Как работают вложенные циклы?

Вложенные циклы - это циклы, помещенные внутрь другого цикла. Внутренний цикл выполняется полностью для каждой итерации внешнего цикла. Представьте себе часовой механизм: большая стрелка обходит циферблат один раз (внешний цикл), а маленькая стрелка за это время обходит его двенадцать раз (внутренний цикл). В коде это выглядит следующим образом:

        
for i in range(3):  # Внешний цикл, выполняется 3 раза
    for j in range(2):  # Внутренний цикл, выполняется 2 раза для каждой итерации внешнего
        print(f"Внешний цикл: {i}, Внутренний цикл: {j}")
        
    

Как это работает:

1. Внешний цикл запускается. Например, в первом примере, i становится равным 0.
2. Внутренний цикл запускается и выполняется полностью. В данном случае, j принимает значения 0 и 1, и для каждого из этих значений выводится строка.
3. Когда внутренний цикл завершается, внешний цикл переходит к следующей итерации. i становится равным 1.
4. Процесс повторяется. Внутренний цикл снова выполняется полностью для i = 1, и так далее.
5. Все продолжается, пока внешний цикл не завершится.

Важные моменты:

• Количество итераций. Общее количество итераций равно произведению количества итераций внешнего и внутреннего циклов. В примере выше, общее количество итераций равно 3 * 2 = 6.
• Сложность алгоритма. Вложенные циклы часто встречаются в алгоритмах с квадратичной сложностью (O(n^2)), например, при сравнении всех пар элементов в массиве. Поэтому важно понимать, как они влияют на производительность, особенно при работе с большими объемами данных. Рассмотрите возможность оптимизации при необходимости.
• Применение. Вложенные циклы часто используются для работы с двумерными массивами (матрицами), генерации комбинаций, реализации алгоритмов сортировки и поиска, и в различных других сценариях, где требуется выполнить итерацию по нескольким измерениям.
• Можно вкладывать циклы глубже. Возможно вкладывать один цикл внутрь другого, создавая трехмерные, четырехмерные и так далее структуры итераций, но это следует делать с осторожностью, чтобы избежать чрезмерной сложности и снижения производительности.