آشنایی با ساختار لوپ while در زبان برنامه نویسی پایتون


در آموزش های قبل با نحوه ی تعریف و استفاده از دستور شرطی if در زبان برنامه نویسی پایتون آشنا شدیم و دیدیم که چه طور در صورت برقرار بودن یک شرط خاص، کدهای داخل بدنه ی دستور if یک بار اجرا شده و در صورت نادرست بودن شرط، کدها به هیچ وجه اجرا نمی شوند. برای مثال فرض کنید برای ورود به سایت سکان آکادمی یک پسورد ثابت با مقدار "SokanAcademy" در نظر گرفته شده است. هر کدام از کاربران که بخواهند وارد سایت شوند، باید این پسورد را به درستی وارد کنند و در غیر این صورت نمی توانند وارد شده و از برخی امکانات سایت استفاده کنند. سورس کد مربوط به چنین قابلیتی را می توان به صورت زیر نوشته و آن را در فایل ifClause.py ذخیره می کنیم:

correctPassword = "SokanAcademy"
password = input("Please enter the password --> ")
if password == correctPassword:
    print("Welcome to SokanAcademy.com!")

همان طور که می بینید ما یک پسورد ثابت را در متغیری تحت عنوان correctPassword به معنی «رمزعبور صحیح» ذخیره کرده ایم. سپس از کاربران خواسته ایم تا کلمه ی عبوری را وارد کنند. آن گاه با دستور شرطی if تطابق کلمه ی عبور درست را با کلمه ی عبور وارد شده توسط کاربر بررسی می کنیم و در صورت درست بودن این شرط پیغام خوش آمد برای کاربر سایت چاپ می‌شود و در غیر این صورت هم هیچ اتفاقی رخ نخواهد داد. حال فرض کنید کاربری در زمان اجرای برنامه به صورت زیر عمل می کند:

======= RESTART: C:/SokanAcademy/While/ifClause.py =======
Please enter the password --> sokanacademy

همان طور که می بینید کاربر توجهی به بزرگ و کوچک بودن حروف کلمه ی رمز نداشته است و تمام حروف آن را به صورت کوچک وارد کرده است، در حالی که مفسر پایتون نسبت به حالت حروف حساس است و چون در رمز عبور برنامه یعنی SokanAcademy دو حرف S و A با حروف بزرگ تعریف شده اند، پاسخ به شرط دستور شرطی True نیست بنابراین دستور پرینت داخل بدنه ی آن هرگز اجرا نخواهد شد.

مسلم است که در این صورت کاربر نمی تواند وارد سایت شود، اما اگر کاربر بخواهد مجدداً تلاش کند و کلمه ی عبور را به درستی وارد کند چه طور؟ همان طور که می بینید، دستور شرطی if تنها یک بار درست بودن رمز عبور را بررسی می کند و این امکان را به کاربر نمی دهد تا در صورت نادرست بودن رمز عبور دوباره کلمه ی جدیدی را وارد کند تا مجدداً مورد بررسی قرار بگیرد. بنابراین برای این که امکان تکرار را برای کاربران خود فراهم کنیم تا چند بار بتوانند کلمه ی عبور را ارسال کند نیاز به دستوری داریم که این عمل -یعنی گرفتن کلمه ی عبور از کاربر و بررسی مطابقت آن با رمز عبور درست- را بارها و بارها تکرار کند.

قبلاً هم گفتیم که یکی از قابلیت های زبان های برنامه نویسی از جمله Python این است که با استفاده از سینتکس های استاندارد تعریف شده در آن ها، امکان تکرار اجرای بخشی از کدهای برنامه را فراهم می کنند تا از این طریق جریان برنامه کنترل شود. زبان برنامه نویسی پایتون این امکان را از طریق بکارگیری ساختارهای تحت عنوان Loop (لوپ به معنی حلقه) برای برنامه نویسان فراهم می کند که یکی از این لوپ ها، while نام دارد.

به منظور آشنایی بیشتر با ساختار حلقه یی از جنس while در زبان برنامه نویسی پایتون، ابتدا سعی می‌کنیم تا همان برنامه ی قبل را این بار با استفاده از دستور while بازنویسی و تکمیل کنیم:

correctPassword = "SokanAcademy"
password = input("Please enter the password --> ")
while password != correctPassword:
    password = input("Please try again and enter the correct password --> ")
print("Welcome to SokanAcadmy.com")

اجازه دهید قبل از بررسی ساختار برنامه آن را اجرا کنیم تا تفاوت این دستور را با دستور شرطی if ببنیم. برای این کار ابتدا اسکریپت برنامه را در فایل whileLoop.py ذخیره می کنیم و آن گاه برنامه را به صورت زیر اجرا می کنیم:

====== RESTART: C:/SokanAcademy/While/whileLoop.py ======
Please enter the password --> sokanacademy
Please try again and enter the correct password --> sokanAcademy
Please try again and enter the correct password --> Sokanacademy
Please try again and enter the correct password --> SokanAcademy
Welcome to SokanAcadmy.com
>>>

همان طور که در نتایج خروجی می بینید با اجرای برنامه برای اولین بار، از کاربر درخواست می شود تا کلمه ی عبور را وارد کند. چون در زمان وارد کردن کلمه ی عبور، بزرگ و کوچک بودن حروف توجه نکرده ایم پیغام خوش آمدگویی چاپ نشده است، در عوض می بینید که به جای حالت قبل که برنامه به پایان می رسید اکنون از کاربر خواسته شده تا مجدداً تلاش کند و رمز عبور درست را وارد کند.

در تلاش دوم هم همان طور که می بینید مجدد رمز عبور درست وارد نشده است، با این وجود هنوز هم برنامه به پایان نمی رسد و مجدداً به کاربر فرصت داده می شود که رمز عبور درست را وارد کند و این کار تا زمانی ادامه پیدا می کند که پسورد درست توسط کاربر وارد شود، آن گاه برنامه پیغام خوش آمد را برای کاربر چاپ خواهد کرد.

حال که نحوه ی اجرای این برنامه را دیدیم، اجازه دهید با ساختار کدنویسی چنین حلقه هایی بیشتر آشنا شویم. برای این کار مجدداً به کدهای برنامه نگاه می کنیم. همان طور که می بینید، مثل برنامه ی قبل باز هم در ابتدا یک کلمه ی عبور با مقدار "SokanAcademy" تعریف کرده ایم تا با کلمه ی وارد شده توسط کاربر مقایسه شود. سپس از کاربر می خواهیم رمز عبور را وارد کند و مقدار ورودی را به متغیر password ارجاع می دهیم. دستور بعدی، دستور مرکب while است. همان طور که می بینید این دستور هم مانند تمام دستورهای مرکب با یک کیورد از پیش تعریف شده در زبان پایتون آغاز می شود که در این جا while است. در این جا، کیورد while به معنای "تا زمانی که" است. منطقی را که می خواستیم در برنامه پیاده سازی کنیم را به یاد می آورید. قرار بر این بود برنامه ای بنویسیم که "تا زمانی که کلمه ی عبور وارد شده توسط کاربر با کلمه ی عبور درست مطابقت نداشت، مجدداً از کاربر بخواهیم پسورد جدیدی را وارد کند،" بنابراین بعد از کیورد while باید شرط مورد نظر بررسی شود. برای این کار می بینید که پس از کیورد while، یک دستور مقایسه ای آمده است: password != correctPassword به معنی «مادامی که مقدار متغیر correctPassword مخالف بود با مقدار متغیر password»

تا زمانی که مقدار این دستور مقایسه ای درست باشد، یعنی ورودی کاربر برابر با کلمه ی عبور درست نباشد، دستورات داخل بدنه ی while اجرا خواهند شد و به محض آن که مقدار این شرط برابر با مقدار False ارزیابی شود مفسر از بدنه ی دستور while خارج خواهد شد. پس از شرط برای پایان دادن به سربند این دستور مرکب از : استفاده کرده ایم و سپس دستورات داخل بدنه ی while را با رعایت تورفتگی نسبت به بلوک سربند آن در یک بلوک جدید می نویسیم.

همان طور که می بینید دستور داخل بدنه ی while به این صورت است که مجدداً از کاربر درخواست می شود کلمه ی جدیدی را وارد کند و این کلمه ی جدید به همان متغیر password ارجاع داده می شود. بعد از این کار، وقتی دستورات داخل بدنه ی while به پایان می رسند، مفسر مجدداً شرط while را بررسی می کند. اگر این شرط درست باشد باز هم وارد بدنه ی while می شود و دستورات آن را تکرار می کند، اما در صورت نادرست بودن شرط while یعنی زمانی که کاربر کلمه ی عبور درست را وارد می کند، مفسر دیگر وارد بدنه ی while نشده و جریان اصلی برنامه ادامه پیدا می کند که در این مثال آخرین دستور برنامه چاپ پیغام خوش آمد برای کاربری است که رمز عبور را به درستی وارد کرده است و به این صورت سیستم اجازه ی ورود کاربر را به ناحیه ی کاربری اش فراهم می کند.

در صورتی که کاربر نتواند رمز عبور را به درستی وارد کند دستور داخل بدنه ی while به صورت مکرر اجرا خواهد شد و تنها با بستن پنجره ی خروجی یا فشردن کلیدهای ترکیبی Ctrl+C می تواند اجرای برنامه را متوقف کند و از آن خارج شود. فرم کلی دستور مرکب while را به صورت زیر می توانیم بیان کنیم:

while testConditions: # Loop head with test condition(s)
    block(s) of code

همان طور که گفتیم، مفسر پایتون با رسیدن به دستور while، شرطی را که برای آن در نظر گرفته ایم بررسی می کند و تا زمانی که مقدار این شرط معادل با True باشد، قطعه کدهای داخل بدنه ی آن را به صورت مکرر اجرا خواهد کرد. چنین دستوری اصطلاحاً Loop (لوپ یا معادل آن حلقه) نامیده می شود، چرا که دستورات داخل آن پشت سر هم اجرا می شوند و با پایان یافتن آن ها مجدداً به ابتدا بر می گردیم، شرط پایان حلقه بررسی می شود، اگر برابر با True باشد جریان در لوپ ادامه پیدا می کند، و اگر شرط برابر False ارزیابی شود جریان برنامه از لوپ خارج می شود و سایر دستورات بعد از while اجرا می شوند.

نکته ای که باید به آن توجه داشته باشیم این است که این لوپ تنها در صورت درست بودن شرط تکرار می شود؛ بنابراین اگر در همان ابتدا پیش از ورود به لوپ شرط آن برقرار نباشد، مفسر اصلاً وارد لوپ نخواهد شد و دستورات داخل آن را نادیده خواهد گرفت و از آن ها رد می شود تا بقیه ی کدها را اجرا کند. بنابراین ممکن است که حلقه while اصلاً اجرا نشود. برای مثال قطعه کد زیر را در نظر بگیرید:

>>> while False:
    print("This code never will run.")
>>>

همان طور که می بینید چون مقدار شرط while از همان ابتدا برابر False است، دستور داخل بدنه ی آن اصلاً اجرا نمی شود. نکته ی دیگری که باید مورد توجه قرار بگیرد این است که در زمان کدنویسی دستور while باید دقت داشته باشیم که شرط ورود به آن را با استفاده از دستورات داخل بدنه ی آن به گونه ای کنترل کنیم که در جایی برابر با مقدار False شود، در غیر این صورت اجرای لوپ تا بی نهایت ادامه پیدا می‌کند -که اصطلاحاً به آن Infinite Loop یا حلقه بی پایان گفته می شود- و برای توقف آن ناچار باید پنجره ی خروجی را ببندیم که در این صورت سایر دستورات برنامه هم اجرا نخواهند شد. برای مثال برنامه زیر را در نظر بگیرید:

i = 5
while i:
    print(i)
    i -= 1 #i = i-1
print("At the end i equals",i,".")

اسکریپت این برنامه را در فایل whileLoopInfinite.py ذخیره می کنیم. مفسر پایتون اجرای برنامه را از خط اول کدها شروع می کند. در ابتدا متغیری با شناسه ی i تعریف و به عدد صحیح 5 منتسب شده است -حرف i را می‌توان مخفف واژه ی index (ایندکس به معنی اندیس) در نظر گرفت- و در خط بعد مفسر پایتون با رسیدن به کلمه ی کلیدی while شرط آن را بررسی می‌کند (همان طور که می بینید این شرط بررسی متغیر i است. قبلاً گفتیم که تمام اعداد به جز صفر برابر مقدار True ارزیابی می شوند. بنابراین شرط این لوپ برقرار است و مفسر برای اجرای کدهای بدنه ی آن وارد می شود).

اولین دستور بدنه ی این لوپ یک دستور پرینت است که مقدار متغیر i را چاپ می کند. دستور دیگری که در بدنه ی while قرار دارد i -= 1 است. این دستور یک واحد از مقدار متغیر i کم می کند و این متغیر را به مقدار جدید منتسب می کند (به عنوان راه کاری جایگزین، می توان کد i = i-1 را نوشت.) وقتی برای اولین بار مفسر پایتون دستورات این لوپ را اجرا می کند عدد صحیح 5 به عنوان مقدار آن چاپ می شود و سپس یک واحد از آن کم می شود، آن گاه مفسر دوباره به ابتدای لوپ برمی گردد و شرط را بررسی می کند. اکنون مقدار جدید i که برابر با 4 است باز هم معادل True ارزیابی می شود و دستورات داخل لوپ مجدداً تکرار می شود و این تکرارها ادامه پیدا می کند. اجازه دهید خروجی این برنامه را ببینیم:

====== RESTART: C:\SokanAcademy\While\whileLoop1.py ======
5
4
3
2
1
At the end i equals 0 .
>>>

همان طور که می بینید این لوپ در نهایت متوقف شده است. زمانی که برای آخرین بار مقدار i برابر با 1 بوده و چاپ شده است، یک واحد از این مقدار کم و برابر با مقدار 0 می شود. سپس مفسر شروع به بررسی شرط می کند. اکنون مقدار متغیر i که برابر با 0 است معادل False ارزیابی می شود. بنابراین شرط ورود به لوپ برقرار نیست و مفسر دیگر وارد لوپ نمی شود و به سراغ اجرای مابقی دستورات برنامه می رود. همان طور که می بینید یک دستور پرینت دیگر بعد از لوپ وجود دارد که عبارتی به معنای "در نهایت مقدار i برابر است با 0" را چاپ می کند. پس می بینیم که در نهایت مقدار i برابر با صفر بوده و لوپ به درستی متوقف شده است. بنابراین در این برنامه به کمک تعریف متغیر i و انتساب آن به مقادیر مختلف در داخل بدنه ی لوپ شرط while را به گونه ای کنترل کردیم که در نهایت برابر با مقدار False قرار گیرد.

حال برای آن که ببینیم ساز و کار یک حلقه ی بی انتها به چه شکل است، برنامه ی بالا را با کمی تغییر به صورت زیر مد نظر قرار می دهیم:

i = 5
while i:
    print(i)
    #i -= 1 #i = i-1
print("At the end i equals",i,".")

تنها تغییری که در این برنامه صورت گرفته، این است که بخشی از کد که مسئول کاهش مقدار متغیر i است را کامنت کرده ایم. به عبارت دیگر، در هر بار اجرای این لوپ، چیزی از مقدار اولیه ی متغیر i کم نخواهد شد و مقدار این متغیر همواره برابر با 5 باقی مانده و بالتبع شرط این لوپ هم همواره True در نظر گرفته خواهد شد. اکنون یک بار دیگر برنامه را اجرا می کنیم:

====== RESTART: C:\SokanAcademy\While\whileLoop1.py ======
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
...

همان طور که می بینیم، برنامه ی ما باتوجه به این که هیچ نقطه ی پایانی ندارد، تا بی نهایت ادامه خواهد یافت.

دانلود فایل‌های تمرین
لیست نظرات
کاربر میهمان
دیدگاه شما چیست؟
کاربر میهمان
محمدهادی
محمدهادی
سلام. نمیشه وقتی یچیز از کاربر میخوایم، پایتون به بزرگ یا کوچک بودن حروف حساس نشه؟شاید من میخوام برنامه ای بنویسم که بزرگو کوچک بودن حروف برام مهم نباشه و کاربر هرجور راحته وارد کنه.
taha
taha
سلام. من قبلا میتونستم کد هایی که در notepad با پسوند py ذخیره کرده بودم رو در محیط اسکریپتی فراخوانی کنم اما الان وقتی آدرس رو وارد میکنم : invalid syntax میده. ممنون میشم راهنماییم کنید.
نرگس اسدی
نرگس اسدی
سلام
به احتمال زیاد پایتون روی سیستم شما نصب نیست یا به متغیر سیستمی Path اضافه نشده. البته اگر به صورت درست دستور را وارد کرده باشید.
اگر در مورد نصب مطمئن شدید یکبار آموزش شروع کار با حالت اسکریپتی را بخوانید تا با نحوه ی وارد کردن دستور اجرای اسکریپت های پایتون آشنا بشید.

در پاسخ به

taha
taha
عاااااااااااالی
کاربر میهمان
کاربر میهمان
سلام خسته نباشید اگه میشه یه سری برنامه هایی که با پایتون نوشته شدند را نام و نحوه ی نوشته شدن یکی از ساده ترینشو تجزیه تحلیل کنید ممنون میشم
کاربر میهمان
کاربر میهمان
سلام.
اموزش رو ادامه نمیدین؟؟؟؟
اگه طول میکشه لطفا یه کتابی که فصل هاش و اموزش هاش مثل شما ساده باشه معرفی کنی.
انگلیسی نباشه چون من ۱۵ سال بیشتر ندارم :))))))
محمد حسین
محمد حسین
داداش نیست فارسی فقط از این پس پایتونه که خیلی مسخرس حالم ازش بهم میخوره باید انگلیسی یاد بگیری بعد بری داکیومنت های پایتون رو بخونی واسه ماژولاش

در پاسخ به