線上教材：Python 程式設計

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程式中，經常需要重複的進行某些動作，這時候，就需要用到「迴圈」。其中一種方法是 for 迴圈，通常用在重複次數確定的情況下。For 迴圈的基本語法如下：

for 變數 in 串列或其他任何一串東西:
	程式敘述

迴圈中的程式敘述，會依照變數值的變化，被重複的執行。例如，下面這個程式可以有規則的印出一些數字：

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

print('-----')
	
for i in range(1, 10):
	print(i)

print('-----')

for i in range(1, 10, 2):
	print(i)

print('-----')

for i in range(10, 1, -1):
	print(i)

會跟著迴圈跳動的變數，若沒有明確意義或者特殊用途，則習慣上會命名為 i, j, k 等等。在前述範例中，迴圈裡面的 print，會因會變數 i 的跳動，而印出不同的數字。

我們將前面的範例修改一下數字範圍，並加上一點變數，則可以從 1 加到 100：

s = 0
for i in range(1, 101):
	s = s + i
print(s)

其中的變數 s，會依次被加上 1, 2, 3, ..., 100，所以迴圈跑完以後，就可以得到 1 加到 100 的結果。記得一開始要將變數 s 初始化為 0（此動作稱為歸零），否則可能會得到不正確的結果。當然，若是利用內建指令，則可以寫成「sum(range(1, 101))」。

利用迴圈自己計算階乘的方法也非常相似，但是千萬記得初始值必須設為 1，而不是上一個範例的 0。以下示範計算 10 的階乘：

s = 1
for i in range(1, 11):
	s = s * i
print(s)

Question: 如何用內建函式計算階乘？請上網搜尋之。

如果要計算比較一般化的等差級數和，則可簡單的把迴圈變數跳動的範圍，改用變數來給值或判斷。當然，也可以如最後一段，用公式計算級數和。尤其是項數多的時候，用公式計算會比迴圈來的有效率：

s = 0

a1 = 3
an = 101
d = 2
for i in range(a1, an+1, d):
	s = s + i
print(s)

n = (an - a1) / d + 1
print(n*(a1+an)/2)

費氏數列也很適合用迴圈來計算，以下程式可以計算費氏數列第 n (n ≥ 2)項的值：

prev1 = 1
prev2 = 0
n = 7
for i in range(2, n+1):
	fn = prev1 + prev2
	prev2 = prev1
	prev1 = fn
print(fn)

要使用迴圈來看過 list 的每個元素時，有以下幾種用法：

a = [3, 5, 2, 4, 1]

for i in range(len(a)):
	print(i, a[i])

print('---------')

for x in a:
	print(x)

print('---------')

for i, x in enumerate(a):
	print(i, x)

print('---------')

for i, x in enumerate(a, 10):
	print(i, x)

要使用迴圈來看過整個 dictionary 時，則有以下幾種用法：

d = {
	'AB': 'CDE',
	'W': 'XYZ',
	123: 456,
}

for k in d:
	print(k, d[k])

print('---------')

for k in d.keys():
	print(k, d[k])

print('---------')

for k, v in d.items(): # 在 Python 2 是 iteritems
	print(k, v)

當然，你也可以在迴圈中，對串列或者字典就行其他各種操作，以下示範兩個範例：

a = [9, 7, 8, 6, 0]

b = []
for x in a:
	b.append(x ** 2)
print(b)

print('---------')

d = {}
for i, x in enumerate(a):
	d[x] = i
print(d)

迴圈跟條件判斷一樣，也可以是巢狀（一層包一層）的。以下程式使用了兩層的 for 迴圈來輸出九九乘法表：

for i in range(1, 10):
	for j in range(1, 10):
		print('{:d}*{:d}={:2d} '.format(i, j, i*j), end = '')
	print('')

這支程式的輸出為：

1*1= 1 1*2= 2 1*3= 3 1*4= 4 1*5= 5 1*6= 6 1*7= 7 1*8= 8 1*9= 9
2*1= 2 2*2= 4 2*3= 6 2*4= 8 2*5=10 2*6=12 2*7=14 2*8=16 2*9=18
3*1= 3 3*2= 6 3*3= 9 3*4=12 3*5=15 3*6=18 3*7=21 3*8=24 3*9=27
......(以下略)

Question: 如何改成印直的？

另外一種迴圈是 while，使用時會給定一個條件，只要條件符合，迴圈就會一直執行，所以通常使用在不太確定重複次數的情況下。While 迴圈的語法如下：

while 條件式:
	程式敘述

以下程式也會印出 1 到 10，各位可以體會一下 while 與 for 的語法差異：

i = 1
while i <= 10:
	print(i)
	i = i + 1

利用 while 迴圈，很適合觀察「3n+1問題」的數列。這個問題的規則是這樣的：

給定一正整數 n
當 n 是偶數時：除以 2
當 n 是奇數時：乘以 3 再 +1
最後會在 4, 2, 1 三者之間循環

所以我們可以利用 while 迴圈，加上 if 進行判斷，寫出下面的程式：

n = 13
print(n)
while n != 1:
	if n%2 == 0:
		n /= 2
	else:
		n = 3*n + 1
	print(int(n))

Question: 在上述範例中，如果把 n 設為 1，請問程式會如何輸出？

「break」可以跳出所在的這一層迴圈，「continue」可以繼續下一層迴圈：

print("First loop:")
for i in range(1, 6):
	if i == 3:
		break
	print(i)

print('-----')

print("Second loop:")
for i in range(1, 6):
	if i == 3:
		continue
	print(i)

print('-----')

print("Nested loop:")
for i in range(1, 4):
	for j in range(1, 6):
		print(i, j)
		if i == 2:
			break