for 迴圈與其應用

Python 的 for 迴圈 是程式中常見的控制結構之一，它會逐一遍歷物件中的每個元素，過程中可進行輸出、記錄或操作元素，特別適合需要對每個元素進行重複操作的情境。
先來看看 for 迴圈的流程圖：

基本語法

for var in 可迭代物件:
    程式碼區塊

• 可迭代物件：如串列、元組、字典、集合、或 range() 函數等。
• 迭代（Iteration）：指重複執行特定指令直到所有元素都被處理完畢。
  每次從可迭代物件中取出一個元素，賦值給變數 var，然後執行程式碼區塊，直到所有元素被迭代一次，迴圈才會終止。
  而程式碼區塊要使用正確的縮排進行控制，類似於 if 敘述。

range() 函數的應用

Python 的 range() 函數生成一個等差級數序列，稱為可迭代物件，這個序列通常被用作迴圈計數器。

range() 的基本格式

range(start, stop, step)

• start：起始值，預設為 0。
• stop：結束值（沒有包含）。
• step：步長，預設為 1，可設為負數來生成遞減序列。

來看看實例，試著顯示出1~5之間的整數：

巢狀 for 迴圈

巢狀迴圈是指一個迴圈內還有另一個迴圈，這樣的結構會將外層迴圈的每次執行，與內層迴圈的多次執行相結合。
例如，如果外層迴圈需要執行 n 次，而內層迴圈需要執行 m 次，則整體的執行次數會是 n*m。

這裡可以練習看看九九乘法表的應用：

首先，外層的迴圈將進行9次，內層迴圈也會進行9次，因此可以形成9*9乘法表。
%-3d 主要用於格式化 result，表示每個輸出佔3格並左對齊。同行的 end=" " 設定輸出後空一格且不換行。
而內層迴圈執行完後，外層迴圈則執行 print()，這會在下次進入內層迴圈前換行輸出。

控制 for 迴圈

break：若需要根據條件來提前結束迴圈時可以使用，當某條件成立時，可以立即跳出迴圈。
continue：可以讓迴圈暫時跳過當次的執行，直接進入下一次的迴圈。

應用

• break 應用：i在不同條件下進行迴圈，遇到數字5時，使用 break 讓迴圈終止執行。

上述在第一個迴圈的測試中，當碰到迴圈元素是5時，迴圈將終止，所以只有列出"1, 2, 3, 4,"元素。
在第二個迴圈的測試中，因為這個迴圈是以 step=2 的方式遍歷 0~11，其中本來就不會有5，所以不受條件影響，整個迴圈可以正常執行到結束。

• continue 應用：列出從 1 到 20 的所有整數，但使用 continue 跳過 5 的倍數。

當進入 if 條件並判斷為 True（number 是 5 的倍數時），會執行 continue 跳過目前迴圈的其餘部分，直接進入下一次的迴圈，因此 print(number) 不會執行，像 5、10、15、20 這些數字不會被輸出。
若 number 不是 5 的倍數，if 條件不成立，程式將執行 print(number) 輸出目前的 number ，顯示所有非 5 的倍數的數字。

for-else 結構

for-else 是 Python 的一個特殊結構，它在 for 迴圈正常執行完後，會執行 else 部分的程式碼。這個結構常用於質數測試等情境中，如果迴圈內沒有 break 跳出迴圈，則執行 else 區塊的程式碼。

一起來看看今天最後的應用!質數測試程式：如果輸入的數字是質數則輸出是質數，否則輸出不是質數。

這題的難點在於將 for 迴圈放在 else 更適合處理，因為 2 是明確的質數，直接用 if 條件輸出即可。
接著是 for 迴圈的範圍設置。由於每個數都有 1 和自身作為因數，這部分不需判斷。因此只需檢查 2 到 num-1 的數字，如果 num 能被其中的數整除，代表它有其他公因數，就不是質數，迴圈也可立即中止。
相反的，若無法整除，表示 2 到 num-1 間無其他公因數，此數即為質數。

第二個 else 與 for 迴圈相關，只有在迴圈完整執行並未觸發 break 時才會執行；若執行了 break，第二個 else 則不會運行。

結語

學完迴圈之後，我覺得這個概念非常實用。以前在做重複動作的時候，總是要一行一行的寫出來，既麻煩又容易出錯，但迴圈讓我可以用幾行簡單的程式碼來處理大量的數據，大大提升了效率><

反思一下，剛開始接觸迴圈時覺得它好像很難懂，特別是巢狀迴圈，經常會搞混內外層迴圈的執行順序。但是在我經過了幾次的練習後，還學會了搭配 break 和 continue 來調整迴圈的執行邏輯，才發現原來可以這麼精準的控制程式運作

最後想說，學會迴圈真的讓我看待程式邏輯的方式有了很大的改變。它不僅幫助我優化程式的結構，也讓我對「自動化」有了更多的理解和體會~