繰り返し処理

「1から10まで声に出して数える」「同じ体操を5回くり返す」「名簿を上から順に 読み上げる」．わたしたちの日常には，同じことを何度もくり返す場面が たくさんあります．同じことなら1回書けば十分で，わざわざ10回も書きたくはありません． コンピュータがいちばん得意とするのも，この「決まったことを，文句も言わず， 正確に何度もくり返す」作業です．

第1章で見たプログラミングの3つの基本（順次・条件分岐・繰り返し）のうち，この章で 学ぶのは最後の繰り返し（ループ）です．Python には繰り返しの ための命令が2つあります．for と while です．回数が決まっているときは for，決まっていないときは while，と使い分ける．順番に見て いこう．

同じことを何回もくり返す：for と range

たとえば「 print("こんにちは") を3回実行したい」とします．素直に書くと こうなります．

print("こんにちは")
print("こんにちは")
print("こんにちは")

3回ならまだ書けるが，これが100回だったらどうだろう．同じ行を100回もコピーするのは 大変であるし，見間違いやすく，後から「101回にしたい」と思っても直すのがひと 苦労です．こんなときに使うのが for（フォー）です．

for kaisuu in range(3):
    print("こんにちは")

これを実行すると，次のように表示されます．

こんにちは
こんにちは
こんにちは

print は1回しか書いていないのに，3回くり返されました．1行目の意味を分解して 読んでみましょう．

range(3)

「0, 1, 2」という3つの数の並びを作る命令である （range は「範囲」という意味）．0から始まり，3は含まない． つまり「0以上3未満」の整数が順に出てくる．

for kaisuu in ...

その並びから値を1つずつ取り出して，変数 kaisuu に代入する，という意味です．取り出すたびに，下の字下げ された部分（ブロック）が1回実行されます．

:（コロン）

行の終わりのコロンは「ここからくり返す中身が始まるよ」 という合図です．条件分岐の if と同じく，忘れやすい記号です．

range(3) の中身が3個あるので，ブロックが3回くり返される，というわけである （図5.1）．くり返す中身は，字下げ（半角スペース4つ）でそろえます．

取り出した値を使ってみる

変数 kaisuu には，くり返すたびに 0, 1, 2 と順に値が入っています．これを 表示に使うと，くり返しのたびに中身が変わる様子がよく分かります．

for kaisuu in range(3):
    print("いま kaisuu は", kaisuu)

いま kaisuu は 0
いま kaisuu は 1
いま kaisuu は 2

1回目は kaisuu が 0，2回目は 1，3回目は 2 に なっています．このように，for は「ただ同じことをくり返す」だけでなく， 取り出した値を中で使えるのが便利なところです．

for i in range(3):
    print(i)

0
1
2

for i in ___(3):
    print(i)

for i in range(3):
    print(i)

1からNまでをくり返す：range の使い方

さきほどの range(3) は 0 から始まった．しかし，ふだんわたしたちは 「1から数える」ことが多いです．range は，始まりの数と 終わりの数を指定することもできます．

# 1から5までを順に表示する
for kaisuu in range(1, 6):
    print(kaisuu)

1
2
3
4
5

range(1, 6) は「1, 2, 3, 4, 5」を作ります．始まりの1は含み，終わりの6は 含まない．ここでも「最後の数は1つ手前まで」という決まりがはたらいています． 「1から5まで」と言いたいなら，終わりには5より1つ大きい6を書く，と覚えると よいでしょう．

九九の段を表示する

取り出した値を計算に使えば，表のようなものも作れます．3の段を表示してみましょう．

# 3の段（3×1から3×9まで）を表示する
for kaisuu in range(1, 10):
    kekka = 3 * kaisuu
    print("3 ×", kaisuu, "=", kekka)

3 × 1 = 3
3 × 2 = 6
3 × 3 = 9
（…途中省略…）
3 × 9 = 27

range(1, 10) で kaisuu が 1 から 9 まで変わります．くり返しのたびに 3 * kaisuu を計算し，変数 kekka に代入して表示しています．このように， くり返しの中で毎回ちがう計算をさせられるのが for の力です．

とびとびの数でくり返す：range の3つ目の数

range には，もう1つ数を足すことができます．3つ目の数はいくつずつ 増やすか（とびの幅）を表します．たとえば「1から10までの奇数（1, 3, 5, 7, 9）を 表示したい」というときに使います．

# 1から10までを2とびで表示する（奇数）
for kaisuu in range(1, 11, 2):
    print(kaisuu)

1
3
5
7
9

range(1, 11, 2) は「1から始めて，2ずつ増やしながら，11の手前まで」という 意味です．だから 1, 3, 5, 7, 9 が出てくる（次は11になるが，11は含まないので 止まる）．ここまでで，range の3つの書き方が出そろった．並べて確かめて おこう．

range(5)

「0, 1, 2, 3, 4」．0から始まり，5は含まない（5個）．

range(1, 6)

「1, 2, 3, 4, 5」．始まりの1は含み，6は含みません．

range(1, 11, 2)

「1, 3, 5, 7, 9」．1から2とびで，11は含みません．

どの書き方でも，共通する大事な約束は「終わりの数は含まない」という 点です．これを覚えておけば，3つの書き方はすべて同じ仲間だと分かります．

for i in range(1, 6):
    print(i)

1
2
3
4
5

for i in range(1, ___):
    print(i)

for i in range(1, 6):
    print(i)

くり返しの中で合計をためる

繰り返しのもっとも代表的な使い道が，集計です．たとえば 「1から10までの合計はいくつか」を計算してみましょう．手で計算すると 1 + 2 + 3 + ⋯ + 10 で大変だが，コンピュータならあっという間です．

考え方は，お皿に料理を1品ずつ足していくのに似ています．最初はお皿は 空（合計0）．そこへ1を足し，次に2を足し，…と順に足していけば，最後に全部の 合計がたまっています．

# 1から10までの合計を求める
goukei = 0               # 合計を入れる箱。最初は0
for kaisuu in range(1, 11):
    goukei = goukei + kaisuu   # いまの合計に kaisuu を足す
print("合計は", goukei)

合計は 55

ここでいちばん大事なのが goukei = goukei + kaisuu という行です．これを 1行ずつ追ってみましょう．

2行目

くり返しが始まる前に，goukei を 0 に しておく．これを忘れると「まだ何も入っていない箱に足す」ことになり， エラーになります．

4行目

= は「等しい」ではなく代入であった（第3章）．右側の goukei + kaisuu（いまの合計＋取り出した数）を計算し，その結果を あらためて goukei に入れ直しています．つまり「合計を更新する」 のです．

kaisuu が 1, 2, 3, …, 10 と変わるたびに goukei は 0→1→3→6→…→55 と増えていく．表にすると次のとおりです．

kaisuu :  1   2   3   4   5  ...  10
goukei :  1   3   6  10  15  ...  55

1周ごとに変数を追いかける

合計をためるしくみは，言葉で読むより1周ずつ変数の中身を書き出して追う ほうがはっきり分かります．数を小さくして「1から4までの合計」で，くり返しが1周進むたびに kaisuu と goukei がどう変わるかを，すべて書き出してみましょう．

goukei = 0
for kaisuu in range(1, 5):   # kaisuu は 1, 2, 3, 4
    goukei = goukei + kaisuu
print("合計は", goukei)

合計は 10

くり返しに入る前，goukei は 0 です．ここから1周ずつ， goukei = goukei + kaisuu の右側がどう計算され，左側がどう変わるかを表に しました．

何周目  kaisuu   計算（古いgoukei + kaisuu）   新しいgoukei
 1周目    1        0 + 1                          1
 2周目    2        1 + 2                          3
 3周目    3        3 + 3                          6
 4周目    4        6 + 4                         10

ここで大事なのは，ある周の「新しい goukei」が，次の周では「古い goukei」になって使われるという点です．たとえば2周目で goukei は 3 になり，その 3 が3周目の計算 3 + 3 に使われています．このように goukei は前の周の結果を受けつぎながら育っていく．4周目を終えると kaisuu の並び（1, 2, 3, 4）が尽きるので，くり返しが終わり，たまった 10 が表示されます．

個数を数える（カウント）

合計と同じ仕組みで，「条件に当てはまるものが何個あるか」を数えることもできます． 合計のかわりに，毎回 1 ずつ足していくのです．点数の一覧から「合格 （60点以上）の人数」を数えてみましょう．

tensuu = [80, 55, 60, 90, 40]   # 5人の点数
ninzuu = 0                      # 合格の人数。最初は0
for ten in tensuu:
    if ten >= 60:               # 60点以上なら
        ninzuu = ninzuu + 1     # 人数を1つ増やす
print("合格者は", ninzuu, "人")

合格者は 3 人

ここでは range ではなく，for ten in tensuu と書いて， リストの中身を1つずつ取り出しています．リストを for で回す方法は 第6章でくわしく学ぶが，「点数を1つずつ ten に取り出して調べる」という 流れは，いままでと同じです．くり返しの中に if（条件分岐）を入れて， 当てはまったときだけ ninzuu を増やしています．

いちばん大きい値を見つける（最大値）

合計やカウントと同じく，くり返しのたびに変数を更新する代表例が，いちばん 大きい値をさがすことです．たとえば1週間の最高気温の記録から「いちばん暑かった 日の気温」を求めてみましょう．考え方は，スポーツの記録会でこれまでの最高記録を 紙に書いておき，それを上回ったら書き直すのに似ています．

# 5日分の最高気温から、いちばん高い気温を求める
kion = [28, 31, 27, 35, 33]   # 5日分の気温
saidai = kion[0]              # とりあえず1日目を最大とする
for ki in kion:
    if ki > saidai:           # いまの最大より大きければ
        saidai = ki           # 最大を書きかえる
print("いちばん高い気温は", saidai, "度")

いちばん高い気温は 35 度

ポイントは，くり返しに入る前に saidai へ最初の値 （1日目の 28）を入れておくことです．あとは1つずつ取り出した ki と くらべ，ki のほうが大きいときだけ saidai を書きかえる．1周ごとに ki と saidai がどう変わるかを，すべて書き出してみましょう．

何周目  取り出したki   ki > saidai ?   書きかえ?   周のあとのsaidai
 (準備)     ―             ―             ―             28
 1周目      28        28 > 28 いいえ    しない         28
 2周目      31        31 > 28 はい      する           31
 3周目      27        27 > 31 いいえ    しない         31
 4周目      35        35 > 31 はい      する           35
 5周目      33        33 > 35 いいえ    しない         35

表を上から下へたどると，saidai が 28 から 31， そして 35 へと大きくなるときだけ書きかわり，小さい値が来たときは そのまま保たれているのが分かります．5周を終えると kion の中身が尽きてくり返しが 終わり，残った saidai（35）が答えになります．合計のときの goukei と同じく，saidai も前の周の結果を受けつぎながら育っていく変数です．

goukei = 0
for i in range(1, 6):
    goukei = goukei + i
print(goukei)

15

goukei = 0
for i in range(1, 6):
    goukei = goukei ___ i
print(goukei)

goukei = 0
for i in range(1, 6):
    goukei = goukei + i
print(goukei)

条件が成り立つ間くり返す：while

for は「何回くり返すか」が前もって決まっているときに使った．しかし， 世の中には何回でくり返しが終わるか分からないこともあります．たとえば 「貯金が目標の1000円に届くまで，毎日100円ずつ貯める」．これは「○日くり返す」 ではなく「目標に届くまでくり返す」という言い方のほうが自然です．

このように条件が成り立っている間ずっとくり返すのが while（ホワイル）です．

# 貯金が1000円に届くまで、100円ずつ貯める
chokin = 0               # いまの貯金
while chokin < 1000:     # 1000円未満の間くり返す
    chokin = chokin + 100
    print("いまの貯金", chokin, "円")

いまの貯金 100 円
いまの貯金 200 円
（…途中省略…）
いまの貯金 1000 円

while のうしろには条件を書きます．ここでは chokin < 1000 （貯金が1000円未満）です．この条件が成り立っている間だけ，下のブロックが くり返されます．1回くり返すごとに条件をチェックし直し，成り立たなくなった （1000円に届いた）ところで，くり返しを終えて下へ抜ける（図5.2）．

無限ループに注意

while には，for にはないこわさがあります．条件が ずっと成り立ったままだと，くり返しが永遠に終わらないのです． これを無限ループといいます．

chokin = 0
while chokin < 1000:     # この条件が永遠に成り立つ！
    print("貯金中…")     # chokin を増やし忘れている

この例では，ブロックの中で chokin を増やしていません．だから chokin は ずっと 0 のまま，0 < 1000 はいつまでも成り立ち，「貯金中…」が画面に 出つづけて止まらなくなります．

while を1周ずつ追いかける

while は「条件をチェックする → 中身を実行する → また条件をチェックする」をくり返します．この条件チェックの場所を意識すると， いつ止まるかが分かります．カウンタ（数える変数）を自分で増やす例で，1周ずつ追って みましょう．

kaisuu = 1
while kaisuu <= 3:           # kaisuu が3以下の間くり返す
    print(kaisuu, "回目")
    kaisuu = kaisuu + 1      # カウンタを1つ増やす
print("おわり")

1 回目
2 回目
3 回目
おわり

kaisuu と，条件 kaisuu <= 3 の判定が，1周ごとにどう変わるかを 書き出すと次のようになります．

判定前のkaisuu   kaisuu <= 3 ?   中身を実行?   実行後のkaisuu
      1            成り立つ        する            2
      2            成り立つ        する            3
      3            成り立つ        する            4
      4          成り立たない     しない（抜ける）   4

kaisuu が 4 になった時点で条件 4 <= 3 が成り立たなく なり，中身を実行せずにくり返しを抜けて「おわり」が表示されます．条件は，中身を 実行する前に毎回チェックされることに注目してください．もし kaisuu = kaisuu + 1 の1行を書き忘れると，kaisuu はずっと 1 のままで条件が永遠に成り立ち， 前ページの無限ループになってしまう．

減らしながらくり返す：残りを追いかける

while のカウンタは，増やすだけでなく減らす使い方もよくします． たとえば「持っているお金で，1個120円のパンを買えるだけ買う」場面を考えよう． これは「お金が足りている間くり返す」という，回数の決まっていないくり返しです．

# 500円で120円のパンを買えるだけ買う
nokori = 500             # いまの残金
kaisuu = 0               # 買えた個数
while nokori >= 120:     # 120円以上ある間くり返す
    nokori = nokori - 120
    kaisuu = kaisuu + 1
    print(kaisuu, "個目を買った。残り", nokori, "円")
print("買えたのは", kaisuu, "個")

1 個目を買った。残り 380 円
2 個目を買った。残り 260 円
3 個目を買った。残り 140 円
4 個目を買った。残り 20 円
買えたのは 4 個

この while では nokori（残金）が毎回減っていき， やがて条件 nokori >= 120 が成り立たなくなって止まる．条件の判定は中身を実行 する前に毎回行われます．1周ごとに nokori と判定がどう変わるかを書き 出すと次のようになります．

判定前のnokori   nokori >= 120 ?   中身を実行?   実行後のnokori   kaisuu
     500           成り立つ         する            380           1
     380           成り立つ         する            260           2
     260           成り立つ         する            140           3
     140           成り立つ         する             20           4
      20         成り立たない      しない（抜ける）    20           4

nokori が 20 になった時点で 20 >= 120 が成り立た なくなり，中身を実行せずにくり返しを抜ける．このとき kaisuu は 4 の ままなので「買えたのは4個」と表示されます．増やすカウンタ（前の例の kaisuu） とちがい，今度は nokori がゴール（120円未満）に近づくように減って いく点に注目してください．増やすか減らすかはちがっても，毎回，条件にかかわる 変数を変化させるという約束は同じです．

i = 2
while i <= 10:
    print(i)
    i = i + 2

2
4
6
8
10

i = 2
while i <= 10:
    print(i)
    i = i ___ 2

i = 2
while i <= 10:
    print(i)
    i = i + 2

break と continue：くり返しの流れを変える

くり返しの中で「もう終わりにしたい」「今回だけ飛ばしたい」と思うことがあります． そのための命令が break と continue です．

break：くり返しを途中でやめる

break（ブレーク）は，その場でくり返しを打ち切って，ループの外へ 抜け出します．たとえば「点数を順に見ていって，最初に不合格（60点未満）が出たらそこで 調べるのをやめる」場合です．

tensuu = [85, 70, 50, 90]   # 順に調べる点数
for ten in tensuu:
    if ten < 60:            # 不合格が見つかったら
        print(ten, "点で不合格。調査終了")
        break              # くり返しをやめる
    print(ten, "点は合格")

85 点は合格
70 点は合格
50 点で不合格。調査終了

3つ目の 50 で break が実行され，4つ目の 90 は調べられずに くり返しが終わっています．「目当てのものが見つかったら，もう最後まで調べなくてよい」 というときに便利です．

continue：今回だけ飛ばして次へ

continue（コンティニュー）は，くり返しをやめるのではなく，今回の 残りの処理だけ飛ばして，次のくり返しへ進む．たとえば「1から5のうち，3だけは飛ばして 表示する」ときです．

for kaisuu in range(1, 6):
    if kaisuu == 3:        # 3のときは
        continue          # 残りを飛ばして次へ
    print(kaisuu)

1
2
4
5

kaisuu が 3 のときだけ continue が実行され，その下の print が飛ばされました．だから 3 だけ表示されていません．break が 「くり返し全体を終わらせる」のに対し，continue は「今回をスキップして 次は続ける」点がちがう．

for i in range(1, 6):
    if i == 2:
        continue
    if i == 4:
        break
    print(i)

1
3

for i in range(1, 6):
    if i == 2:
        ___
    if i == 4:
        break
    print(i)

for i in range(1, 6):
    if i == 2:
        continue
    if i == 4:
        break
    print(i)

for と while の使い分け

最後に，2つの繰り返しの使い分けを整理しましょう．判断のポイントはひとつ， 「くり返す回数が，前もって決まっているか」です．

for（回数が決まっている）

「5回くり返す」「1から10まで」 「名簿の人数ぶん」のように，回数がはっきりしているとき． range やリストと組み合わせて使います．

while（回数が決まっていない）

「目標に届くまで」「正しい入力が あるまで」のように，いつ終わるか前もって分からず，条件で判断したい とき．

表にすると，両者のちがいは次のように整理できます．

とくにカウンタのあつかいがちがう．for は range が 変数を自動で進めてくれるが，while は自分で増やす行を書かないと止まら ない．この差が，回数の決まったくり返しで for のほうが安全な理由です．

同じ「1から5の表示」でも，両方で書けます．見くらべてみましょう．

# for で書く（回数で考える）
for kaisuu in range(1, 6):
    print(kaisuu)

# while で書く（条件で考える）
kaisuu = 1
while kaisuu <= 5:
    print(kaisuu)
    kaisuu = kaisuu + 1

どちらも 1 から 5 を表示するが，for のほうが短く，カウンタを 自分で増やす手間がありません．回数が決まっているなら forを選ぶと，書き 間違いが減り，読みやすくなります．while は「回数が決まっていないとき専用」と 考えておくとよいでしょう．

i = 0
while i < 3:
    print(i)
    i = i + 1

0
1
2

i = 0
while i ___ 3:
    print(i)
    i = i + 1

i = 0
while i < 3:
    print(i)
    i = i + 1

まとめ

この章では，同じ処理を何度もくり返す繰り返し処理を学んだ．

• for 変数 in range(回数): で，決まった回数のくり返しができます．コロンと 字下げ（半角スペース4つ）は if と同じ約束です．

• range(N) は「0から N の手前まで」，range(A, B) は「A から B の 手前まで」．終わりの数は含まない．

• goukei = goukei + 値 のように，くり返しの中で値をためたり数えたり できます．ためる箱は使う前に 0 にしておく．

• while 条件: は，条件が成り立つ間くり返します．回数が分からないときに 向く．変数の更新を忘れると無限ループになるので注意します．

• break はくり返しをうち切り，continue は今回をとばして続ける．

• 回数が決まっていれば for，決まっていなければ while を使います．

順次・条件分岐・繰り返しの3つの基本がそろい，これでかなり多くのことがプログラムで 書けるようになりました．次の章では，この章で少しだけ使ったリストをくわしく学び， たくさんのデータをまとめてあつかえるようになろう．

goukei = 0
for i in range(1, 4):
    goukei = goukei + i
print(goukei)

6

goukei = 0
for i in range(1, ___):
    goukei = goukei + i
print(goukei)

goukei = 0
for i in range(1, 4):
    goukei = goukei + i
print(goukei)