Python 提供了 while 和 for 兩種迴圈控制敘述，搭配 range() 函式可以有效率地處理重複性的任務。while 迴圈根據條件判斷執行，而 for 迴圈則適用於迭代序列元素。理解這兩種迴圈的特性及搭配使用，是 Python 程式設計的基礎。透過 break 和 continue 陳述式，可以更精細地控制迴圈流程，例如提前結束迴圈或跳過特定迭代。這些控制流程對於提升程式碼效率和可讀性至關重要，尤其在處理複雜邏輯或大量資料時更能展現其價值。
Python 迴圈控制敘述詳解
在 Python 程式設計中，迴圈控制敘述扮演著重要的角色。本篇文章將探討 while 迴圈、for 迴圈以及 range() 函式的應用，並透過例項程式碼來闡述其用法。
使用 while 迴圈解決問題
程式 5.6：計算數字的階乘
num = int(input("請輸入一個數字："))
fact = 1
ans = 1
while fact <= num:
ans = ans * fact
fact = fact + 1
print("數字", num, "的階乘是：", ans)
內容解密：
num = int(input("請輸入一個數字："))：讀取使用者輸入的數字並轉換為整數。fact = 1和ans = 1：初始化變數fact和ans為 1，其中fact用於計數，ans用於儲存階乘結果。while fact <= num:：當fact小於或等於num時，執行迴圈內的程式碼。ans = ans * fact：計算階乘，將當前fact的值乘以ans。fact = fact + 1：將fact加 1，進入下一次迴圈。print("數字", num, "的階乘是：", ans)：輸出計算出的階乘結果。
輸出範例：
請輸入一個數字：6
數字 6 的階乘是： 720
使用 range() 函式生成序列
range() 函式是 Python 中的內建函式，用於生成一個整數序列。其基本語法為 range(begin, end, step)，其中 begin 是起始值，end 是結束值（不包含），step 是步長。
範例 1：生成從 1 到 5 的整數序列
print(list(range(1, 6)))
內容解密：
range(1, 6)生成從 1 到 5 的整數序列。- 使用
list()將生成的序列轉換為列表輸出。
輸出：
[1, 2, 3, 4, 5]
使用 for 迴圈迭代序列
for 迴圈用於迭代序列中的每個元素。語法為 for var in sequence:，其中 var 是迭代變數，sequence 是要迭代的序列。
程式 5.8：使用 for 迴圈印出數字 1 到 5
for i in range(1, 6):
print(i)
print("程式結束")
內容解密：
for i in range(1, 6):：使用range(1, 6)生成從 1 到 5 的序列，並迭代每個值賦給i。print(i)：印出當前迭代的值。print("程式結束")：迴圈結束後印出結束訊息。
輸出：
1
2
3
4
5
程式結束
更多 for 迴圈的應用
程式 5.10：印出數字 1 到 10 的反序
print("數字 1 到 10 的反序是：")
for i in range(10, 0, -1):
print(i, end=" ")
print("\n程式結束")
內容解密：
range(10, 0, -1)生成從 10 到 1 的反序序列。print(i, end=" ")以空格分隔印出每個數字。
輸出：
數字 1 到 10 的反序是：
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
程式結束
迴圈控制敘述深入解析
在程式設計中，迴圈控制敘述扮演著舉足輕重的角色，它使得程式能夠重複執行特定的指令，直到滿足特定的條件為止。Python 中的 for 和 while 迴圈提供了強大的迴圈控制功能，本文將探討這些迴圈的使用方法及其應用。
程式範例：計算特定數字的總和
首先，我們來看一個計算 1 到 20 之間不能被 2、3 或 5 整除的數字的總和的程式範例。
sum_of_numbers = 0
print("1 到 20 之間不能被 2、3 或 5 整除的數字：")
for i in range(1, 21):
if i % 2 == 0 or i % 3 == 0 or i % 5 == 0:
continue
print(i)
sum_of_numbers += i
print("總和 =", sum_of_numbers)
程式碼解析：
- 初始化變數
sum_of_numbers為 0，用於儲存符合條件的數字的總和。 - 使用
for迴圈遍歷 1 到 20 之間的數字。 - 在迴圈內，使用條件判斷檢查當前數字是否能被 2、3 或 5 整除。如果能，則跳過該數字；如果不能，則印出該數字並將其加到
sum_of_numbers中。 - 最後，印出所有符合條件的數字的總和。
程式範例：找出四個數字中的最大數
接下來，我們來看看如何從使用者輸入的四個數字中找出最大數。
num1 = int(input("請輸入第一個數字："))
num2 = int(input("請輸入第二個數字："))
num3 = int(input("請輸入第三個數字："))
num4 = int(input("請輸入第四個數字："))
numbers = [num1, num2, num3, num4]
max_number = max(numbers)
print("最大數字 =", max_number)
程式碼解析：
- 使用
input函式取得使用者輸入的四個數字，並將其轉換為整數。 - 將這四個數字存入一個列表
numbers中。 - 使用
max函式找出列表中的最大數字。 - 印出最大數字。
三角數的計算
三角數是指從 1 加到某個給定數字的總和。以下是一個計算三角數的程式範例。
n = int(input("請輸入一個數字："))
triangular_number = sum(range(1, n + 1))
print(n, "的三角數是", triangular_number)
程式碼解析：
- 使用
input函式取得使用者輸入的數字，並將其轉換為整數。 - 使用
sum和range函式計算從 1 到該數字的總和，即三角數。 - 印出三角數。
費氏數列的產生
費氏數列是一種著名的數列，其特點是每個數字都是前兩個數字的總和。以下是一個產生費氏數列的程式範例。
def fibonacci(n):
fib_sequence = [0, 1]
while len(fib_sequence) < n:
fib_sequence.append(fib_sequence[-1] + fib_sequence[-2])
return fib_sequence
n = int(input("請輸入要產生的費氏數列的項數："))
print(fibonacci(n))
程式碼解析：
- 定義一個函式
fibonacci，用於產生費氏數列。 - 在函式內，初始化一個列表
fib_sequence，包含費氏數列的前兩個數字 0 和 1。 - 使用
while迴圈不斷追加新的數字到fib_sequence中，直到達到指定的項數。 - 傳回產生的費氏數列。
###巢狀迴圈的應用
巢狀迴圈是指在一個迴圈內包含另一個迴圈。以下是一個使用巢狀迴圈來顯示乘法表的程式範例。
print("乘法表：")
for i in range(1, 11):
for j in range(1, 6):
print(f"{i*j:4d}", end=" ")
print()
程式碼解析：
- 使用兩個巢狀的
for迴圈，外層迴圈控制行數，內層迴圈控制每行的輸出。 - 在內層迴圈中，計算並印出乘法表的內容，使用格式化輸出使得表格對齊。
星號圖案的顯示
以下是一個使用巢狀迴圈來顯示星號圖案的程式範例。
print("星號圖案：")
for i in range(5, 0, -1):
for j in range(i):
print("*", end=" ")
print()
程式碼解析：
- 使用兩個巢狀的
for迴圈，外層迴圈控制行數，內層迴圈控制每行的星號數量。 - 在內層迴圈中，印出星號，並在每行結束後換行。
break敘述的使用
break敘述用於立即終止迴圈。以下是一個簡單的例子。
for i in range(10):
if i == 5:
break
print(i)
程式碼解析：
- 在這個例子中，當
i等於 5 時，break敘述會被執行，導致迴圈立即終止。 - 因此，只有 0 到 4 的數字會被印出。
Python 迴圈控制敘述深度解析
在 Python 程式設計中，迴圈控制敘述扮演著至關重要的角色。break 和 continue 是兩種主要的迴圈控制敘述，它們能夠精確控制迴圈的執行流程。本文將探討這兩種敘述的用法、原理及實際應用案例。
break 敘述詳解
break 敘述用於立即終止當前迴圈的執行，無論是 for 迴圈還是 while 迴圈。當程式執行到 break 時，會直接跳出迴圈，繼續執行迴圈後的程式碼。
break 在 while 迴圈中的運作原理
while 測試布林運算式:
迴圈主體
if 條件:
break
迴圈主體
陳述式
break 在 for 迴圈中的運作原理
for 變數 in 序列:
迴圈主體
if 條件:
break
迴圈主體
陳述式
程式範例：使用 break 列印數字
print("1 到 10 的數字如下：")
for i in range(1, 100, 1):
if i == 11:
break
else:
print(i, end=" ")
輸出結果：
1 到 10 的數字如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
程式碼解析：
- 使用
for迴圈迭代數字從 1 到 100。 - 當
i等於 11 時，執行break，立即終止迴圈。 - 列印結果為 1 到 10 的數字。
程式範例：判斷質數
num = int(input("請輸入數字："))
flag = 1
for i in range(2, num):
if num % i == 0:
flag = 0
break
if flag == 1:
print(num, "是質數")
else:
print(num, "不是質數")
輸出結果（測試案例）：
# 測試案例1：
請輸入數字：23
23 是質數
# 測試案例2：
請輸入數字：12
12 不是質數
程式碼解析：
- 輸入一個數字並檢查是否為質數。
- 使用
for迴圈檢查從 2 到num-1是否能整除num。 - 若能整除，則設定
flag = 0，並使用break終止迴圈。 - 根據
flag值判斷並列印結果。
continue 敘述詳解
continue 與 break 相反，它用於跳過當前迭代中剩餘的程式碼，直接進入下一次迭代。
continue 在 while 迴圈中的運作原理
while 測試布林運算式:
迴圈主體
if 條件:
continue
迴圈主體
陳述式
continue 在 for 迴圈中的運作原理
for 變數 in 序列:
迴圈主體
if 條件:
continue
迴圈主體
陳述式
程式範例：使用 continue 列印數字
for i in range(1, 11, 1):
if i == 5:
continue
print(i, end=" ")
輸出結果：
1 2 3 4 6 7 8 9 10
程式碼解析：
- 使用
for迴圈迭代數字從 1 到 10。 - 當
i等於 5 時，執行continue，跳過列印操作，直接進入下一次迭代。
程式範例：移除字串中的空白
str1 = input("請輸入字串：")
print("輸入的字串是：", str1)
print("移除空白後的字串：")
for i in str1:
if i == " ":
continue
print(i, end="")
輸出結果：
請輸入字串：Hello World
輸入的字串是： Hello World
移除空白後的字串：
HelloWorld
程式碼解析：
- 輸入一個字串並迭代每個字元。
- 若字元是空白，則執行
continue，跳過列印操作。 - 最終輸出移除空白的字串。
break 與 continue 的比較
| 特性 | break | continue |
|---|---|---|
| 功能 | 終止當前迴圈 | 跳過當前迭代剩餘程式碼 |
| 控制流程 | 跳出迴圈，執行後續陳述式 | 直接進入下一次迭代 |
| 對迴圈的影響 | 終止迴圈 | 不終止迴圈 |
Charles Babbage 公式生成質數
查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）提出了一個公式用於生成質數：$T = X^2 + X + 41$。以下是一個 Python 程式，用於計算 $X$ 從 0 到 5 的 $T$ 值，並列印相關結果。
print('{}\t{}\t{}\t{}'.format('D2', 'D1', 'T', 'X'))
print('
---
-
---
-
---
-
---
-
---
-
---
---
')
for i in range(0, 6):
x = i
T = (x*x) + x + 41
if i == 0:
print('\t\t{}\t{}'.format(T, i))
elif i > 0 and i < 2:
a = ((x-1)*(x-1) + (x-1) + 41)
print('\t{}\t{}\t{}'.format(T - a, T, i))
else:
a = ((x-1)*(x-1) + (x-1) + 41)
b = ((x-2)*(x-2) + (x-2) + 41)
c = (T - a) - (a - b)
print('{}\t{}\t{}\t{}'.format(c, T - a, T, i))
輸出結果：
D2 D1 T X
---
-
---
-
---
-
---
-
---
-
---
---
41 0
2 43 1
4 47 2
2 6 53 3
2 8 61 4
2 10 71 5
程式碼解析：
- 使用
for迴圈迭代 $X$ 從0到5。 - 對每個 $X$ 值，計算 $T = X^2 + X +41$。
- 分別根據 $i$ 的值列印對應的 $D2$、$D1$、$T$ 和 $X$。
迴圈控制陳述（Loop Control Statements）
總覽
迴圈是指重複執行一組陳述固定次數的過程。迭代則是指在迴圈內的一次陳述執行。Python支援兩種迴圈控制陳述：for迴圈和while迴圈。while迴圈是條件控制的迴圈，而for迴圈則是計數控制的迴圈，用於固定次數的執行。
關鍵術語
- while迴圈：條件控制迴圈
- for迴圈：計數控制迴圈
- range()：產生整數列表
- 巢狀迴圈：迴圈內的迴圈
- break陳述：立即終止迴圈
- continue陳述：跳過當前迭代，繼續下一次迭代
複習題
多選題
for count in range(5):的迴圈會執行幾次？- a. 5次
- b. 4次
- c. 6次
- d. 3次
答案：a. 5次
以下程式的輸出結果是什麼？
count = 35 for x in range(0,10): count = count - 1 if x == 2: break print(count)- a. 35
- b. 32
- c. 35, 34, 33
- d. 34, 33, 32
答案：c. 35, 34, 33
程式碼解析
count = 35
for x in range(0,10):
count = count - 1
if x == 2:
break
print(count)
內容解密：
- 初始化
count為35。 for迴圈遍歷range(0,10)，即從0到9。- 在每次迭代中，
count減1。 - 當
x等於2時，break陳述終止迴圈。 - 在
x為0和1時，印出count的值。
練習題
請將以下的for迴圈轉換成while迴圈。
for i in range(50,0,-2): print(i,end=' ')程式碼實作
i = 50 while i > 0: print(i, end=' ') i -= 2內容解密：
- 初始化
i為50。 - 當
i大於0時，印出i的值，並將i減2。
- 初始化
程式設計作業
編寫一個程式，要求輸入n，並印出一系列5的冪，從5^0到5^n，每行一個數字。
程式碼實作
def print_powers_of_five(n): if n < 0: print("輸入的數字必須是正整數。") return for i in range(n + 1): print(5 ** i) n = int(input("請輸入一個正整數: ")) print_powers_of_five(n)內容解密：
- 定義函式
print_powers_of_five(n)，檢查n是否為負數。 - 使用
for迴圈計算並印出5的冪。
- 定義函式
編寫一個程式，顯示以下的表格。
公斤 克 1 1000 2 2000 3 3000程式碼實作
def print_table(): print("公斤\t克") for i in range(1,4): print(f"{i}\t{i * 1000}") print_table()內容解密：
- 定義函式
print_table()，印出表格標題。 - 使用
for迴圈計算並印出對應的克數。
- 定義函式