Python 基礎：迴圈介紹與使用

Python 基礎：迴圈介紹與使用

大家好，我是歐巴計概！歡迎來到 Python 基礎教學 系列。

你是否曾經想過，如果要讓電腦幫你重複做一件事 1000 次，難道要手動複製貼上 1000 行程式碼嗎？這時候，「迴圈（Loop）」就是你的超級救星！

迴圈應用在程式設計中無處不在，從自動化處理 Excel 報表、分析百萬筆大數據，到遊戲中不斷更新的畫面，背後都離不開迴圈。今天我們就來深入了解 Python 中最強大的兩個工具：For 迴圈 與 While 迴圈，並透過實際範例帶你一步步精通巢狀迴圈的邏輯。

1. 迴圈的基本概念

在 Python 中，迴圈主要分為兩大類，針對不同的使用場景：

• 計數迴圈 (For Loop)：當你知道確切要執行幾次時使用。它會根據指定的開始值、結束值和間隔值來決定執行的次數。
• 條件迴圈 (While Loop)：當你不知道要執行幾次，只知道「什麼情況下要繼續做」時使用。它會基於特定條件持續執行，直到條件不成立為止。

2. 計數迴圈（For 迴圈）的使用

這是最常見的迴圈形式，通常搭配 range() 函數使用。

範例程式碼：印出 5 次 Hello World

for i in range(5):
    print("Hello World")

執行結果：

Hello World
Hello World
Hello World
Hello World
Hello World

2.1 Range 函數的細節與陷阱

range() 是 Python 產生數字序列的好幫手，但初學者常會在這裡跌倒。

• 歐巴小撇步 (Tips)：
  • range(n) 的意思是「從 0 開始，數 n 個數字」。
  • 關鍵記憶點：含頭不含尾。range(5) 會產生 0, 1, 2, 3, 4，不會包含 5！
  • 結束值永遠是 n-1。

2.2 自定義範圍

除了預設從 0 開始，你也可以指定起點。

# 範圍為：0, 1, 2
for i in range(3):
    print(i)

3. 實戰演練：計算 2 的 5 次方

為什麼要學迴圈？因為它可以幫我們進行重複的數學運算。計算 $2^5$ ($2 \times 2 \times 2 \times 2 \times 2$) 就是一個經典的迴圈應用。

範例程式碼：

result = 1
# 執行 5 次，每次都把 result 乘以 2
for i in range(5):
    result = result * 2
print("2 的 5 次方結果為：", result)

執行結果：

2 的 5 次方結果為： 32

邏輯解析：初始值設為 1，迴圈每跑一次就乘一次 2，跑完 5 次後就得到了 $2^5$。

4. 實戰演練：5 階層計算 (Factorial)

階層 (Factorial) 在統計學與排列組合中非常重要。5 階層 ($5!$) 的定義是 $1 \times 2 \times 3 \times 4 \times 5$。我們可以透過調整 range() 的參數來達成。

範例程式碼：

result = 1
# range(1, 6) 代表從 1 開始，到 5 結束 (6 不包含)
for i in range(1, 6):
    result = result * i
print("5 階層結果為：", result)

執行結果：

5 階層結果為： 120

5. 條件迴圈（While 迴圈）的使用

While 迴圈 就像是一個守門員，只要條件符合（True），它就會讓你一直做下去，直到條件不符合（False）為止。

範例程式碼：用 While 計算 $2^5$

result = 1
i = 1
while i < 6:  # 當 i 小於 6 時，繼續執行
    result = result * 2
    i += 1    # 關鍵：每次執行後，計數器要加 1
print(result)

執行結果：

32

⚠️ 常見錯誤警告：無限迴圈 (Infinite Loop)

在使用 While 迴圈時，千萬別忘了更新你的條件變數（如上面的 i += 1）。如果你忘了加這一行，i 永遠是 1，條件永遠小於 6，程式就會陷入「死循環」，直到你的電腦當機或強制關閉程式。

6. 進階挑戰：巢狀迴圈 (Nested Loops) 與星星繪製

巢狀迴圈就是「迴圈裡面還有一個迴圈」。這對初學者來說比較抽象，我們用「畫星星」來理解：

• 外層迴圈 (Outer Loop)：控制有幾「列」（直的看，換行幾次）。
• 內層迴圈 (Inner Loop)：控制每一列有幾顆「星星」（橫的看）。

6.1 繪製 3x5 矩形星星

# 外層：決定印 3 列
for _ in range(3):
    # 內層：每一列印 5 顆星星
    for _ in range(5):
        print("*", end="") # end="" 讓星星印在同一行，不要自動換行
    print() # 內層跑完一輪後，換行

執行結果：

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

6.2 繪製 倒三角形星星

這個例子比較進階，內層迴圈的次數會隨著外層迴圈改變。

rows = 3
# 外層 j 依序為 0, 1, 2
for j in range(rows):
    # 內層次數為 3-0=3, 3-1=2, 3-2=1
    for star in range(rows - j):
        print("*", end="")
    print() # 換行

執行結果：

***
**
*

邏輯解析：

• 第 1 圈 (j=0)：印 3-0 = 3 顆星
• 第 2 圈 (j=1)：印 3-1 = 2 顆星
• 第 3 圈 (j=2)：印 3-2 = 1 顆星

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這份教學涵蓋了 Python 迴圈的基本概念與實作範例，並詳細介紹了如何使用 for 與 while 迴圈進行各種計算與簡易星星繪製。希望能幫助學習者熟悉迴圈的使用及其應用。

7. 換你動手做做看囉

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  1. 第 6 個作業：YouTube 線上課程 - 課堂作業 重複執行
  2. 第 7 個作業：YouTube 線上課程 - 課堂作業 巢狀迴圈+條件

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