在Python編程語言中，循環是一個非常重要的概念，可以幫助我們在代碼中重復執行某些操作。Python支持兩種主要的循環結構：for 循環和 while 循環。

1. for 循環

for 循環用于遍歷一個序列（如列表、元組、字符串）或其他可迭代對象（如字典、集合）。它的基本語法如下：

for variable in iterable:# 執行代碼塊

其中，variable 是一個變量，它將在每次迭代中被賦予 iterable 中的下一個值，iterable 是一個可迭代對象。以下是一些示例：

示例 1：遍歷列表

fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
for fruit in fruits:print(fruit)

輸出：

apple
banana
cherry

示例 2：遍歷字符串

for char in 'hello':print(char)

輸出：

h
e
l
l
o

示例 3：使用 range() 函數

range() 函數用于生成一個數值序列。它通常與 for 循環一起使用。基本語法如下：

for i in range(start, stop, step):# 執行代碼塊

• start：序列的起始值，默認為0。
• stop：序列的結束值（不包含在序列中）。
• step：步長，默認為1。

示例：

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

輸出：

0
1
2
3
4

示例 4：遍歷字典

student = {'name': 'John', 'age': 25, 'courses': ['Math', 'CompSci']}
for key, value in student.items():print(f'{key}: {value}')

輸出：

name: John
age: 25
courses: ['Math', 'CompSci']

示例 5：嵌套 for 循環

matrix = [[1, 2, 3],[4, 5, 6],[7, 8, 9]
]for row in matrix:for item in row:print(item, end=' ')print()

輸出：

1 2 3 
4 5 6 
7 8 9 

2. while 循環

while 循環在給定的條件為真時，重復執行目標語句。它的基本語法如下：

while condition:# 執行代碼塊

其中，condition 是一個表達式，當其為真時，執行代碼塊。下面是一些示例：

示例 1：簡單 while 循環

i = 0
while i < 5:print(i)i += 1

輸出：

0
1
2
3
4

示例 2：用戶輸入

user_input = ''
while user_input.lower() != 'exit':user_input = input('Enter something (type "exit" to quit): ')print(f'You entered: {user_input}')

示例 3：無限循環和 break

while True:user_input = input('Enter something (type "exit" to quit): ')if user_input.lower() == 'exit':breakprint(f'You entered: {user_input}')

示例 4：continue 語句

i = 0
while i < 10:i += 1if i % 2 == 0:continueprint(i)

輸出：

1
3
5
7
9

3. for 循環和 while 循環的區別

• 使用場景：for 循環通常用于遍歷固定長度的序列，而 while 循環適用于未知長度的循環或需要在滿足特定條件時終止的循環。
• 可讀性：for 循環通常更簡潔，更易讀，尤其是在處理序列時。while 循環在處理復雜條件時更靈活。
• 性能：在許多情況下，for 循環的性能可能稍好，因為它們在許多情況下可以更有效地進行優化。

4. 循環中的常見問題

無限循環

無限循環是指循環條件永遠為真的循環。通常是由于條件未正確更新導致的。示例：

i = 0
while i < 5:print(i)# 缺少 i += 1，導致 i 永遠為 0

break 和 continue

• break：立即終止循環。
• continue：跳過當前迭代，繼續下一次迭代。

示例：

for i in range(10):if i == 5:breakprint(i)for i in range(10):if i % 2 == 0:continueprint(i)

嵌套循環中的 break

在嵌套循環中使用 break 只會終止內層循環。示例：

for i in range(3):for j in range(3):if j == 1:breakprint(f'i={i}, j={j}')

輸出：

i=0, j=0
i=1, j=0
i=2, j=0

循環與條件語句結合

for i in range(1, 11):if i % 2 == 0:print(f'{i} 是偶數')else:print(f'{i} 是奇數')

輸出：

1 是奇數
2 是偶數
3 是奇數
4 是偶數
5 是奇數
6 是偶數
7 是奇數
8 是偶數
9 是奇數
10 是偶數

5. 實踐案例

案例 1：計算列表中所有元素的和

numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
total = 0
for num in numbers:total += num
print(f'列表元素的和為: {total}')

案例 2：找出列表中的最大值

numbers = [3, 41, 12, 9, 74, 15]
max_num = numbers[0]
for num in numbers:if num > max_num:max_num = num
print(f'列表中的最大值是: {max_num}')

案例 3：使用 while 循環實現猜數字游戲

import randomsecret_number = random.randint(1, 100)
guess = None
attempts = 0while guess != secret_number:guess = int(input('猜一個 1 到 100 之間的數字: '))attempts += 1if guess < secret_number:print('猜低了')elif guess > secret_number:print('猜高了')else:print(f'恭喜你，猜對了！你一共猜了 {attempts} 次。')

案例 4：生成乘法表

for i in range(1, 10):for j in range(1, 10):print(f'{i} x {j} = {i * j}', end='\t')print()

輸出：

1 x 1 = 1	1 x 2 = 2	1 x 3 = 3	1 x 4 = 4	1 x 5 = 5	1 x 6 = 6	1 x 7 = 7	1 x 8 = 8	1 x 9 = 9	
2 x 1 = 2	2 x 2 = 4	2 x 3 = 6	2 x 4 = 8	2 x 5 = 10	2 x 6 = 12	2 x 7 = 14	2 x 8 = 16	2 x 9 = 18	
3 x 1 = 3	3 x 2 = 6	3 x 3 = 9	3 x 4 = 12	3 x 5 = 15	3 x 6 = 18	3 x 7 = 21	3 x 8 = 24	3 x 9 = 27	
4 x 1 = 4	4 x 2 = 8	4 x 3 = 12	4 x 4 = 16	4 x 5 = 20	4 x 6 = 24	4 x 7 = 28	4 x 8 = 32	4 x 9 = 36	
5 x 1 = 5	5 x 2 = 10	5 x 3 = 15	5 x 4 = 20	5 x 5 = 25	5 x 6 = 30	5 x 7 = 35	5 x 8 = 40	5 x 9 = 45	
6 x 1 = 6	6 x 2 = 12	6 x 3 = 18	6 x 4 = 24	6 x 5 = 30	6 x 6 = 36	6 x 7 = 42	6 x 8 = 48	6 x 9 = 54	
7 x 1 = 7	7 x 2 = 14	7 x 3 = 21	7 x 4 = 28	7 x 5 = 35	7 x 6 = 42	7 x 7 = 49	7 x 8 = 56	7 x 9 = 63	
8 x 1 = 8	8 x 2 = 16	8 x 3 = 24	8 x 4 = 32	8 x 5 = 40	8 x 6 = 48	8 x 7 = 56	8 x 8 = 64	8 x 9 = 72	
9 x 1 = 9	9 x 2 = 18	9 x 3 = 27	9 x 4 = 36	9 x 5 = 45	9 x 6 = 54	9 x 7 = 63	9 x 8 = 72	9 x 9 = 81	

案例 5：統計字符串中每個字符的出現頻率

text = 'hello world'
char_count = {}for char in text:if char in char_count:char_count[char] += 1else:char_count[char] = 1for char, count in char_count.items():print(f'{char}: {count}')

輸出：

h: 1
e: 1
l: 3
o: 2: 1
w: 1
r: 1
d: 1

循環結構是Python編程中的基本概念，for 循環和 while 循環各有其適用場景和優勢。for 循環適用于遍歷已知長度的序列，而 while 循環則在處理需要滿足特定條件時特別有用。理解并掌握這兩種循環的用法，可以大大提高代碼的可讀性和效率。