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# While 與 For 迴圈

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# 前言

在寫程式的時候，我們一定會遇到需要重複執行某條或某些指令的時候。這時候我們就需要利用循環結構。 Python中要建立循環結構有兩種方法，一種是 For 迴圈，另一種是 While 迴圈。

# For 迴圈

如果我們事先知道某件事情要做幾次，那我們可以使用 For 迴圈，舉個例子，我們現在要把 1~100 的數字全部加起來，因此「加法」這個動作就需要做100次：

sum = 0

for number in range(1,101,1):
    sum += number

print(sum)
print(number)

我們可以利用上例來知道 For 迴圈的語法，首先會有一個關鍵字 `for` ， `for` 的後方會接一個變數，我這邊取叫 number ，變數的後方要有關鍵字 `in` ， `in` 的後方要接一個容器(後面會講什麼是容器)，或者是一個範圍，上例中接的是範圍，會有關鍵字 `range()`， `range()` 括號內會有三個數字，它們代表的意義由左至右分別為 「前方的變數要從多少開始」、「前方的變數如果將等於多少時要終止程式」、「前方的變數每執行一次迴圈後要加多少」，以上例來講，我們要從一加到一百，所以數字要從一開始，到一百的時候就結束(所以要填101)，每次數字會加一，因此括號內填的是(1,101,1)。

For 迴圈後方記得也要有冒號，而冒號後會接一塊代碼塊，代碼塊的內容代表每執行一次迴圈要做什麼事情，以上例來說就是 `sum += number`。

另外 `range()` 的前後兩項有預設值，分別是 0 和 1，也就是說，如果我們「每次結束迴圈，變數都加一」，那我們第三格就可以省略不寫，同理，如果變數是從 0 開始算起，那我們也可以省略不寫。 但要注意一下順序，如果第三項並不是預設值，那第一項就不能省略。

我們再來看一個例子，假設我們要把 1~100 的偶數都加起來，那我們可以這樣做：

sum = 0

for number in range(0,101,2):
    sum += number
    
print(sum)
print(number)

當然我們也可以利用上一章學到的 If判斷句 來寫：

sum = 0

for number in range(1,101):
    if(number%2 == 0):
        sum += number
        
print(sum)
print(number)

那上下兩種寫法哪種比較好呢? 答案是上面那種，原因是因為下面的迴圈執行了 100 次，但上面的只有 50 次。

# While 迴圈

那如果我們不曉得需要循環幾次，我們可以使用 While迴圈，假設我們要寫一個猜數字的遊戲，電腦隨機出一個數字，而我們需要輸入數字，並且要根據我們輸入的值提供提示(太大了，太小了)，如果玩家猜中了數字，電腦會告訴他猜中了，還有他猜了幾次：

import  random 

answer  =  random.randint ( 1 ,100 )
counter  =  0 

while (True) :

    counter  +=  1 
    number  =  int ( input ( '請輸入: ' ))
    if  number  <  answer :
        print ( '大一點' )
    elif  number  >  answer :
        print ( '小一點')
    else :
        print ( '恭喜你猜對了!' )
        break 

print ( "你總共猜了",counter,"次" )

在這邊我們引入了函式庫 `random` ，這個函式庫包含了許多用來模擬隨機的函式，因為我們現在電腦要隨機出一個數字，所以會用到這個函式庫。 在第三行我們可以看到有個函式 `random.randint(1,100)` 可以看見括號內傳了兩個數字進去，前者代表我們最小值，後者代表了最大值，這個函式的功能就是隨機出一個位於最小值與最大值內的數字，因此這行程式碼就會隨機產生一個 1~100 的數字，然後賦值給 `answer` 。

下方就是這小節的重點， While迴圈。 它會有一個關鍵字 `while` ，後面會接一個布林值或者一個可以回傳布琳值的判斷式，括號是可加可不加的，如果回傳 `true` 那程式便會進到迴圈，否則會跳過這個迴圈。

而上例迴圈中的最後還出現了一個新東西叫做 `break` ，這個迴圈的另一個關鍵字，它也可以用在 `for迴圈` ，它的用途跳出迴圈，當程式讀到 `break` 時便會從迴圈出來，繼續讀迴圈後的程式

# 巢狀迴圈

和 If 一樣， While 與 For 迴圈也可以有巢狀迴圈，也就是說可以在迴圈裡面再寫一個迴圈，例如我們要寫一個九九乘法表：

for i in range(1,10):
    for j in range(1,10):
        print(f"{i*j:>4}",end="")
    print()

註：上方的 end 代表這行印完後要再印什麼，因為 `python` 預設的 `print()` 包含了自動換行，為了讓它不要換行，我們需要在後方加上 `end=""` ，代表這行印完後什麼都不要做，然後再手動換行。

另外，不要忘記，無論是 `For` 還是 `While`，他們都是迴圈，因此是可以互通的，也就是說，用 `For`迴圈做得到的事，用 `While` 一定也可以做到，但差別就在好不好寫而已。

# 練習

### 練習1：蓋出輸入層數的星星塔
> 輸入一個層數，並且蓋出相對層數的星星塔， ex：

 輸入：5
 輸出：
     *
    ***
   *****
  *******
 *********

參考解答：

n = int(input("> "))

for i in range(n):
    print( " "*(n-1-i) + "*"*(1+2*i) )

### 練習2：印出 1~100內 的質數
> 提示：質數的特性就是它只能被自己和1整除

參考解答：

for number in range(1,101):
    is_prime = False

    for i in range(1,number):
        if(number%i == 0 and i != 1):
            break
        if(i == number-1):
            is_prime = True

    if(is_prime):
        print(number," 是質數")    

### 練習3：輸入數字，判斷是不是質數，輸入 -1 時才結束程式，並告訴使用者共輸入了幾次
> 提示：結合 While 與 For 迴圈 來做

counter = 0

while (True):
    n = int(input("> "))
    counter += 1
    is_prime = False

    if(n == -1):
        print("您總共輸入了", counter, "次")
        print("謝謝使用!")
        break

    for i in range(1,n):
        if(n%i == 0 and i != 1):
            print(n,"不是質數")
            break
        elif(i == n-1):
            is_prime = True

    if(is_prime):
        print(n,"是質數")

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