Repetição com laços for

É muito comum em programação pedir ao computador que repita uma ação várias vezes, possivelmente com variações. Para fazer isso frequentemente usamos os chamados laços de repetição (loops) e o processo de repetir operações também é por vezes chamado de iteração (note que não é interação, que é outra coisa).

Usando a estrutura for podemos fazer uma ação para cada item de um ‘iterável’, coleções como as estruturas de dados, ou para cada item produzido por um gerador iterador. Imagine fazer algo para cada linha devolvida por um leitor de arquivos, ou ainda para cada número entregue por uma faixa de números inteiros (que pose der criada com a função embutida range()).

Em cada ciclo um item é atribuido a uma variável, cujo nome vem logo após o for e antes do in. No bloco indentado de código, também conhecido como o corpo, acontecem ações, quase sempre usando o valor do item atribuído à variável no início de cada ciclo.

for «variavel» in «iterável»:
    «corpo»

Andando por uma coleção de elementos

Uma das estruturas de dados mais versáteis do Python são as listas, podemos criar uma lista no código envolvendo elementos separados por vírgulas em colchetes, como no exemplo abaixo uma lista de números chamada diâmetros par desenhar círculos concêntricos.

size(400, 400)
diâmetros = [300, 250, 200, 150, 100, 50]  # uma lista de números
for d in diâmetros:  # atribua a variável `d` para cada diâmetro
    circle(200, 200, d)  # desenha a cada volta um círculo o diâmetro `d` da vez

Note que começamos pelo círculo maior por conta dos cículos serem opacos, e dessa maneira os menores não escondem os maiores que foram desenhados antes. No exemplo seguinte vamos desligar o preenchimento dos quadrados e desenhá-los em tamanho crescente.

size(400, 400)
no_fill()  # formas sem preenchimento
tamanhos = [20, 40, 80, 160, 320]
for t in tamanhos:
    square(40, 40, t)

Se introduzirmos uma varíavel para a posição, podemos atualizá-la dentro do laço. Veja um laço que percorre uma lista de cores.

size(400, 400)

no_fill()  # formas sem preenchimento

cores = [
    color(0, 0, 200),    # azul
    color(255, 255, 0),  # amarelo
    color(0, 128, 0),    # verde
    color(255, 0, 255),  # magenta
    color(0, 255, 255),  # ciano
    ]
x = 40
for c in cores:
    fill(c)
    rect(x, 40, 64, 320)
    x = x + 64

Se você tiver instalada a biblioteca matplotlib pode pedir as cores pelo nome, então a lista pode ficar cores = ['blue', 'yellow', 'green', 'magenta', 'cyan']

Produzindo sequências de inteiros com range()

A função embutida range() do Python produz um “objeto range”, poderíamos talvez traduzir range como “faixa”; esses objetos especiais que são “faixas de números inteiros” podem ser usados nos laços for.

Você consegue imaginar o resultado do código a seguir?

for n in range(10): # para cada número do range(10) 
    print(n)        # n vai ter um valor diferente a cada ciclo

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Outra maneira de ver exatamente os números, os exibindo com a função print(), é convertertendo estes objetos em listas com list(range(n)). Usando range() com o argumento 10, range(10), nos exemplos abaixo, vamos obter uma lista de 10 números inteiros.

Você consegue imaginar como é essa lista?

print(list(range(10)))

Para produzir uma fila de círculos, podemos fazer assim.

size(400, 40)
for n in range(10):    # n vai de 0 a 9
    x = 20 + n * 40    # x começa como 20 e aumenta de 40 em 40
    circle(x, 20, 35)  # círculos com diâmetro 35

Mais maneiras de usar range()

Podemos usar range(parada) ou range(inicio, parada), o número da parada nunca aparece no resultado, não está inclus. O número de início, se houver, será o primeiro número, senão, o Python começa a contar do zero. Há ainda a forma range(inicio, parada, passo).

Qual você acha que é o resultado de usar range(1, 11)?

print(list(range(1, 11)))

Qual você acha que é o resultado de usar range(0, 11, 2)?

print(list(range(0, 11, 2)))

Veja agora uma outra maneira de escrever o exemplo da fila de círculos.

for x in range(20, 400, 40): # 10 números de 20 a 380 (em passos de 40)
    circle(x, 20, 35) # círculos de diâmetro 35

Sobre os nomes das variáveis usadas no for e as repetições simples

É tradicional usar certos nomes de variável i, j e k, por exemplo, para armazenar números de ‘contadores’ ou ‘índices’ que vão variando a cada volta do laço for.

Algumas vezes nem vamos usar os itens! Só queremos repetir a operação, então em vez de guardar o valor em uma variável nomeada com x, y, n ou i usamos uma variável com o curioso nome_ (underscore, ou como muitos falam ‘underline’). Isso é uma dica de quem está escrevendo o código de que o valor da variável vai ser desprezado. Exemplo:

for _ in range(3): # repita 3 vezes!
   print("viva!")

viva!
viva!
viva!

Mais exemplos com range()

Veja a seguir mais alguns exemplos com o resultado oculto para você tentar resolver antes de olhar.

Linhas

Agora outro exemplo usando range() com efeito visual.

for i in range(14):
    y = 10 + 5 * i
    line(30, y, 80, y)

Quais serão os valores de y e como fica o desenho das linhas?

clique para ver os resultados

i: 0   y: 10 # início
i: 1   y: 15 # 10 + 5 * 1
i: 2   y: 20
i: 3   y: 25
...
i: 13  y: 75 # final

Você conseguiria escrever um for para desenhar as linhas na vertical?

clique para ver a resposta

for j in range(14):
    x = 10 + 5 * j
    line(x, 30, x, 80)

Desafio: Você consegue imaginar um desenho usando esse tipo de repetição e números pseudo-aleatórios com random()?

Mais sobre o range()

range(0, 10, 2) produz os números 0, 2, 4, 6, 8

A função range() aceita argumentos na forma range(início, parada, passo), início será o primeiro número, e a sequência para antes do número parada, aumentando com o número do passo, veja este exemplo com resultado visual com linhas:

for x in range(10, 80, 5): # x começa valendo 10 e termina valendo 75
    line(x, 30, x, 80)     # x aumenta de 5 em 5

Você consegue imaginar o resultado visual?

clique para ver o resutado visual

Um pouco mais sobre listas e tuplas

Nos primeiros exemplos, percorremos com o laço for uma lista (list), que é uma estrutura de dados do Python para armazenar uma sequência ordenada mutável de itens ou elementos. Uma outra estrutura para sequências de elementos no Python, que é imutável, se chama tupla (tuple).

# Uma lista de nomes de cores
cores = ['blue', 'green']
cores.append('red')  # append acrescenta um item no final da lista
print(cores) 
# Resutado exibido no console: ['blue', 'green', 'red']

cores[0] = 'yellow'  # 0 é o índice do primeiro item da lista
print(cores) 
# Exibe: ['yellow', 'green', 'red']

# consultando um item pelo índice
print(cores[1]) 
# Exibe: green

del cores[1]   # remove o segundo item
print(cores) 
# Exibe: ['yellow', "red']

# Uma tupla de cantores sertanejos
cantores = 'Milionário', 'José Rico'
print(cantores)
# Exibe: ('Milionário', 'José Rico')

cantores.append('Zezé')
# Exibe: Traceback (most recent call last):
#  File "<stdin>", line 1, in <module>
# AttributeError: 'tuple' object has no attribute 'append'

Uma lista é construida com colchetes [ ,], e uma tupla é construída com os itens separados por vírgulas, e quando necessário, envoltos em parenteses ( ,). Uma lista permite que seus itens sejam alterados, itens podem ser adicionados, removidos, ou, como um todo, podem ser reordenados. Por conta disso, dizemos que uma lista é mutável. Já uma tupla não pode ter itens removidos, addicionados ou ser reordenada, dizemos que ela é imutável (mesmo se um item dela for mutável e com isso puder ter o seu conteúdo mais interno alterado).

Não preocupa muito o fato das tuplas serem imutáveis, se for necessária uma correção ou atualização de uma tupla, podemos criar uma nova com a alteração em substituição da original. Uma das vantagens das tuplas é que elas ocupam menos espaço na memória, um outro é de que elas podem ser armazenadas em um conjunto (set) ou serem chaves de um dicionário (dict). Tuplas são bastante convenientes quando a ordem dos elementos tem significado. Um termo usado para se referir a uma coleção em que a ordem importa e não faz sentido reordenar os elementos é “registro”, imagine uma coleção de tuplas com nomes de pessoas, emails e telefones, por exemplo: essas tuplas funcionam como registros, como linhas em uma planilha em que cada posição (a coluna da planilha) tem um signifiado.

Para um exemplo da geometria, podemos fazer uma tupla com coordenadas x e y, dessa forma, a primeira posição significa, isto é, a ordem indica, um valor no eixo X e a segunda posição indica um valor no eixo Y:

posicao = (150, 50)  #  x: 150 y: 50

print(posicao[0])  # exibe 150
print(posicao[1])  # exibe 50

Podemos “desempacotar” uma tupla, atribuindo os seus valores a variáveis, desde que o número de variáveis seja igual ao número de itens:

posicao = 250, 120  # ou posição = (250, 120) 
x, y = posicao # x passa a valer 250 e y passa a valer 120

# mais simples, mas com o mesmo resultado, do que escrever:
# x = posicao[0]  
# y = posicao[1]  

Juntando as coisas

E é possível fazer tuplas com tuplas dentro, listas com listas dentro, listas com tuplas dentro e etc. Vamos experimentar fazer uma lista de tuplas representando as coordenadas de alguns pontos:

pontos = [(10, 10), (100, 20), (200, 50), (50, 150)]

Qual é o resultado de print(pontos[3])?

Iterando pelos dados

Finalmente, vamos usar a estrutura de iteração, o loop for, para repetir a ação de desenhar um círculo, usando as coordenadas das tuplas de coordenadas na lista pontos:

size(400, 400)
pontos = [(10, 10), (100, 20), (200, 50), (50, 150)]
for t in pontos:
    x, y = t # 'desempacotando' a tupla (x, y)
    circle(x, y, 15)

Podemos ainda escrever abreviadamente assim:

size(400, 400)
pontos = [(50, 50), (300, 370), (200, 50), (150, 150)]
for x, y in pontos:
    circle(x, y, 15)

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Glossário

loop (laço) Parte de um programa que pode ser executada repetidamente.