迴圈指令

Jia-Yin2024年10月15日大约 5 分鐘

學習內容：

了解 while 和 for 迴圈的基本用法
掌握如何使用 range() 函數搭配迴圈
了解 for-else 特殊語法結構
學習巢狀迴圈（迴圈內嵌迴圈）的運作方式
理解如何控制迴圈結束條件及跳出迴圈

`while` 迴圈

while 迴圈根據條件重複執行代碼，直到條件變為假。

語法：

while 條件:
    # 執行的代碼

範例：

count = 1
while count <= 5:
    print(count)
    count += 1

`for` 迴圈

for 迴圈用於遍歷序列（如列表、字串等）。

語法：

for 變數 in 序列:
    # 執行的代碼

範例：

fruits = ["蘋果", "香蕉", "櫻桃"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

使用 `range()` 函數

range() 函數會生成一個範圍內的整數序列，通常用於搭配 for 迴圈進行重複操作。

語法：

range(開始值, 結束值, 步伐)

開始值（可省略，預設為 0）
結束值（不包含在內）
步伐（可省略，預設為 1）

for i in range(5):
    print(i)

此範例輸出 0 到 4（不包含 5）。

範例：指定範圍與步伐

for i in range(2, 10, 2):
    print(i)

此範例輸出 2, 4, 6, 8（從 2 開始，每次增加 2，直到小於 10）。

`for-else` 特殊語法結構

for-else 是 Python 的一個特殊語法結構，當迴圈執行完所有的迭代後，才會執行 else 區塊中的程式碼。如果迴圈被 break 中斷，則 else 區塊不會執行。

簡單來說：

如果 for 迴圈 正常執行結束，則會執行 else 裡的程式碼。
如果 for 迴圈因 break 提前結束，則不會執行 else。

範例：找出質數這是一個常見的範例，用來判斷一個數字是否為質數。如果找到能整除的數字，立即 break，否則當迴圈正常結束時執行 else，說明這個數字是質數。

number = int(input("請輸入一個大於 1 的數字: "))

for i in range(2, number):
    if number % i == 0:
        print(f"{number} 不是質數，因為 {i} 能整除 {number}")
        break
else:
    print(f"{number} 是質數")

說明：

for 迴圈從 2 開始一直檢查到 number-1，如果 number 能被某個數字整除，則輸出不是質數的訊息並使用 break 中斷迴圈指令。
如果迴圈沒有遇到 break，說明這個數字不能被其他數字整除，因而是質數，這時 else 裡的內容會被執行。

範例：搜尋列表中的特定元素

在一個列表中尋找一個特定的元素，如果找到則立即結束搜尋（用 break），否則在整個列表都找完後，表示元素不存在，這時執行 else 區塊。

items = ["蘋果", "香蕉", "橘子", "葡萄"]
search = input("請輸入要搜尋的水果: ")

for item in items:
    if item == search:
        print(f"找到 {search} 了!")
        break
else:
    print(f"列表中沒有 {search}")

說明：

for 迴圈逐一檢查列表中的水果是否等於使用者輸入的值。
如果找到了，break 迴圈並輸出找到的訊息。
如果迴圈結束且沒有找到該元素，則執行 else，輸出未找到的訊息。

`for-else` 的使用場景

for-else 結構適合用在以下情況：

你想進行某種搜尋，如果找到了符合條件的值，則提前結束迴圈；如果遍歷了所有的元素但沒有找到，則執行某種處理（如顯示未找到）。
它是一個簡潔的語法，避免了在迴圈外部進行多餘的邏輯判斷（如使用布林變數來判斷是否找到）。

for-else 結構非常有用，但在其他程式語言中不常見，因此在 Python 中看到這個結構時，可能需要特別注意它的使用邏輯。

巢狀迴圈

巢狀迴圈是指在一個迴圈內再嵌套一個或多個迴圈，通常用於處理多維資料或需要進行重複的嵌套操作。

基本語法：

for 變數1 in 序列1:
    for 變數2 in 序列2:
        執行的程式碼

巢狀迴圈可以是任意層次的，例如一個 for 迴圈中可以再包含另一個 for 或 while 迴圈。

範例：列印乘法表

for i in range(1, 10):
    for j in range(1, 10):
        print(f"{i} x {j} = {i*j}", end="\t")
    print()  # 換行

此程式會輸出 1 到 9 的乘法表，每一行對應到某個數字的乘法運算。

`break` 和 `continue` 語句

break：提早結束迴圈。
continue：跳過當前迴圈的剩餘程式碼，直接進入下一次迴圈。

範例：break 終止迴圈

for i in range(10):
    if i == 5:
        break  # 當 i 等於 5 時，結束迴圈
    print(i)

此範例會輸出 0 到 4，當遇到 5 時迴圈結束。

範例：continue 跳過當前迴圈

for i in range(5):
    if i == 3:
        continue  # 當 i 等於 3 時，跳過此次迴圈
    print(i)

此範例會輸出 0, 1, 2, 4（跳過了 3）。

這兩個語句也可以在巢狀迴圈中使用，對於特定層次的迴圈進行控制。

範例：巢狀迴圈中的 break

for i in range(1, 4):
    for j in range(1, 4):
        if j == 2:
            break  # 終止內層迴圈
        print(f"i={i}, j={j}")

此範例會輸出：

i=1, j=1
i=2, j=1
i=3, j=1

當 j 等於 2 時，內層迴圈結束，但外層迴圈會繼續。

練習

使用巢狀迴圈，根據使用者輸入的數字列印一個直角三角形。例如，若使用者輸入 5，則輸出如下：

*
**
***
****
*****

迴圈指令

while 迴圈

for 迴圈

使用 range() 函數

for-else 特殊語法結構

for-else 的使用場景