen im else-Teil werden ausgeführt, sobald die Bedingung nicht mehr erfüllt ist. Sicherlich fragen sich einige nun, worin dann der Unterschied zu einer normalen while-Schleife liegt. Hätte man die Anweisungen nicht in den else-Teil gesteckt sondern einfach hinter die while-Schleife gestellt, wären sie ja auch genauso ausgeführt worden. Es wird erst mit einem break-Kommando, was wir später kennenlernen sinnvoll. Allgemein sieht eine while-Schleife mit else-Teil in Python wie folgt aus:

while Bedingung:
    Anweisung1
    Anweisung n
else:
    Anweisung1
    Anweisung n

Vorzeitiger Abbruch einer while-Schleife

Normalerweise wird eine while-Schleife nur beendet, wenn die Bedingung im Schleifenkopf nicht mehr erfüllt ist. Mit break kann man aber eine Schleife vorzeitig komplett verlassen. Mit 'continue' beendet man lediglich einen Durchlauf, d.h. man kehrt zum Schleifenkopf, also zur Überprüfung der Bedingung, zurück. Im folgenden Beispiel, einem einfachen Zahlenratespiel, kann man erkennen, dass in Kombination mit einem break der else-Zweig durchaus sinnvoll sein kann. Nur wenn die while-Schleife regulär beendet wird, d.h. der Spieler die Zahl erraten hat, gibt es einen Glückwunsch. Gibt der Spieler auf, d.h. break, dann wird der else-Zweig der while-Schleife nicht ausgeführt.