Почему мне не нужно определять переменную в цикле for с помощью range(), но мне нужно в цикле while в Python?

В python в большинстве случаев нет необходимости определять/объявлять переменные.

Правило состоит в том, что если вы записываете (назначаете) переменную, то эта переменная является локальной переменной функции; если вы только читаете его вместо этого, то это глобальный.

Переменные, назначенные на верхнем уровне (вне любой функции), являются глобальными... например:

x = 12     # this is an assignment, and because we're outside functions x
           # is deduced to be a global

def foo():
    print(x)     # we only "read" x, thus we're talking of the global

def bar():
    x = 3        # this is an assignment inside a function, so x is local
    print(x)     # will print 3, not touching the global

def baz():
    x += 3       # this will generate an error: we're writing so it's a
                 # local, but no value has been ever assigned to it so it
                 # has "no value" and we cannot "increment" it

def baz2():
    global x     # this is a declaration, even if we write in the code
                 # x refers to the global
    x += 3       # Now fine... will increment the global

Оператор for — это просто цикл, который записывает в переменную: если объявление отсутствует, переменная будет считаться локальной; если есть объявление global или nonlocal, то используемая переменная будет иметь соответствующую область видимости (nonlocal используется для записи в локальную переменную объемлющей функции из кода во вложенной функции: в Python это используется не очень часто).

Ну, for — это специальный оператор, который автоматически определяет переменную для вас. Было бы излишним требовать от вас объявления переменной заранее.

while — это конструкция цикла общего назначения. Условие для оператора while даже не должно включать переменную; Например

while True: 

или

while my_function() > 0:

Если вы используете другие языки программирования, такие как C, C++ или Java, не путайте for in с циклом Python.

В python цикл for in выбирает один элемент из списка элементов и что-то делает с помощью выбранного элемента.

For Loop повторяет каждый элемент из списка до заданного диапазона. Поэтому нет необходимости в какой-либо переменной для проверки условия.

Пока Цикл повторяется до тех пор, пока заданное условие не станет истинным. Здесь нам нужна некоторая переменная или значение для проверки условия, поэтому перед циклом используется переменная num.

Циклы Python for присваивают переменную и позволяют вам ее использовать. Мы можем преобразовать цикл for в цикл while, чтобы понять, как на самом деле Python это делает (подсказка: он использует итерации!):

iterator = iter(iterable)  # fresh new iterator object
done = False
while not done:
    try:
        item = next(iterator)
    except StopIteration:
        done = True
    else:
        # inside code of a for loop, we can use `item` here
        pass

Я хотел бы подойти к этому вопросу с несколько иной точки зрения.

Если мы посмотрим на официальная спецификация грамматики Python, то увидим, что (приблизительно) оператор while принимает test, а оператор for принимает exprlist и testlist.

Таким образом, концептуально мы можем понять, что оператору while нужна одна вещь: выражение, которое он может многократно вычислять.

С другой стороны, оператору for требуется два: набор выражений для оценки, а также ряд имен для привязки результатов этих оценок.

Имея это в виду, имеет смысл, что оператор while не будет автоматически создавать временную переменную, поскольку он также может принимать литералы. И наоборот, оператор forдолжен связывается с некоторыми именами.

(Строго говоря, с точки зрения грамматики Python допустимо помещать литерал там, где вы ожидаете имя в выражении for, но контекстуально это не имеет смысла, поэтому язык запрещает это.)