حلقه‌ها و دستورات شرطی در پایتون: if، for و while

پایتون یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی پرطرفدار است که به دلیل سادگی و خوانایی بالا، به یکی از گزینه‌های اصلی برای توسعه‌دهندگان تبدیل شده است. در این مقاله، به بررسی دو مفهوم کلیدی در پایتون، یعنی دستورات شرطی و حلقه‌ها می‌پردازیم. این مفاهیم به شما امکان می‌دهند تا برنامه‌های پویا و انعطاف‌پذیری بنویسید. در ادامه با دستورات شرطی مانند if و حلقه‌های for و while آشنا می‌شویم و مثال‌هایی از کاربرد آن‌ها را ارائه می‌دهیم.

دستورات شرطی (if)

دستورات شرطی به شما امکان می‌دهند که تصمیماتی بر اساس شرایط خاص در برنامه خود بگیرید. دستور شرطی if یکی از پرکاربردترین ویژگی‌های پایتون است که برای اجرای کد در صورت صحت یک شرط استفاده می‌شود.

نحوه استفاده از if

ساختار کلی دستور if به صورت زیر است:

if شرط:
    کد اجرا شود

مثال:

x = 10
if x > 5:
    print("x بزرگتر از 5 است.")

استفاده از elif و else

برای بررسی شرایط بیشتر، می‌توانید از elif (else if) استفاده کنید و اگر هیچ‌یک از شرایط برقرار نبود، بخش else اجرا می‌شود.

مثال:

x = 10
if x > 15:
    print("x بزرگتر از 15 است.")
elif x > 5:
    print("x بین 5 و 15 است.")
else:
    print("x کوچکتر یا مساوی 5 است.")

استفاده از دستورات شرطی ترکیبی

می‌توانید از عملگرهای منطقی مانند and و or برای ترکیب چند شرط استفاده کنید.

مثال:

x = 10
y = 20
if x > 5 and y > 15:
    print("x بزرگتر از 5 و y بزرگتر از 15 است.")
if x > 15 or y > 15:
    print("حداقل یکی از شرایط درست است.")

استفاده از شرط‌ها در یک خط

پایتون امکان نوشتن شرط‌ها در یک خط را نیز فراهم می‌کند.

مثال:

x = 10
print("x بزرگتر از 5 است.") if x > 5 else print("x کوچکتر یا مساوی 5 است.")

حلقه for در پایتون

حلقه for برای تکرار در مجموعه‌ای از مقادیر (مانند لیست، رشته یا دیکشنری) استفاده می‌شود. این نوع حلقه بسیار کاربردی است و به شما امکان می‌دهد به راحتی روی داده‌ها پردازش انجام دهید.

ساختار کلی حلقه for

ساختار کلی حلقه for به صورت زیر است:

for متغیر در مجموعه:
    کد اجرا شود

مثال:

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
for num in numbers:
    print(num)

حلقه for با رشته‌ها

می‌توانید از حلقه for برای پیمایش کاراکترهای یک رشته استفاده کنید.

مثال:

text = "پایتون"
for char in text:
    print(char)

استفاده از تابع range()

تابع range() برای تولید دنباله‌ای از اعداد استفاده می‌شود و اغلب در حلقه‌های for به کار می‌رود.

مثال:

for i in range(5):
    print(i)  # خروجی: 0 تا 4

for i in range(1, 10, 2):
    print(i)  # خروجی: 1، 3، 5، 7، 9

حلقه for با دیکشنری‌ها

برای پیمایش دیکشنری‌ها می‌توانید از حلقه for استفاده کنید.

مثال:

person = {"name": "علی", "age": 30, "city": "تهران"}
for key, value in person.items():
    print(f"{key}: {value}")

حلقه while در پایتون

حلقه while تا زمانی که یک شرط برقرار باشد، کد را تکرار می‌کند. این نوع حلقه زمانی استفاده می‌شود که تعداد تکرارها از قبل مشخص نیست.

ساختار کلی حلقه while

ساختار کلی حلقه while به صورت زیر است:

while شرط:
    کد اجرا شود

مثال:

x = 0
while x < 5:
    print(x)
    x += 1

حلقه‌های بی‌نهایت

اگر شرط حلقه همیشه درست باشد، حلقه به صورت بی‌نهایت اجرا می‌شود. برای متوقف کردن چنین حلقه‌هایی می‌توانید از دستور break استفاده کنید.

مثال:

while True:
    command = input("دستور وارد کنید: ")
    if command == "exit":
        break
    print("دستور شما:", command)

حلقه while همراه با else

حلقه while می‌تواند یک بخش else داشته باشد که زمانی اجرا می‌شود که شرط حلقه نادرست شود.

مثال:

x = 0
while x < 3:
    print(x)
    x += 1
else:
    print("حلقه تمام شد.")

دستورات کنترلی در حلقه‌ها

دستور break

دستور break برای خروج از یک حلقه استفاده می‌شود.

مثال:

for i in range(10):
    if i == 5:
        break
    print(i)  # خروجی: 0 تا 4

دستور continue

دستور continue اجرای حلقه را متوقف کرده و به تکرار بعدی می‌رود.

مثال:

for i in range(5):
    if i == 2:
        continue
    print(i)  # خروجی: 0، 1، 3، 4

دستور pass

دستور pass به شما اجازه می‌دهد که یک بلوک کد خالی داشته باشید.

مثال:

for i in range(5):
    if i == 2:
        pass
    print(i)

حلقه‌های تو در تو (Nested Loops)

می‌توانید یک حلقه را درون حلقه دیگری قرار دهید. این روش معمولاً برای پردازش داده‌های دو بعدی استفاده می‌شود.

مثال:

for i in range(3):
    for j in range(2):
        print(f"i={i}, j={j}")

مثال‌های کاربردی از حلقه‌ها و دستورات شرطی

مثال 1: بررسی اعداد اول

برنامه زیر بررسی می‌کند که آیا یک عدد اول است یا خیر:

number = 29
is_prime = True
if number > 1:
    for i in range(2, number):
        if number % i == 0:
            is_prime = False
            break
else:
    is_prime = False

if is_prime:
    print(f"{number} یک عدد اول است.")
else:
    print(f"{number} عدد اول نیست.")

مثال 2: محاسبه مجموع اعداد فرد

برنامه زیر مجموع اعداد فرد یک بازه را محاسبه می‌کند:

start = 1
end = 10
sum_of_odds = 0
for i in range(start, end + 1):
    if i % 2 != 0:
        sum_of_odds += i
print("مجموع اعداد فرد:", sum_of_odds)

مثال 3: چاپ الگو با حلقه‌های تو در تو

برنامه زیر یک مثلث ستاره‌ای چاپ می‌کند:

rows = 5
for i in range(1, rows + 1):
    for j in range(i):
        print("*", end="")
    print()

مثال 4: جستجو در لیست

برنامه زیر بررسی می‌کند که آیا یک مقدار خاص در لیست وجود دارد یا خیر:

items = ["سیب", "موز", "پرتقال"]
search_item = "موز"
if search_item in items:
    print(f"{search_item} در لیست وجود دارد.")
else:
    print(f"{search_item} در لیست نیست.")

جمع‌بندی

حلقه‌ها و دستورات شرطی از مهم‌ترین ابزارها در هر زبان برنامه‌نویسی هستند. دستورات شرطی مانند if به شما امکان می‌دهند تصمیم‌گیری‌های منطقی را در برنامه‌های خود اعمال کنید، در حالی که حلقه‌های for و while به شما اجازه می‌دهند تا کارهای تکراری را به صورت خودکار انجام دهید. با درک کامل این مفاهیم و تمرین مثال‌های ارائه‌شده، می‌توانید برنامه‌های کارآمد و پیچیده‌تری بنویسید.