Вложенные циклы
(nested loops)

Категория

Циклы и двумерные данные

Уровень

Начальный

Связанные темы

for, range(), вложенные списки

Зачем это знать

Обрабатывать строки таблиц и сочетания значений

§1Общая схема

for outer in outer_values:
    for inner in inner_values:
        action

Внутренний for находится в теле внешнего. Поэтому каждый новый outer запускает весь перебор inner сначала.

§2Пошаговое выполнение

for row in range(3):
    for column in range(3):
        print(row, column)

0 0
0 1
0 2
1 0
1 1
1 2
2 0
2 1
2 2

При row = 0 внутренний цикл получает 0, 1, 2. Затем row становится равен 1, и внутренний диапазон снова начинается с нуля.

§3Количество повторений

Если внешний цикл делает N повторений, а внутренний — M для каждого внешнего, самое глубокое действие выполняется N × M раз.

3 внешних × 3 внутренних = 9 вызовов print()
4 внешних × 5 внутренних = 20 действий

§4Таблица умножения

for row in range(1, 6):
    for column in range(1, 6):
        print(row * column, end=" ")
    print()

1 2 3 4 5
2 4 6 8 10
3 6 9 12 15
4 8 12 16 20
5 10 15 20 25

print() без аргументов выровнен с внутренним циклом, поэтому выполняется после каждой готовой строки.

§5Матрица

Матрицу можно представить списком строк. Внешний цикл получает строку, внутренний — элементы этой строки.

matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
for row in matrix:
    for element in row:
        print(element)

§6Поиск совпадений

Вложенные циклы позволяют сравнить каждый элемент первого списка с каждым элементом второго.

first = [1, 2, 3]
second = [2, 3, 4]
for left in first:
    for right in second:
        if left == right:
            print("Совпадение:", left)

Совпадение: 2
Совпадение: 3

§7break во вложенном цикле

break завершает только ближайший цикл — тот, внутри которого написан.

for outer in range(3):
    for inner in range(5):
        if inner == 2:
            break
        print(outer, inner)

0 0
0 1
1 0
1 1
2 0
2 1

§8Как выйти сразу из обоих

Раз break завершает только ближайший цикл, возникает вопрос: как остановить перебор целиком, если нужное найдено? Готовой конструкции для этого в Python нет — есть два приёма.

Первый — флаг. Результат сохраняют в переменную и после внутреннего цикла проверяют её.

matrix = [[1, 2], [3, 4], [5, 6]]
found = None

for row in matrix:
    for value in row:
        if value == 4:
            found = value
            break
    if found is not None:
        break

print(found)

4

Второй break стоит уже в теле внешнего цикла и потому завершает его. Обратите внимание на отступ: он на два уровня меньше первого.

Второй приём — вынести перебор в функцию и выйти через return. Он завершает функцию целиком, а значит и оба цикла сразу.

def find(matrix, target):
    for row in matrix:
        for value in row:
            if value == target:
                return value
    return None

print(find([[1, 2], [3, 4]], 4))
print(find([[1, 2], [3, 4]], 99))

4
None

Второй вариант читается лучше: нет ни флага, ни повторной проверки, а последний return None явно описывает случай «ничего не нашлось». Функции разбираются в главе 6.2.

§9continue во вложенном цикле

continue пропускает текущий шаг ближайшего цикла. Внешнее значение при этом не меняется.

for outer in range(3):
    for inner in range(3):
        if inner == 1:
            continue
        print(outer, inner)

§10Сложность

Два полных цикла по n элементов выполняют около n² сравнений. Для 100 элементов это 10 000, а для 10 000 — уже 100 000 000.

§11Частые ошибки

§12Проверьте себя

§13Шпаргалка

Итог главы

Для каждого значения внешнего цикла внутренний цикл проходит все свои значения. Глубокое действие выполняется N × M раз. break и continue управляют только ближайшим циклом.