Stel dat je de gebruiker vraagt naar vijf getallen, deze optelt en het totaal weergeeft. Met wat je tot nu toe gezien hebt, zou dat code er als volgt kunnen uitzien:

getal1 = int(input( "Getal 1: " ))
getal2 = int(input( "Getal 2: " ))
getal3 = int(input( "Getal 3: " ))
getal4 = int(input( "Getal 4: " ))
getal5 = int(input( "Getal 5: " ))

print( "Totaal is", getal1 + getal2 + getal3 + getal4 + getal5 )

Dit lukt nog omdat het aantal gevraagde getallen beperkt is. Maar wat als je 100 getallen moet opvragen? Dan zou je bovenstaande regel 100 keer moeten herhalen??? Dit kan eenvoudiger door een loop te gebruiken.

De eerste loop die hier besproken wordt is de while loop. Een while statement bestaat uit een test gevolgd door één of meerdere acties, waarbij de acties alleen worden uitgevoerd zolang de test True oplevert. De syntax van een while statement ziet er als volgt uit:

while <boolean expressie>:
    <acties>

Net als bij een if statement, test een while statement een boolean expressie. Wanneer de expressie True oplevert, wordt het blok code onder de while uitgevoerd. In tegenstelling tot een if statement gaat Python meteen na het uitvoeren van het blok code terug naar de boolean expressie naast de while en test die opnieuw. Wanneer de expressie nog steeds True oplevert, wordt het blok code een tweede maal uitgevoerd. Na uitvoering keert Python nogmaals terug naar de boolean expressie, en dit telkens opnieuw tot de boolean expressie False oplevert. Pas dan slaat Python het blok code onder de while over en gaat verder met het vervolg van de code.

Merk op dat als de boolean expressie meteen False oplevert het blok code onder de while onmiddellijk wordt overgeslagen, net zoals gebeurt bij een if statement.

Dit alles wordt duidelijker met onderstaande voorbeelden.

while loop, een eerste voorbeeld

Voorbeeld: print de nummers 1 tot en met 5. Met een while loop kan de code er als volgt uit zien:

num = 1
while num <= 5:
    print( num )
    num += 1
print( "Klaar" )

Het stroomdiagram bij deze code ziet er als volgt uit 8.1¹.

Het is van essentieel belang dat je deze code begrijpt. We overlopen elke stap.

De eerste regel initialiseert een variabele numen krijgt de waarde 1. Dit is de eerste waarde die afgedrukt moet worden.

De while loop start en voert de boolean expressie num <= 5 uit. num heeft waarde 1 wat kleiner is dan 5 dus de expressie levert True. Het blok code onder de while wordt uitgevoerd (code met insprong).

De eerste regel van het blok code print de waarde van num, dus 1. De tweede regel telt 1 op bij de waarde van num die nu de waarde 2 krijgt. Python gaat vervolgens terug naar de boolean expressie. De laatste print() regel wordt dus nog niet uitgevoerd omdat de loop nog niet afgelopen is.

Omdat num de waarde 2 heeft (nog steeds kleiner dan 5) evalueert de boolean expressie nog steeds als True. Het blok code wordt dus nogmaals uitgevoerd: 2 wordt afgedrukt, num krijgt waarde 3, en de code keert terug bij de boolean expressie.

Dit wordt telkens opnieuw herhaald tot num de waarde 6 heeft. Nu evalueert de boolean expressie als False (6 is immers niet kleiner dan of gelijk aan 5). Het blok code (met insprong) wordt overgeslagen en Python gaat verder met het vervolg van het programma. In dit voorbeeld is dat de laatste regel code die het woord “Klaar” afdrukt, en het programma eindigt.

Wijzig de code hierboven zodat de getallen 1, 3, 5, 7, en 9 afgedrukt worden. Test uit in Spyder.

while loop, een tweede voorbeeld

Vraag de gebruiker naar vijf getallen en bereken de som. De code kan er als volgt uitzien:

totaal = 0
teller = 0
while teller < 5:
    totaal += int(input( "Geef een getal: " ))
    teller += 1

print( "Totaal is", totaal )

Bestudeer bovenstaande code. Er worden twee variabelen gebruikt. totaal wordt gebruikt om de som te kunnen berekenen. Deze variabele start met waarde nul omdat er bij het begin van het programma nog geen getallen ingegeven zijn en de som dus nul is. Telkens wanneer de loop wordt doorlopen, verhoogt de waarde van totaal met het ingevoerde getal. De variabele teller wordt gebruikt om na te gaan hoe vaak de loop doorlopen is. Bij het begin van het programma is de loop nog niet doorlopen dus start teller met waarde nul. De loop moet in totaal vijf keer uitgevoerd worden. De boolean expressie test dus of teller kleiner is dan 5. Iedere keer dat de loop doorlopen wordt, moet de waarde van teller met 1 verhoogd worden zodat na vijf keer doorlopen de boolean expressie False is en overgegaan kan worden naar de rest van de code.

Misschien lijkt het je logischer om teller te laten starten bij 1 en teller <= 5 te testen. Dit is echter niet gebruikelijk. Wij gaan dat dan ook niet doen en volgen de gebruikspraktijk van programmeurs.

Opmerking: De variabele teller is wat programmeurs een “wegwerp variabele” noemen. Het enige doel van deze variabele is te tellen hoe vaak de loop doorlopen is. Programmeurs kiezen vaak één-letter namen voor dit soort variabelen, meestal i of j. In het voorbeeld werd voor de duidelijkheid de naam teller gekozen, maar i was beter geweest.

Wijzig de code hierboven zodat niet alleen het totaal maar ook het gemiddelde wordt afgedrukt. Test uit in Spyder.

In het begin van dit hoofdstukje werd een voorbeeldcode gegeven waarbij de gebruiker gevraagd werd vijf getallen in te geven. De prompt “Getal x: “ werd gebruikt, waarbij x een cijfer voorstel. Kun je de code vanuit “while loop, een tweede voorbeeld” aanpassen zodat de prompt er hetzelfde uitziet als in het beginvoorbeeld? Behoud de loop structuur.

De while loop onder controle van de gebruiker

In voorgaande voorbeeld werd de gebruiker beperkt tot de invoer van vijf getallen. Het gebeurt echter regelmatig dat het aantal op te vragen data variabel is en de gebruiker zoveel getallen kan ingeven als hij wil, inclusief helemaal geen getallen. Dat betekent dat je vooraf niet weet hoe vaak de loop doorlopen moet worden maar dat de gebruiker dit bepaalt. Er moet dus een mogelijkheid ingebouwd worden waarbij de gebruiker aangeeft dat hij klaar is met de invoer.

De code hieronder laat zien hoe je een while loop kunt opzetten die de gebruiker zoveel getallen laat ingeven als gewenst. De gebruiker stopt met het ingeven van getallen door -in dit geval- een nul in te geven. Het totaal wordt afgedrukt wanneer de loop beëindigd is.

num = -1                                        # beginwaarde voor num is -1, verschillend van 0
totaal = 0                                      # deze variabele geeft de som, startend bij beginwaarde 0
while num != 0:
    num = int(input( "Geef een getal: " ))      # num krijgt telkens de waarde van het ingevoerde getal
    totaal += num
print( "Totaal is", totaal )

Deze code functioneert maar is niet gebruikelijk. Er zitten minimaal twee schoonheidsfouten in. Ten eerste wordt num geïnitialiseerd op -1. Deze waarde heeft in principe geen betekenis maar moet wel verschillend van 0 zijn zodat de loop minstens één keer uitgevoerd wordt. Ten tweede stopt de loop niet meteen als de gebruiker nul ingeeft. De ingave van de gebruiker wordt eerst opgeteld bij totaal. In dit geval wijzigt de waarde van totaal niet. Maar indien vooraf gesteld wordt dat de gebruiker de loop kan eindigen door bijvoorbeeld een negatief getal in te geven, dan klopt het eindtotaal niet meer.

Een mogelijke oplossing ziet er als volgt uit:

num = int(input( "Geef een getal: " ))
totaal = 0
while num != 0:
    totaal += num
    num = int(input( "Geef een nummer: " ))
print( "Totaal is", totaal )

Dit lost bovenstaande schoonheidsfouten op, maar introduceert er wel een nieuwe, namelijk de herhaling van de input() functie. Hoe je dat kunt oplossen volgt later.

Maak een loop die de gebruiker een aantal getallen laat ingeven totdat hij nul ingeeft. Druk het totaal en het gemiddelde af. Vergeet niet te testen met nul getallen ingeven, en met een aantal keer hetzelfde getal ingeven.

Eindeloze loops

De code hieronder begint bij nummer 1 en telt nummers op totdat het een nummer tegenkomt dat gekwadrateerd, deelbaar is door 1000. De loop bevat een fout. Kijk of je de fout weet te vinden zonder de code uit te voeren!

nummer = 1
totaal = 0
while (nummer * nummer) % 1000 != 0:
    totaal += nummer
print( "Totaal is", totaal )

De titel boven deze paragraaf gaf het antwoord al: deze code bevat een loop die nooit eindigt. Bij uitvoering lijkt het alsof het programma “hangt”; wel draait maar niks doet. Het programma is echter bezig een nooit-eindigende optelling uit te voeren. nummer begint immers bij 1 maar wordt in de loop nooit gewijzigd. Daarom wordt de boolean expressie nooit False. Dit is een “eindeloze loop.” Dit soort loops zijn het grootste gevaar als je while loops implementeert.

Als je deze code uitvoert in IDLE, kun je de uitvoering afbreken door Ctrl-C te drukken.

Om eindeloze loops te voorkomen, maak je er best de gewoonte van, wanneer je begint met het schrijven van een while loop, onmiddellijk een regel code toe te voegen die een wijziging maakt in hetgeen getest wordt. Bijvoorbeeld, als je schrijft while i < 10, schrijf er dan meteen de regel i += 1 onder. Daarna voeg je de rest van de code tussen deze twee regels toe.

Verbeter de code hierboven zodat het geen eindeloze loop meer is.

while loop oefeningen

Oefen een paar eenvoudige while loops.

Schrijf code die aftelt. Er wordt begonnen met een specifiek nummer, bijvoorbeeld 10. Dan telt de code af naar nul, waarbij ieder nummer geprint wordt (10, 9, 8, …). Nul wordt niet geprint, maar in plaats daarvan drukt het programma de tekst “Start!” af.

De faculteit van een positief geheel getal is gelijk aan dat getal, vermenigvuldigd met alle positieve gehele getallen die kleiner zijn (exclusief nul). Je schrijft de faculteit als het getal met een uitroepteken erachter. Bijvoorbeeld, de faculteit van 5 is \(5! = 5 * 4 * 3 * 2 * 1 = 120\). Schrijf code die de faculteit van een getal berekent. Test het programma niet met getallen die hoog zijn, want de faculteit stijgt exponentieel (het is voldoende om tot 10! te testen). Hint: Om dit met een while loop te doen, moet je twee variabelen gebruiken: één die aan het einde van de loop het antwoord bevat, en één die de huidige factor bevat. In de loop vermenigvuldig je het antwoord met de factor, alvorens 1 van de factor af te trekken. Initialiseer deze variabelen met de juiste waarden voor de loop.