Pythonで多重ループをbreakで抜ける方法を詳しく紹介

Pythonでプログラミングをしていると、ループ処理を何度も繰り返す「多重ループ（ネストされたループ）」を使いたい場面がよくあります。

しかし、多重ループの中から特定の条件で一気に処理を抜けたいとき、単純なbreakではうまくいかないことがあります。

この記事では、Pythonで多重ループをbreak文を使って意図通りに抜ける方法や、break以外のスマートな脱出方法について、初心者の方にも分かりやすく解説します。

【本記事の信頼性】

執筆者は元エンジニア
大手プログラミングスクールのWebディレクター兼ライターを経験
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Pythonでの多重ループとは
2重ループをbreakで抜ける方法
多重ループをbreakで抜ける方法
多重ループをbreak以外で抜ける方法
Pythonで多重ループを抜ける際の注意点
まとめ

Pythonでの多重ループとは

多重ループとは、ループ文の中に別のループ文が含まれている構造を指します。
2重ループ、3重ループなど、ネストの深さによって呼び方が変わりますが、最も一般的なのは2重ループでしょう。

以下は基本的な2重ループの例です。

for i in range(3):
    for j in range(3):
        print(f"i={i}, j={j}")

このコードを実行すると、以下のような結果が出力されます。

i=0, j=0
i=0, j=1
i=0, j=2
i=1, j=0
i=1, j=1
i=1, j=2
i=2, j=0
i=2, j=1
i=2, j=2

このような構造では、特定の条件で内側のループだけでなく、外側のループも含めて完全に抜け出したい場面が多くあります。

2重ループをbreakで抜ける方法

通常のbreak文は、そのbreak文が含まれているループのみを終了させます。
2重ループで内側のループにbreakを記述した場合、内側のループのみが終了し、外側のループは継続されます。

for i in range(3):
    for j in range(3):
        if i == 1 and j == 1:
            break
        print(f"i={i}, j={j}")
    print(f"外側のループ: i={i}")

【実行結果】

i=0, j=0
i=0, j=1
i=0, j=2
外側のループ: i=0
i=1, j=0
外側のループ: i=1
i=2, j=0
i=2, j=1
i=2, j=2
外側のループ: i=2

上記の例では、i=1、j=1の条件でbreakが実行されますが、内側のループのみが終了し、外側のループは継続されています。

このため、i=2の場合も処理が実行されてしまいます。

多重ループをbreakで抜ける方法

多重ループを完全に抜けるためには、いくつかの方法があります。

最も基本的で分かりやすい方法を紹介していきます。

フラグ変数を使用する

フラグ変数を使用して、外側のループにも終了条件を設定する方法です。

flag = False
for i in range(5):
    for j in range(5):
        print(f"i={i}, j={j}")
        if i == 2 and j == 2:
            flag = True
            break
    if flag:
        break
print("ループを抜けました")

【実行結果】

i=0, j=0
i=0, j=1
i=0, j=2
i=0, j=3
i=0, j=4
i=1, j=0
i=1, j=1
i=1, j=2
i=1, j=3
i=1, j=4
i=2, j=0
i=2, j=1
i=2, j=2
ループを抜けました

フラグ変数flagをFalseで初期化し、ループを抜けたい条件でTrueに設定します。

内側のループでbreakした後、外側のループでフラグをチェックして、Trueの場合は外側のループもbreakで抜けるという仕組みです。

else節とbreakを組み合わせる

Pythonのforループにはelse節があり、これを活用する方法もあります。

for i in range(5):
    for j in range(5):
        print(f"i={i}, j={j}")
        if i == 2 and j == 2:
            break
    else:
        continue
    break
print("ループを抜けました")

【実行結果】

i=0, j=0
i=0, j=1
i=0, j=2
i=0, j=3
i=0, j=4
i=1, j=0
i=1, j=1
i=1, j=2
i=1, j=3
i=1, j=4
i=2, j=0
i=2, j=1
i=2, j=2
ループを抜けました

forループのelse節は、ループが正常に完了した場合（breakで中断されなかった場合）にのみ実行されます。

内側のループでbreakが実行されると、else節はスキップされ、外側のbreakが実行される仕組みです。

関数とreturnを使用する

多重ループを関数内に記述し、returnで抜ける方法は非常にすっきりしています。

def process_nested_loop():
    for i in range(5):
        for j in range(5):
            print(f"i={i}, j={j}")
            if i == 2 and j == 2:
                return
    print("すべてのループが完了しました")

process_nested_loop()
print("関数を抜けました")

【実行結果】

i=0, j=0
i=0, j=1
i=0, j=2
i=0, j=3
i=0, j=4
i=1, j=0
i=1, j=1
i=1, j=2
i=1, j=3
i=1, j=4
i=2, j=0
i=2, j=1
i=2, j=2
関数を抜けました

returnを使用することで、関数全体を抜けることができるため、多重ループからも簡単に抜けることができるでしょう。

多重ループをbreak以外で抜ける方法

break以外にも、多重ループを抜ける方法がいくつかあります。

場面に応じて適切な方法を選択することが大切でしょう。

例外を使用する

カスタム例外を定義して、多重ループを抜ける方法です。

class BreakLoop(Exception):
    pass

try:
    for i in range(5):
        for j in range(5):
            print(f"i={i}, j={j}")
            if i == 2 and j == 2:
                raise BreakLoop()
except BreakLoop:
    pass
print("ループを抜けました")

【実行結果】

i=0, j=0
i=0, j=1
i=0, j=2
i=0, j=3
i=0, j=4
i=1, j=0
i=1, j=1
i=1, j=2
i=1, j=3
i=1, j=4
i=2, j=0
i=2, j=1
i=2, j=2
ループを抜けました

この方法では、BreakLoopという例外クラスを定義し、ループを抜けたいタイミングで例外を発生させています。

try-except文でこの例外をキャッチすることで、多重ループから抜け出すことができます。

itertools.productを使用する

itertools.productを使用すると、多重ループを1つのループとして扱えます。

import itertools

for i, j in itertools.product(range(5), range(5)):
    print(f"i={i}, j={j}")
    if i == 2 and j == 2:
        break
print("ループを抜けました")

【実行結果】

i=0, j=0
i=0, j=1
i=0, j=2
i=0, j=3
i=0, j=4
i=1, j=0
i=1, j=1
i=1, j=2
i=1, j=3
i=1, j=4
i=2, j=0
i=2, j=1
i=2, j=2
ループを抜けました

itertools.productは、複数のイテラブルの直積を生成するため、2重ループと同じ効果を得ることができます。

1つのループになるため、通常のbreakで抜けることが可能です。

ジェネレータ関数を使用する

ジェネレータ関数を使用して、多重ループの処理を分離する方法もあります。

def generate_coordinates():
    for i in range(5):
        for j in range(5):
            yield i, j

for i, j in generate_coordinates():
    print(f"i={i}, j={j}")
    if i == 2 and j == 2:
        break
print("ループを抜けました")

【実行結果】

i=0, j=0
i=0, j=1
i=0, j=2
i=0, j=3
i=0, j=4
i=1, j=0
i=1, j=1
i=1, j=2
i=1, j=3
i=1, j=4
i=2, j=0
i=2, j=1
i=2, j=2
ループを抜けました

ジェネレータ関数generate_coordinatesは、座標の組み合わせを順次生成します。

このジェネレータを使用することで、メインのループは1つになり、通常のbreakで抜けることができます。

Pythonで多重ループを抜ける際の注意点

多重ループを扱う際には、いくつかの注意点があります。

適切な方法を選択し、可読性の高いコードを書くために、以下のポイントを押さえておきましょう。

パフォーマンスを意識する

例外を使用する方法は、例外処理にオーバーヘッドが発生するため、頻繁に実行される処理では避けるべきでしょう。

以下のような場面では、フラグ変数や関数を使用する方法が適しています。

# 推奨されない例（例外を頻繁に使用）
class BreakLoop(Exception):
    pass

for outer in range(1000):
    try:
        for inner in range(1000):
            if some_condition():  # 頻繁に条件が満たされる
                raise BreakLoop()
    except BreakLoop:
        continue

上記のような場合、例外処理のコストが積み重なり、パフォーマンスが劣化する可能性があります。

可読性を保つ

コードの可読性を保つために、複雑な制御構造は避けるべきでしょう。

以下は、可読性の悪い例です。

# 可読性の悪い例
for i in range(10):
    for j in range(10):
        for k in range(10):
            if condition1:
                if condition2:
                    flag = True
                    break
        if flag:
            break
    if flag:
        break

このような深いネストは、バグの温床になりやすく、メンテナンスが困難になります。

関数に分割したり、早期returnを使用したりして、構造を簡潔にすることが重要でしょう。

メモリ使用量に注意する

大きなデータを扱う多重ループでは、メモリ使用量に注意が必要です。

ジェネレータを活用することで、メモリ効率を改善できるでしょう。

# メモリ効率の悪い例
data = [[i * j for j in range(10000)] for i in range(10000)]
for row in data:
    for value in row:
        if value > threshold:
            break

# メモリ効率の良い例
def generate_data():
    for i in range(10000):
        for j in range(10000):
            yield i * j

for value in generate_data():
    if value > threshold:
        break

ジェネレータを使用することで、必要な分だけデータを生成し、メモリ使用量を大幅に削減できます。