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• Python 循環嵌套及用法

Python 循環嵌套及用法

Python 不僅支持 if 語句相互嵌套，while 和 for 循環結構也支持嵌套。所謂嵌套（Nest），就是一條語句裡面還有另一條語句，例如 for 裡面還有 for，while 裡面還有 while，甚至 while 中有 for 或者 for 中有 while 也都是允許的。

當 2 個（甚至多個）循環結構相互嵌套時，位於外層的循環結構常簡稱為外層循環或外循環，位於內層的循環結構常簡稱為內層循環或內循環。

循環嵌套結構的代碼，Python 解釋器執行的流程為：

1. 當外層循環條件為 True 時，則執行外層循環結構中的循環體；
2. 外層循環體中包含了普通程序和內循環，當內層循環的循環條件為 True 時會執行此循環中的循環體，直到內層循環條件為 False，跳出內循環；
3. 如果此時外層循環的條件仍為 True，則返回第 2 步，繼續執行外層循環體，直到外層循環的循環條件為 False；
4. 當內層循環的循環條件為 False，且外層循環的循環條件也為 False，則整個嵌套循環才算執行完畢。

循環嵌套的執行流程圖如下圖所示：

下面程序演示了 while-for 嵌套結構：

i = 0
while i<10:
for j in range(10):
print("i=",i," j=",j)
i=i+1

由於程序輸出結果篇幅太長，讀者可自行拷貝代碼並執行，觀察其執行結果。

可以看到，此程序中運用了嵌套循環結構，其中外循環使用的是 while 語句，而內循環使用的是 for 語句。程序執行的流程是：

1. 一開始 i=0，循環條件 i<10 成立，進入 while 外循環執行其外層循環體；
2. 從 j=0 開始，由於 j <10 成立，因此進入 for 內循環執行內層循環體，直到 j=10 不滿足循環條件，跳出 for 循環體，繼續執行 while 外循環的循環體；
3. 執行 i=i+1 語句，如果 i<10 依舊成立，則從第 2 步繼續執行。直到 i<10 不成立，則此循環嵌套結構才執行完畢。

根據上面的分析，此程序中外層循環將循環 10 次（從 i=0 到 i=9），而每次執行外層循環時，內層循環都從 j=0 循環執行到 j=9。因此，該嵌套循環結構將執行 10*10 = 100 次。

嵌套循環執行的總次數 = 外循環執行次數 * 內循環執行次數

事實上，if 語句和循環（while、for）結構之間，也可以相互嵌套，舉個例子：

i = 0
if i<10:
for j in range(5):
print("i=",i," j=",j)

程序執行結果為：

i= 0 j= 0
i= 0 j= 1
i= 0 j= 2
i= 0 j= 3
i= 0 j= 4

需要指明的是，上面程序演示的僅是 2 層嵌套結構，其實 if、while、for 之間完全支持多層（ ≥3 ）嵌套。例如：

if ...:
while ...:
for ...:
if ...:
...

也就是說，只要場景需要，判斷結構和循環結構之間完全可以相互嵌套，甚至可以多層嵌套。