Python 自學第五天：if 判斷式、for 迴圈和 while 迴圈

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Python 不像其他的程式語言，使用 {} 表示包圍住的範圍是一個區塊。Python 的特色是使用縮排來表示區塊。因此在 if 判斷式、for 迴圈、while 迴圈和定義函式時，縮排就非常重要。

判斷式

當判斷的結果為真時，執行 A 區塊的程式碼。當判斷的結果為假時，執行 B 區塊的程式碼。

if 判斷式

如何使用 if 判斷式來控制流程？語法如下：

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if 判斷式: # 記得加冒號 :
    # 如果判斷式為 True，會執行此區塊的程式碼
    # ...
else:     # 記得加冒號 :
    # 如果判斷式為 False，會執行此區塊的程式碼
    # ...

if 和 else 該行結尾記得加冒號 :。

程式語言中，判斷式是使用 >、>=、<=、<、== 和 != 比較運算子，來比較左右兩邊的值。比較完的結果，使用布林值的 True 或 False 表示。

注意，在程式中一個等號 = 表示將右邊的值賦予左邊的變數。
兩個等號 == 表示判斷左邊的值是否等於右邊的值，例：

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a, b = 1, 3 # 為多個變數依序賦值
print(a == b)
# False # 因為 a 不等於 b

直接看例子：

從 2-5 行是一個 if-else 區塊。程式會先執行 if 區塊 的第一行，判斷 x 的值是否小於 10。

  • 如果 x 的值真的小於 10，判斷結果為布林值 True，則執行 if 區塊 裡面的程式碼，執行完畢後，跳過 else 區塊，結束整個 if-else 區塊。
  • 如果 x 的值沒有小於 10，判斷結果為布林值 False，則跳過 if 區塊 的程式碼，進入 else 區塊，執行裡面的程式碼，執行完畢後，結束整個 if-else 區塊。

因此上圖中，因為 x = 5，判斷結果為 True，則執行 if 區塊 中的程式碼，最後輸出 x 小於 10, x = 5。

試試看，修改一下 x 的大小。

如果 x = 10，判斷結果為 False，則執行 else 區塊 中的程式碼，最後輸出 x 大於或等於 10, x = 10，如下圖：

如果 x = 20，判斷結果為 False，則執行 else 區塊 中的程式碼，最後輸出 x 大於或等於 10, x = 20，如下圖：

另外還有這種寫法：

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if 判斷式 1:
    # 判斷式 1 為 True
    # 會執行此區塊的程式碼
elif 判斷式 2:
    # 判斷式 1 為 False
    # 判斷式 2 為 True
    # 會執行此區塊的程式碼
elif 判斷式 3:
    # 判斷式 1~2 為 False
    # 判斷式 3 為 True
    # 會執行此區塊的程式碼
else:
    # 判斷式 1~3 為 False
    # 會執行此區塊的程式碼

if、elif 和 else 該行結尾記得加冒號 :。

在所有 if 判斷式中，最後的 else 區塊 都可以不加，表示當所有的判斷式都為 False 時，不執行任何程式碼，結束 if 判斷式。

switch 判斷式

Python 3 目前沒有 switch 判斷式。

迴圈

使用者可以運用簡單幾行的語法，使該區塊程式碼重複執行多次。

for 迴圈

for 迴圈 中會有一個 變數，依序是列表中的元素或字串裡的字母，疊代完畢後結束 for 迴圈。

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for 變數 in 列表或字串:    # 記得加冒號 :
    # 執行此區塊的程式碼
    # ...

例如：

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for x in ["Java", "C++", "JS", "Python"]:
    print(f"I will use {x}")
    
# 輸出結果：
# I will use Java
# I will use C++
# I will use JS
# I will use Python

1-2 行是一個 for 迴圈區塊。程式會先執行 for 區塊 的第一行，讓 x = "Java"，然後執行區塊中的程式碼。結束後，再回到 for 區塊 的第一行，讓 x = 下一個資料，再執行區塊中的程式碼。直到列表最後一個元素，並且結束 for 迴圈區塊。

我們也經常會使用 range() 這個函式，產生一連串的數字列表。

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range(6)          # 產生 0~6(不包含) 的列表 [0, 1, 2, 3, 4, 5]
range(5, 10)      # 產生 5~10(不包含) 的列表 [5, 6, 7, 8, 9]
range(1, 25, 3)   # 產生 1~25(不包含)，間隔為 3 的列表 [1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22]

可以寫成這樣：

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sum = 0
for i in range(11):
    sum = sum + i
print(sum)

# 55   # 0+1+2+...+9+10 = 55

使用 range(11) 產生 [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] 列表，計算 1~10 的總和。程式執行步驟如下：

  1. 程式從 for 區塊 第一行 (line 2) 開始，i = 0。
  2. 執行 line 3 程式，sum + i = 0 + 0 = 0 指派給左邊的變數 sum，此時 sum 的值從 0 變成 0。第一次 for 區塊 結束。
  3. 回到 line 2，i = 1。
  4. 執行 line 3，sum + i = 0 + 1 = 1 指派給左邊的變數 sum，此時 sum 的值從 0 變成 1。第二次 for 區塊 結束。
  5. 回到 line 2，i = 2。
  6. 執行 line 3，sum + i = 1 + 2 = 3 指派給左邊的變數 sum，此時 sum 的值從 1 變成 3。第三次 for 區塊 結束。

…重複多次後

  1. 回到 line 2，i = 10。
  2. 執行 line 3，sum + i = 45 + 10 = 55 指派給左邊的變數 sum，此時 sum 的值從 45 變成 55。第十一次 for 區塊 結束。
  3. for 迴圈 結束。印出 sum 的值。

while 迴圈

當判斷的結果為真時，就會重複執行程式碼，直到判斷的結果為假時，結束 while 迴圈。

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# 通常會在 while 上方，給判斷式中的變數一個初始值
while 判斷式:       # 記得加冒號 :
    # 判斷式為 True，會執行此區塊的程式碼
    # 對判斷式中的變數，做一些修改

設計迴圈時，要讓判斷式有出現 False 的機會，否則會進入無窮迴圈，程式無法停止。

上面計算 1~10 總和的語法，也可以表達成如下：

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i = 0
sum = 0
while i <= 10:
    sum = sum + i
    i = i + 1
print(sum)

# 55

每執行一次 while 區塊，i 都會遞增，並且在下一輪時，與 sum 相加，直到 i = 11 時，判斷式結果為 False，結束 while 迴圈。印出 sum 的值。

do-while 迴圈

Python 3 目前沒有 do-while 迴圈。

break、continue 的使用

break 出現在迴圈的區塊裡時，表示強制結束迴圈。

continue 出現在迴圈的區塊裡時，表示強制結束該次迴圈，不執行剩下的程式碼，重新開始新的一輪。

如下的程式碼中，break 寫在 line 4~8 的 while 迴圈 中，當 break 被執行時，強制結束 line 4~8 這個 while 迴圈，執行第十行 print(sum)：

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i = 0
sum = 0

while i <= 10:
    if i == 5: # 當 i 的值為 5 時
        break  # 結束 break 外層的這個迴圈
    sum = sum + i
    i = i + 1

print(sum)

# 10   # 0+1+2+3+4 = 10

如下的程式碼中，continue 寫在 line 4~9 的 while 迴圈 中，當 continue 被執行時，強制結束剩下的程式碼 (line 8~9) ，進入新的一輪 while 迴圈判斷：

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i = 0
sum = 0

while i <= 10:
    if i % 2 == 0: # 當 i 是偶數時 (i 除以 2 的餘數為 0)
        i = i + 1  # i 加 1
        continue   # 結束該次迴圈，重新開始新的一輪
    sum = sum + i
    i = i + 1

print(sum)

# 25   # 0+1+3+5+7+9 = 25

break 搭配 else 的使用

通常使用 break 時，迴圈可以搭配 else 使用：

  • 如果 break 被執行時，強制結束 line 4~11 這個 while 迴圈，不會進入 else 區塊 執行程式。
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i = 0
sum = 0

while i <= 10:
    if i == 5:     # 當 i 的值為 5 時
        print(f"i = 5 時結束迴圈。sum = {sum}")
        break      # 結束 break 外層 line 4~11 這個迴圈
    sum = sum + i
    i = i + 1
else:
    print(f"i = 10 時結束迴圈。sum = {sum}")

# 10   # 0+1+2+3+4 = 10
  • 如果是一般正常結束迴圈，如下，i = 10 時 while 判斷式為 False，迴圈正常結束，會進入 else 區塊 執行程式。
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i = 0
sum = 0

while i <= 10:
    if i == 25:    # 當 i 的值為 25 時
        print(f"i = 25 時結束迴圈。sum = {sum}")
        break      # 結束 break 外層 line 4~11 這個迴圈
    sum = sum + i
    i = i + 1
else:
    print(f"i = 10 時結束迴圈。sum = {sum}")

# 55   # 0+1+2+...+9+10 = 55

參考資料：
彭彭的課程：Python 流程控制 - if 判斷式
彭彭的課程：Python 流程控制 - 迴圈基礎，while 迴圈、for 迴圈
彭彭的課程：Python 流程控制 - 迴圈進階控制，break、continue、else 命令