Урок 5. Цикл while и обработка цифр числа в Python

Словарь Python-объектов

Ниже приведён справочник по основным конструкциям, операторам и шаблонам, рассмотренным в этом уроке. Каждый пункт содержит ссылку на соответствующий раздел теории, лабораторную работу или задание.

Теория

1. Введение. Зачем нужен цикл while

В предыдущем уроке мы рассмотрели цикл for — счётный цикл. Он отлично работает, когда мы заранее знаем, сколько повторений (итераций) нам потребуется.

Но иногда нужно, чтобы цикл выполнялся до наступления некоторого события, и количество итераций заранее оценить просто невозможно. Например:

• считывать числа до тех пор, пока пользователь не введёт stop;
• делить число на 10, пока оно не станет равным нулю;
• запрашивать пароль, пока он не будет введён верно.

Здесь на помощь приходит цикл while — условный цикл. Слово while в переводе с английского означает «пока».

2. Синтаксис цикла while

Структура цикла while в Python очень похожа на условный оператор if:

while условие:
    # тело цикла — блок кода

Ключевые элементы:

• Ключевое слово while.
• Условие, которое возвращает True или False.
• Двоеточие : в конце строки с условием.
• Блок кода с отступом (4 пробела) — тело цикла.

i = 0
while i < 10:
    print('Привет')
    i += 1

Вывод:

Привет
Привет
Привет
Привет
Привет
Привет
Привет
Привет
Привет
Привет

Как это работает:

1. i = 0 — инициализируем счётчик.
2. while i < 10: — проверяем, что 0 < 10. Истина — входим в цикл.
3. print('Привет') — выводим сообщение.
4. i += 1 — увеличиваем счётчик. Возвращаемся к шагу 2.
5. Когда i станет равным 10, условие станет ложным, и цикл завершится.

i = -1
while i > 0:
    print('Hello world!')

Ничего не выведется, потому что условие i > 0 ложно с самого начала.

3. while и if: в чём разница

# if — выполняется ОДИН РАЗ, если условие истинно
if i < 10:
    print("Hello")
 
# while — выполняется МНОГОКРАТНО, пока условие истинно
i = 0
while i < 10:
    print("Hello")
    i += 1

Блок if выполняется максимум один раз. Блок while — до тех пор, пока условие не станет ложным.

4. Сравнение for и while

Любой цикл for можно заменить циклом while (но не наоборот).

# С помощью for
for i in range(101):
    print(i)
 
# С помощью while
i = 0
while i < 101:
    print(i)
    i += 1

# С помощью for
for i in range(0, 100, 3):
    print(i)
 
# С помощью while
i = 0
while i < 100:
    print(i)
    i += 3

Обратите внимание: в случае с while нам пришлось самостоятельно завести переменную i и вручную увеличивать её значение.

5. Считывание данных до стоп-значения

Очень часто в задачах на while данные считываются до тех пор, пока пользователь не введёт некоторое стоп-значение (sentinel value).

num = int(input())
while num != -1:
    print('Квадрат вашего числа равен:', num * num)
    num = int(input())

Здесь важны два момента:

1. Первичное считывание — читаем первое число до входа в цикл. Это даёт нам первое значение для проверки.
2. Повторное считывание — читаем следующее число в конце тела цикла. Если забыть эту строку, num никогда не изменится, и цикл станет бесконечным.

text = input()
total = 0
while text != 'stop':
    total += int(text)
    text = input()
print('Сумма чисел равна', total)

Пример работы:

5
10
3
stop
Сумма чисел равна 18

6. Бесконечные циклы

Если условие цикла никогда не станет ложным, такой цикл называется бесконечным. Бесконечный цикл продолжает выполняться до тех пор, пока программа не будет прервана.

i = 0
total = 0
while i < 10:
    total += i

7. Эмуляция цикла с постусловием (while True + break)

В Python нет цикла с постусловием (когда тело выполняется хотя бы один раз, а условие проверяется после). Однако его можно сэмулировать с помощью конструкции while True с оператором break:

while True:
    # тело цикла
    if условие_выхода:
        break

count = 0
while True:
    print(count)
    count += 1
    if count >= 10:
        break

Вывод:

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Такая конструкция удобна, когда тело цикла должно выполниться хотя бы один раз, независимо от условия.

8. Обработка цифр числа с помощью while

Одно из самых частых применений цикла while — обработка цифр натурального числа. Опирается это на два оператора:

• num % 10 — возвращает последнюю (младшую) цифру числа;
• num // 10 — возвращает число без последней цифры.

Проследим для num = 123:

123 % 10 = 3    |    123 // 10 = 12
 12 % 10 = 2    |     12 // 10 = 1
  1 % 10 = 1    |      1 // 10 = 0

Как только число становится равным 0, все цифры обработаны — цикл можно завершать.

Стандартная структура цикла

num = int(input())
while num != 0:
    last_digit = num % 10       # получаем последнюю цифру
    # ... обработка last_digit
    num = num // 10             # удаляем последнюю цифру

num = 12345
while num != 0:
    print(num % 10)
    num = num // 10

Вывод:

5
4
3
2
1

Сумма цифр числа

num = int(input())
total = 0
while num != 0:
    total += num % 10
    num //= 10
print("Сумма цифр:", total)

Пример работы:

Введите число: 1234
Сумма цифр: 10

Произведение цифр числа

num = int(input())
product = 1
while num != 0:
    product *= num % 10
    num //= 10
print("Произведение цифр:", product)

Проверка: есть ли в числе заданная цифра (флаг)

num = int(input("Введите число: "))
has_seven = False       # сигнальная метка (флаг)
 
while num != 0:
    last_digit = num % 10
    if last_digit == 7:
        has_seven = True
    num = num // 10
 
if has_seven:
    print('YES')
else:
    print('NO')

Пример работы:

Введите число: 1576
YES

Переворот числа

Используя формулу reversed_num = reversed_num * 10 + digit, можно собрать число в обратном порядке:

num = int(input())
reversed_num = 0
while num != 0:
    digit = num % 10
    reversed_num = reversed_num * 10 + digit
    num //= 10
print("Перевёрнутое число:", reversed_num)

Трассировка для num = 123:

9. Условие в while с логическими операторами

Условие в цикле while, как и в условном операторе if, может содержать логические операторы or, and, not:

name = input()
while name != 'Валера' and name != 'Артур':
    print('Доступ запрещён')
    name = input()
print('Доступ разрешён')

Цикл продолжается до тех пор, пока имя не равно ни «Валера», ни «Артур».

10. Обработка цифр числа с помощью for

Помимо while, цифры числа можно обрабатывать циклом for, если заранее известно количество разрядов числа.

Формула для получения i-й цифры (слева направо, нумерация с 1):

(num // 10**(n-i)) % 10

где n — количество разрядов числа, i — номер цифры.

Количество разрядов находят через длину строки:

n = len(str(num))

num = 8619
n = len(str(num))
 
for i in range(1, n + 1):
    digit = num // 10 ** (n - i) % 10
    print(f"{i}-я цифра равна {digit}")

Вывод:

1-я цифра равна 8
2-я цифра равна 6
3-я цифра равна 1
4-я цифра равна 9

Лабораторные работы

В этом разделе представлены лабораторные работы с решениями. Попробуйте сначала решить задачу самостоятельно, а затем откройте решение для проверки.

n = int(input("Введите число: "))
while n != 0:
    print(n % 10)
    n //= 10

Введите число: 12345
5
4
3
2
1

n = int(input("Введите число: "))
original = n   # сохраняем оригинал для расчёта первой цифры
 
total = 0
count = 0
product = 1
 
while n != 0:
    digit = n % 10
    total += digit
    count += 1
    product *= digit
    n //= 10
 
# После цикла n стал равен 0. Восстанавливаем первую цифру из оригинала.
first_digit = original // (10 ** (count - 1))
last_digit = original % 10
 
average = total / count
 
print("Сумма:", total)
print("Количество:", count)
print("Произведение:", product)
print("Среднее:", average)
print("Первая цифра:", first_digit)
print("Сумма первой и последней:", first_digit + last_digit)

Введите число: 5678
Сумма: 26
Количество: 4
Произведение: 1680
Среднее: 6.5
Первая цифра: 5
Сумма первой и последней: 13

n = int(input("Введите число: "))
 
if n == 0:
    print("YES")   # 0 — одна цифра, считается тривиально одинаковым
else:
    last_digit = n % 10
    n //= 10
    is_identical = True
 
    while n != 0:
        digit = n % 10
        if digit != last_digit:
            is_identical = False
            break
        n //= 10
 
    if is_identical:
        print("YES")
    else:
        print("NO")

Введите число: 111111
YES

Введите число: 111112
NO

n = int(input("Введите число: "))
 
max_digit = n % 10     # инициализируем последней цифрой
min_digit = n % 10
n = n // 10            # удаляем её из дальнейшей обработки
 
while n != 0:
    digit = n % 10
    if digit > max_digit:
        max_digit = digit
    if digit < min_digit:
        min_digit = digit
    n = n // 10
 
print("Максимальная цифра:", max_digit)
print("Минимальная цифра:", min_digit)

Введите число: 53258
Максимальная цифра: 8
Минимальная цифра: 2

Самостоятельные задания

Решите следующие задачи самостоятельно. Для проверки используйте примеры вывода.

Пример вывода:

Введите n: 5
5 4 3 2 1

Пример вывода:

5
10
3
0
Сумма: 18

Пример вывода:

Введите число: 1234
Количество чётных цифр: 2

Введите число: 1357
Количество чётных цифр: 0

Пример вывода:

Введите число: 4567
Введите цифру: 5
YES

Пример вывода:

Введите число: 4567
Вторая цифра справа: 6

Введите число: 123
Вторая цифра справа: 2

Пример вывода:

Введите число: 121
YES

Введите число: 123
NO

Подсказка: сравните оригинальное число с его перевёрнутой версией.

Пример вывода:

Введите число: 123
YES

Введите число: 456
NO

Пример вывода:

Введите пароль: hello
Неверно, попробуйте снова
Введите пароль: world
Неверно, попробуйте снова
Введите пароль: python123
Доступ разрешён

Пример вывода:

Введите число: 123
Сумма квадратов цифр: 14

Пояснение: 1² + 2² + 3² = 1 + 4 + 9 = 14.

Пример вывода:

Введите число: 53258
8 5 3 2 2

Подсказка: сначала соберите цифры в список, отсортируйте его и выведите.

Пример вывода:

Введите число: 123456
Чётных цифр: 3
Нечётных цифр: 3

Пример вывода:

Введите число: 1576
YES

Введите число: 1234
NO

Пример вывода:

Введите число: 987654
Количество разрядов: 6

Подсказка: на каждой итерации делите число на 10 и увеличивайте счётчик.

Пример вывода:

Введите число: 102030
Новое число: 123

Подсказка: собирайте новое число, прибавляя цифру справа к текущему результату.

Пример вывода:

5
10
3
stop
Сумма: 18
Количество: 3

Пример вывода:

Введите число: 1234
YES

Введите число: 1232
NO

Подсказка: обрабатывайте цифры справа налево и сравнивайте каждую с предыдущей.