繰り返し処理

[Python] while文の条件式の書き方

2025-01-18更新日: 2025-01-18

Pythonのwhile文は、条件式がTrueである限り、ブロック内のコードを繰り返し実行します。

条件式はwhileキーワードの後に続き、通常は比較演算子や論理演算子を用いて記述されます。

例えば、while x < 10:のように書くことで、xが10未満である間、ループが続行されます。

条件式が常にTrueの場合、無限ループとなるため、適切な終了条件を設定することが重要です。

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条件式の書き方

Pythonのwhile文では、条件式がTrueである限りループが続行されます。

ここでは、条件式の書き方について詳しく解説します。

比較演算子を使った条件式

比較演算子を使用することで、数値や文字列の大小や等価を比較することができます。

以下は基本的な比較演算子の例です。

# 変数の初期化
count = 0
# countが5未満の間ループを続ける
while count < 5:
    print("Count is:", count)
    count += 1

Count is: 0
Count is: 1
Count is: 2
Count is: 3
Count is: 4

この例では、countが5未満である間、ループが続行されます。

論理演算子を使った条件式

論理演算子を使用することで、複数の条件を組み合わせることができます。

and、or、notが主な論理演算子です。

# 変数の初期化
x = 10
y = 20
# xが5より大きく、かつyが15より大きい場合にループを続ける
while x > 5 and y > 15:
    print("x:", x, "y:", y)
    x -= 1
    y -= 1

x: 10 y: 20
x: 9 y: 19
x: 8 y: 18
x: 7 y: 17
x: 6 y: 16

この例では、xが5より大きく、かつyが15より大きい間、ループが続行されます。

複数条件の組み合わせ

複数の条件を組み合わせることで、より複雑な条件式を作成できます。

以下は、andとorを組み合わせた例です。

# 変数の初期化
a = 3
b = 7
# aが2より大きい、またはbが10未満である間ループを続ける
while a > 2 or b < 10:
    print("a:", a, "b:", b)
    a -= 1
    b += 1

a: 3 b: 7
a: 2 b: 8
a: 1 b: 9
a: 0 b: 10

この例では、aが2より大きい、またはbが10未満である間、ループが続行されます。

真偽値を直接使用する

条件式に真偽値を直接使用することも可能です。

これは、特定の条件が常にTrueまたはFalseである場合に便利です。

# フラグの初期化
flag = True
counter = 0
# flagがTrueである間ループを続ける
while flag:
    print("Looping...")
    counter += 1
    if counter >= 3:
        flag = False

Looping...
Looping...
Looping...

この例では、flagがTrueである間、ループが続行され、counterが3以上になるとflagがFalseに設定され、ループが終了します。

while文の活用例

while文は、さまざまな場面で活用できる強力な制御構造です。

ここでは、具体的な活用例をいくつか紹介します。

カウンタを使ったループ

カウンタを使ったループは、特定の回数だけ処理を繰り返したい場合に便利です。

# カウンタの初期化
counter = 0
# counterが10未満の間ループを続ける
while counter < 10:
    print("Counter:", counter)
    counter += 1

Counter: 0
Counter: 1
Counter: 2
Counter: 3
Counter: 4
Counter: 5
Counter: 6
Counter: 7
Counter: 8
Counter: 9

この例では、counterが10未満である間、ループが続行され、counterが1ずつ増加します。

ユーザー入力を待つループ

ユーザーからの入力を待ち続けるループは、インタラクティブなプログラムでよく使われます。

# ユーザー入力を待つループ
while True:
    user_input = input("Enter 'exit' to quit: ")
    if user_input == "exit":
        print("Exiting loop.")
        break
    else:
        print("You entered:", user_input)

Enter 'exit' to quit: hello
You entered: hello
Enter 'exit' to quit: exit
Exiting loop.

この例では、ユーザーが"exit"と入力するまでループが続行されます。

ファイルの終端まで読み込むループ

ファイルの内容を終端まで読み込む際にwhile文を使用することができます。

# ファイルの読み込み
with open("example.txt", "r") as file:
    line = file.readline()
    while line:
        print(line.strip())
        line = file.readline()

(example.txtの内容が表示されます)

この例では、ファイルexample.txtの各行を読み込み、終端に達するまでループが続行されます。

条件に基づくデータ処理

特定の条件に基づいてデータを処理する場合にもwhile文が役立ちます。

# データリストの初期化
data = [5, 3, 8, 6, 2, 10]
index = 0
# データが5未満の要素を処理する
while index < len(data) and data[index] < 5:
    print("Processing:", data[index])
    index += 1

Processing: 3

この例では、dataリストの要素が5未満である間、ループが続行され、該当する要素が処理されます。

while文の注意点

while文を使用する際には、いくつかの注意点があります。

これらを理解しておくことで、意図しない動作を防ぎ、効率的なコードを書くことができます。

無限ループの防止策

無限ループは、while文の条件が常にTrueである場合に発生します。

これを防ぐためには、ループ内で条件を変化させる処理を必ず含めることが重要です。

# 無限ループを防ぐための例
count = 0
while count < 5:
    print("Count:", count)
    count += 1  # 条件を変化させる

この例では、countが5未満である間ループが続行されますが、countが増加するため、無限ループにはなりません。

条件式の更新忘れ

while文の条件式が更新されないと、意図せず無限ループになることがあります。

条件式に関わる変数を適切に更新することが重要です。

# 条件式の更新を忘れた例
x = 10
while x > 0:
    print("x is positive")
    # x -= 1  # 更新を忘れると無限ループになる

この例では、xを減少させる処理を忘れると、xは常に10のままで無限ループになります。

break文とcontinue文の使い方

break文とcontinue文を使うことで、ループの制御を柔軟に行うことができます。

break文は、ループを即座に終了させます。
continue文は、ループの残りの処理をスキップし、次の反復に進みます。

# breakとcontinueの例
for i in range(10):
    if i == 5:
        break  # ループを終了
    elif i % 2 == 0:
        continue  # 偶数をスキップ
    print("Odd number:", i)

Odd number: 1
Odd number: 3

この例では、iが5になるとループが終了し、偶数はスキップされます。

パフォーマンスへの影響

while文を使用する際には、パフォーマンスへの影響を考慮する必要があります。

特に、ループ内で重い処理を行う場合や、ループの回数が多い場合は注意が必要です。

ループ内の処理を最適化する
不要な計算を避ける
ループの回数を最小限に抑える

これらの点を考慮することで、while文を効率的に使用することができます。

while文の応用

while文は基本的なループ構造ですが、応用することでより複雑な処理を実現できます。

ここでは、while文の応用例をいくつか紹介します。

ネストされたwhile文

while文をネストすることで、二重ループを実現できます。

これは、二次元データの処理や複雑な条件の組み合わせに役立ちます。

# ネストされたwhile文の例
i = 0
while i < 3:
    j = 0
    while j < 2:
        print(f"i: {i}, j: {j}")
        j += 1
    i += 1

i: 0, j: 0
i: 0, j: 1
i: 1, j: 0
i: 1, j: 1
i: 2, j: 0
i: 2, j: 1

この例では、iが3未満、jが2未満の間、ネストされたループが実行されます。

while-else構文の活用

while文にはelseブロックを付けることができ、ループが正常に終了した場合に実行されます。

break文でループが終了した場合、elseブロックは実行されません。

# while-else構文の例
n = 0
while n < 5:
    print("n:", n)
    n += 1
else:
    print("Loop completed without break.")

n: 0
n: 1
n: 2
n: 3
n: 4
Loop completed without break.

この例では、nが5未満である間ループが続行され、正常に終了したためelseブロックが実行されます。

ジェネレーターとの組み合わせ

ジェネレーターとwhile文を組み合わせることで、効率的にデータを生成しながら処理することができます。

# ジェネレーターの定義
def number_generator(limit):
    n = 0
    while n < limit:
        yield n
        n += 1
# ジェネレーターを使ったループ
for number in number_generator(5):
    print("Generated number:", number)

Generated number: 0
Generated number: 1
Generated number: 2
Generated number: 3
Generated number: 4

この例では、ジェネレーターnumber_generatorが0から4までの数を生成し、forループで処理されます。

スレッドとwhile文

while文はスレッドと組み合わせて、バックグラウンドでの処理を実行する際にも使用されます。

Pythonのthreadingモジュールを使って、並行処理を実現できます。

import threading
import time
# スレッドで実行する関数
def background_task():
    count = 0
    while count < 5:
        print("Background task running...")
        time.sleep(1)
        count += 1
# スレッドの作成と開始
thread = threading.Thread(target=background_task)
thread.start()
# メインスレッドの処理
print("Main thread continues to run...")

Main thread continues to run...
Background task running...
Background task running...
Background task running...
Background task running...
Background task running...

この例では、background_task関数が別のスレッドで実行され、メインスレッドは並行して処理を続けます。