whileループ — 条件が成り立つあいだ実行する

解決する問題

前の章では、悪い入力を捕まえる方法を学びました。たとえば相手がtwentyと入力したら、プログラムは「数字ではありません」と言えます。

でも、そう言ったあとはどうなるでしょうか？ プログラムは止まってしまいます。使う人はプログラム全体をもう一度実行しなければなりません。本当のソフトウェアは、そんな動きをしません。もう一度たずね、有効な答えが得られるまで、たずね続けます。

ループは、そのためにあります。必要なあいだ、同じ作業を何度でも繰り返すのです。今日はwhileを学びます。これは条件が真であるあいだ実行し続けるものです。

今日はもう1つ、新しい体験が待っています。テキストがターミナルを猛スピードで流れていく、止まらないプログラムです。怖がることはありません。この章の中で、止めかたも学びます。

この章を終える頃には

• whileループを書き、いつ止まるかを説明できる
• 無限ループが起こる理由を見分け、Ctrl + Cで止められる
• ループの中で合計や回数を積み上げられる
• breakとcontinueを適切な場所で使える
• 入力が有効になるまで聞き続けられる

前提条件: if、elif、elseで判断する。

いちばん簡単なループ

count = 3

while count > 0:
    print(count)
    count = count - 1

print("Go")

3
2
1
Go

形はifとよく似ています。条件、コロン、インデントされたブロックです。違いは1つだけですが、それがすべてです。ifは条件を1回だけ調べます。whileは、ブロックが終わるたびに条件をもう一度調べます。

上のプログラムの動きは次のとおりです。

1. countは3です。条件3 > 0は真なので、ブロックが実行され、3が表示されて、countは2になります
2. もう一度条件を調べます。2 > 0は真なので、2が表示され、countは1になります
3. もう一度条件を調べます。1 > 0は真なので、1が表示され、countは0になります
4. もう一度条件を調べます。0 > 0は偽なので、ループは終わり、実行は次に進みます

動いているwhileループには、必ず3つの部分があります。3つすべてが必要です。

• 開始値 — ループの前に置く値（count = 3）
• 条件 — いつ繰り返すかを決める式（count > 0）
• 変化 — ループの中にあり、いつか条件を偽にする処理（count = count - 1）

無限ループ

3つ目の部分が抜けると何が起こるのか、見ておく価値があります。

count = 3

while count > 0:
    print(count)

これは3を延々と表示し続けます。countは変わらないので、count > 0が偽になることはないからです。

止めかた: ターミナルでCtrl + Cを押します。 すぐに停止し、次のような表示が出ます。

Traceback (most recent call last):
  File "D:\python-lab\lesson-10\loop.py", line 4, in <module>
    print(count)
KeyboardInterrupt

Fileの行には、ファイルのフルパスが表示されます。行番号は、キーを押したタイミングによって変わります。KeyboardInterruptは、自分で止めたことを意味します。これはコードのバグではなく、あなたの判断です。

無限ループは、学ぶ過程の一部です。 どんなプログラマーも一度は書いたことがあり、今でも書くことがあります。怖がる必要はありません。Ctrl + Cを知っていれば、ちょっとした面倒で済みます。ループを書くときは、一度だけ自分に問いかけてください。「この条件は、どうやって偽になるのか？」 答えられないなら、そのループは止まりません。

値を積み上げる

ループの最もよくある仕事は、何かを積み上げることです。合計、回数、これまでに見た中で最大の値などがあります。

total = 0
number = 1

while number <= 5:
    total = total + number
    number = number + 1

print("Sum of 1 to 5:", total)

Sum of 1 to 5: 15

totalはアキュムレータ（値を集めていく入れ物）と呼ばれます。注目してほしいのは、0から始めて、ループの外に置いていることです。ループの中に置いてしまうと、毎回のくり返しでリセットされ、最後には最後の数字しか残らなくなってしまいます。

break — 今すぐ抜ける

breakは、条件が何と言っていても、ループを直ちに終わらせます。

number = 1

while number <= 100:
    if number % 7 == 0:
        print("First multiple of 7:", number)
        break
    number = number + 1

First multiple of 7: 7

条件は100まで続けるように言っていますが、7が現れた時点で仕事は終わっています。だから、あと93回も回る必要はありません。

breakによって、とても役立つ書きかたもできるようになります。条件にTrueを書き、適切な場所から抜けるやりかたです。

while True:
    answer = input("Type 'quit' to exit: ").strip().lower()
    if answer == "quit":
        print("Goodbye")
        break
    print(f"You typed: {answer}")

Type 'quit' to exit: hello
You typed: hello
Type 'quit' to exit: QUIT
Goodbye

while Trueは「永遠に実行する」という意味なので、中のbreakは必ず必要です。ないと無限ループになります。

continue — この回をスキップする

continueはループを終わらせません。ブロックの残りを飛ばして、すぐ次の回に進みます。

number = 0

while number < 10:
    number = number + 1
    if number % 2 == 0:
        continue
    print(number)

1
3
5
7
9

偶数のたびにcontinueが実行されたので、そのときはprintが飛ばされました。

continueを書くときの落とし穴があります。 条件を前に進める行（number = number + 1）がcontinueの後ろにあると、continueがその行を飛ばしてしまいます。すると、ループはそこで止まったまま、永遠に抜け出せなくなります。だから上のコードでは、増やす処理を先に書いています。continueを使うときは、必ずこの順番を確認してください。

いよいよ: 入力が有効になるまで聞き続ける

2つの章にわたって待ってきたものが、ついに登場します。

while True:
    raw = input("Your age: ").strip()
    if raw.isdigit():
        age = int(raw)
        break
    print("Please type a whole number, digits only.")

print(f"Thank you. Age recorded as {age}.")

Your age: twenty
Please type a whole number, digits only.
Your age: 22.5
Please type a whole number, digits only.
Your age: 22
Thank you. Age recorded as 22.

これは、仕事を続けるかぎりずっと使うことになるパターンです。永遠にループし、中で入力を検証し、良ければbreakで抜け、だめならメッセージを表示して次の回に進みます。プログラムは不正な入力でクラッシュしなくなり、使う人が最初からやり直す必要もなくなります。

完成例

shopping.py:

# Keep taking item prices until the user is done, then summarise
total = 0.0
item_count = 0

print("Enter item prices. Type 'done' to finish.")

while True:
    entry = input("Price: ").strip().lower()

    if entry == "done":
        break

    if entry == "":
        print("  Nothing typed — try again.")
        continue

    # Accept only digits and at most one decimal point
    if entry.replace(".", "", 1).isdigit():
        price = float(entry)
        total = total + price
        item_count = item_count + 1
        print(f"  Added {price:.2f}. Running total {total:.2f}")
    else:
        print(f"  '{entry}' is not a price. Try again.")

print()
if item_count == 0:
    print("No items were entered.")
else:
    average = total / item_count
    print(f"Items   : {item_count}")
    print(f"Total   : {total:.2f}")
    print(f"Average : {average:.2f}")

Enter item prices. Type 'done' to finish.
Price: 120
  Added 120.00. Running total 120.00
Price: abc
  'abc' is not a price. Try again.
Price: 85.5
  Added 85.50. Running total 205.50
Price: done

Items   : 2
Total   : 205.50
Average : 102.75

ここでは3つのことが一緒に働いています。どれも今日の学習内容です。

• break — 相手がdoneと入力したとき、ループを抜ける
• continue — 残りを飛ばし、空の行では再び聞く
• アキュムレータ — totalとitem_countはどちらもループの外で始まり、中で増えていく

最後のif item_count == 0が必要な理由を考えてみましょう。値を1つも入力せずに、相手がdoneと入力すると、item_countは0になります。そのままtotal / item_countを実行すると、ZeroDivisionErrorでプログラムが止まってしまいます。ループで積み上げたものを使う前には、毎回こう問いかけてください。「何か1つでも積み上がったか？」

うまくいかないとき

プログラムが止まらず、テキストが流れ続ける Ctrl + Cを押してください。そのあと、ループの本体に条件を進める行があるか、そしてその行がcontinueの後ろにないかを確認しましょう。

ループがまったく実行されない 条件が最初から偽になっています。開始値と条件を比べてください。count = 0から始めたwhile count > 0は、一度も中に入りません。

1回多すぎる、または少なすぎる <と<=を取り違えています。n = 1から始めると、while n < 5は4回（nが1、2、3、4のとき）実行され、while n <= 5は5回実行されます。開始値を変えると回数も変わります。n = 0から始めると、while n < 5は5回実行されます。だから、開始値と条件は必ずセットで確認しましょう。

IndentationError: expected an indented block after 'while' statement whileの次の行がインデントされていません。

ループの後でNameError — 変数が未定義 その変数はループの中で作られただけです。ループが1回も実行されなかった場合、変数は作られていません。ループの後で使う変数には、ループの前に開始値を与えておきましょう。

ループの最後で合計が間違っている アキュムレータがループの中で初期化されていないか確認してください。total = 0の行は、ループの外になければなりません。

やってみよう

guess.pyという数当てゲームを書いてください:

1. 1から100までの間の秘密の数字を、コードの中で決めておく
2. 相手に数字を予想してもらい、毎回「高い」か「低い」かを伝える
3. 正解したら、お祝いの言葉を伝えて、ループを抜ける
4. 何回で当てたかを表示する
5. 数字ではないものを入力されてもプログラムが壊れないようにし、メッセージを表示してもう一度たずねる
6. 7回試したらゲームを終え、秘密の数字を明かす

条件6が、いちばん考えさせられるところでしょう。このループは、2つの違う理由で終わるようになります。正解したときと、試行回数が尽きたときです。この2つの出口をどう配置するかが、この練習の本当の問題です。動いたら、もう一度自分のコードを読み直して、こう問いかけてください。このループが永遠に回り続けてしまうような状態になることは、ないか？