Чтобы приступить к использованию циклов, нужно узнать, что они собой представляют, на что способны и зачем нужны в сценариях. Цикл - это блок кода, позволяющий повторять выполнение некоторых действий (инструкций) определенное количество раз. Каждое отдельное исполнение (одно или более повторений) последовательности инструкций в цикле называется - итерация .
Каждый цикл состоит из двух основных частей. Первая определяет, когда должно быть остановлено исполнение цикла. Вторая - собственно фрагмент программного кода, выполняющий необходимые действия, который может состоять из одной единственной инструкции или из нескольких инструкций, заключенных в фигурные скобки.
Программный код цикла исполняется до тех пор, пока условное выражение цикла возвращает значение TRUE . Чтобы избежать бесконечного цикла, который будет крутиться вечно, код тела цикла должен заставить условное выражение в определенный момент вернуть значение FALSE . Когда это произойдет, работа цикла прекратится, и исполнение продолжится со строки кода, расположенной непосредственно после цикла.
Цикл while
Цикл while является простейшим видом цикла в PHP. Его синтаксис:
Ниже приводится пример цикла while , тело которого исполняется 10 раз:
\n"; $num++; } ?>
Перед началом цикла значение переменной $num устанавливается равным 1 (значение может быть любым). Это называется инициализацией переменной-счетчика. Каждый раз, когда исполняется тело цикла, с помощью инкремента $num++ значение переменной $num увеличивается на единицу. Значение выражения ($num <= 10) проверяется каждый раз перед итерацией цикла. После десяти итераций условное выражение вернет значение FALSE (так как значение переменной $num уже будет не меньше или равно 10) и работа цикла прекратится. В том случае, если условное выражение while будет равно FALSE с самого начала, тело цикла ни разу не будут выполнено.
Большинство циклов имеют переменные-счетчики, аналогичные $num . Чаще всего в качестве счетчиков цикла выступают переменные с именами i, j и k , хотя для того чтобы сделать программный код более понятным, следует давать счетчикам более наглядные имена.
Цикл do while
Цикл do while очень похож на цикл while , с тем отличием, что условное выражения проверяется в конце итерации, а не в начале. Синтаксис этого цикла:
Между циклом do while и обычным циклом while имеется два отличия. Во-первых, цикл do while требует как ключевого слова do (для отметки начала цикла), так и ключевого слова while (для отметки конца цикла и указания условия). Во-вторых, в отличие от цикла while , цикл do while завершается точкой с запятой. Данная разновидность цикла полезна, когда тело цикла должно быть исполнено хотя бы один раз, независимо от значения условного выражения.
Попробуем выполнить те же самые действия, что и в предыдущем примере:
\n"; $num++; } while ($num <= 10); ?>
Одним из важнейших инструментов в программировании являются циклы. Они полезны в случаях, когда нужно сделать что-то определённое кол-во раз.
Если будет такая задача, например, вывести на экран строку "всем привет" 1000 раз. То, без использования цикла, во первых это займёт много времени и во вторых, это будет смотреться не очень красиво. Поэтому циклы нужно знать на отлично , потому что они используются очень и очень часто.
В программировании существуют четыре цикла, это while, do-while, for и foreach . Каждый из них имеет свой синтаксис и каждый используется в определённых случаях.
Чаще всего используются циклы for и foreach, затем while, а цикл do-while встречается очень редко.
И начнём мы с цикла while.
Синтаксис цикла while следующий:
Сначала объявляем переменную i, которая является счётчиком и внутри цикла мы этот счётчик инкрементируем. Внутри круглых скобок пишем условие входа/выхода из цикла.
Замечание! Пишите условие выхода правильно, иначе может получиться бесконечный цикл и тогда скрипт зависнет . Такой цикл может получиться, если например, в условие выхода, напишем просто true.
Для примера выведем строку "Всем привет!" 10 раз.
Var i = 0; while(i "); i++; }
Переменная i, может начаться как с 0 так и с 1 или с другого любого числа.
Условие выхода является в тоже время и условием входа. Цикл работает следующим образом: Сначала проверяется если переменная i, меньше 10, и если условие истина, то мы входим в цикл, иначе, нет. В данном случае если переменная i будет равна 30, например, то цикл не выполнится, потому что 30 не меньше 10.
Зашли цикл, вывели строчку "Всем привет", инкрементировали счётчик и опять переходим к условию, где опять проверяем если значение переменной i, меньше 10, то мы входим в цикл, иначе выходим из него. И так происходит до того момента когда условие входа станет лож, то есть значение переменной i будет 10. 10 не меньше 10, поэтому мы уже не входим в цикл, а идём дальше.
Замечание! Не забудьте инкрементировать счётчик (i++), иначе опять же получится бесконечный цикл.
С циклом while разобрались, теперь перейдём к циклу do-while.
Синтаксис цикла do-while следующий:
Разница между циклом while и do-while состоит в том, что цикл do-while может выполниться хотя бы один раз, независимости от условия, тогда как у цикла while если условие лож, то он вообще не выполнится.
Замечание! Как и у цикла while, не забудьте инкрементировать счётчик i.
Перейдём к практике. Для примера посчитаем произведение чисел от 1 до 10.
Var i = 1; var production = 1; do{ production *= i; i++; }while(i
Результатом будет число 3628800. На первом шаге мы сразу вошли в цикл, несмотря на его условие, где выполнилось операция production *= i (это тоже самое что и production = production * 1). Потом инкрементируем счётчик. После инкрементации он имеет значение 2. И в конце проверяем условие, если значение счётчика меньше либо равно 10, то мы идём к следующей итерации цикла, иначе мы выходим из цикла и идём дальше.
Цикл for
Как я уже написал выше цикл for, встречается достаточно часто, поэтому его нужно знать очень хорошо.
Синтаксис цикла for следующий:
Для лучшего понимания решим простую задачу. Допустим нам нужно посчитать сумму чисел от 1 до 1000 с помощью цикла for.
Var summa = 0; for(var i = 1; i
Сохраняем документ, открываем его в браузере и видим, что результат равен 500500.
Замечание! Если в цикле находится только одни оператор, то фигурные скобки использовать необязательно.
Для демонстрации выведем на экран 5 раз, какую то строку, например " Здравствуйте! ".
For(var i = 1; i
Замечание! После выполнения цикла в переменной i, остаётся последнее значение.
Теперь решим задачу чуть по сложнее, например нам нужно вывести строку "Привет" 100 раз. И для того чтобы это все не вывелось в один ряд, то после каждой 10-ой итерации, перейдём на новую строку. И в конце выведем значение переменной i.
For(var i = 1; i <= 100; i++){
document.write("привет!");
if(i % 10 == 0) document.write("
");
}
document.write("
Переменная i = " + i + "
"); // i = 101Цикл foreach обычно используется для перебора объектов и массивов. Поэтому о нем я расскажу в статье описывающая работу с массивами.
Оператор break предназначен для того чтобы принудительно выйти из цикла.
Оператор continue позволяет прервать текущую итерацию цикла, и перейти к следующей.
Для лучшего понимания, тоже решим простую задачу. Допустим, мы хотим посчитать сумму нечётных чисел с 1 до 20. И когда дойдём до 15-ой итерации, то выйдем из цикла.
Var summa = 0;
for(var i = 1; i <= 20; i++){
//Пропускаем текущею итерацию цикла
if(i % 2 == 0) continue;
summa += i;
//Выходим совсем из цикла.
if(i == 15) break;
document.write(i + ". Итерация
");
}
document.write("
summa = " + summa + "
"); //summa = 64Сохраняем документ, открываем его в браузере и смотрим на результат.
Для тренировки попробуйте изменить написанный скрипт, таким образом, чтобы он посчитал сумму чётных чисел.
На этом заканчивается эта статья. Теперь Вы знаете синтаксис циклов while, do-while, for и как с ними работать . Также познакомились с операторами break и continue .
Циклы JavaScript обеспечивают многократное выполнение повторяющихся вычислений. Они оптимизируют процесс написания кода, выполняя одну и ту же инструкцию или блок инструкций, образующих тело цикла, заданное число раз (используя переменную-счётчик) или пока заданное условие истинно. Циклы выполняют обход последовательности значений. Однократное выполнение цикла называется итерацией .
На производительность цикла влияют количество итераций и количество операций, выполняемых в теле цикла каждой итерации.
В JavaScript существуют следующие операторы цикла:
1) for используется когда вы заранее знаете, сколько раз вам нужно что-то сделать;
2) for...in используется для обхода свойств объектов;
3) while используется когда вы не знаете, сколько раз нужно что-то сделать;
4) do...while работает аналогично с оператором while . Отличается тем, что do...while всегда выполняет выражение в фигурных скобках, по крайней мере один раз, даже если проверка условия возвращает false .
Типы циклов в JavaScript, управление циклом
1. Цикл for
Цикл for используется для выполнения итераций по элементам массивов или объектов, напоминающих массивы, таких как arguments и HTMLCollection . Условие проверяется перед каждой итерацией цикла. В случае успешной проверки выполняется код внутри цикла, в противном случае код внутри цикла не выполняется и программа продолжает работу с первой строки, следующей непосредственно после цикла.
Следующий цикл выведет на консоль строчку Hello, JavaScript! пять раз.
For (var i = 0; i < 5; i++) {
console.log(i + ": Hello, JavaScript!");
}
Рис. 1. Результат выполнения цикла for на консоли
1.1. Как работает цикл for
Цикл for состоит из трёх разных операций:
Шаг 1. инициализация var i = 0; — объявление переменной-счётчика, которая будет проверяться во время выполнения цикла. Эта переменная инициализируется со значением 0 . Чаще всего в качестве счётчиков цикла выступают переменные с именами i , j и k .
Шаг 2. проверка условия i < 5; — условное выражение, если оно возвращает true , тело цикла (инструкция в фигурных скобках) будет выполнено. В данном примере проверка условия идёт до тех пор, пока значение счётчика меньше 5 .
Шаг 3. завершающая операция i++ — операция приращения счётчика, увеличивает значение переменной var i на единицу. Вместо операции инкремента также может использоваться операция декремента.
По завершении цикла в переменной var i сохраняется значение 1 . Следующий виток цикла выполняется для for (var i = 1; i < 5; i++) { } . Условное выражение вычисляется снова, чтобы проверить, является ли значение счётчика i всё ещё меньше 5 . Если это так, операторы в теле цикла выполняются ещё раз. Завершающая операция снова увеличивает значение переменной на единицу. Шаги 2 и 3 повторяются до тех пор, пока условие i < 5; возвращает true .
1.2. Вывод значений массива
Чтобы вывести значения массива с помощью цикла for , нужно задействовать свойство массива length . Это поможет определить количество элементов в массиве и выполнить цикл такое же количество раз.
Приведённый ниже скрипт выведет на экран пять сообщений с названиями цветов:
Var flowers = ["Rose", "Lily", "Tulip", "Jasmine", "Orchid"]; for (var i = 0; i < flowers.length; i++){ alert(flowers[i] + " - это цветок."); }
Если значение свойства length не изменяется в ходе выполнения цикла, можно сохранить его в локальной переменной, а затем использовать эту переменную в условном выражении. Таким образом можно повысить скорость выполнения цикла, так как значение свойства length будет извлекаться всего один раз за всё время работы цикла.
Var flowers = ["Rose", "Lily", "Tulip", "Jasmine", "Orchid"], len = flowers.length; for (var i = 0; i
2. Цикл for...in
Циклы for...in используются для обхода свойств объектов, не являющихся массивами. Такой обход также называется перечислением . При обходе рекомендуется использовать метод hasOwnProperty() , чтобы отфильтровать свойства, которые были унаследованы от прототипа.
Для примера создадим объект с помощью литерала объекта.
Var user = {
name: "Alice",
age: 25,
country: "Russia"
};
for (var prop in user) {
console.log(prop + ": " + user);
}
Рис. 2. Результат выполнения цикла for...in на консоли
Предположим, что в сценарии до или после создания объекта user прототип объекта Object был расширен дополнительным методом clone() .
If (typeof Object.prototype.clone === "undefined") { Object.prototype.clone = function () {}; }
Так как цепочка наследования прототипа постоянно проверяется интерпретатором, то все объекты автоматически получают доступ к новому методу.
Рис. 3. Результат повторного выполнения цикла for...in на консоли
Чтобы избежать обнаружения этого метода в процессе перечисления свойств объекта user , используется метод hasOwnProperty() , который отфильтрует свойства прототипа.
Var user = {
name: "Alice",
age: 25,
country: "Russia"
};
if (typeof Object.prototype.clone === "undefined") {
Object.prototype.clone = function () {};
}
for (var prop in user) {
if (user.hasOwnProperty(prop)) {
console.log(prop + ": " + user);
}
}
Рис. 4. Результат перечисления свойств объекта с помощью метода hasOwnProperty()
3. Цикл while
Цикл while - цикл с предварительной проверкой условного выражения. Инструкция внутри цикла (блок кода в фигурных скобках) будет выполняться в случае, если условное выражение вычисляется в true . Если первая проверка даст результат false , блок инструкций не выполнится ни разу.
После завершения итерации цикла условное выражение опять проверяется на истинность и процесс будет повторяться до тех пор, пока выражение не будет вычислено как false . В этом случае программа продолжит работу с первой строки, следующей непосредственно после цикла (если таковая имеется).
Данный цикл выведет на экран таблицу умножения для числа 3:
Var i = 1;
var msg = "";
while (i < 10) {
msg+= i + " x 3 = " + (i * 3) + "
";
i++;
}
document.write(msg);
Рис. 5. Результат выполнения цикла while
4. Цикл do...while
Цикл do...while; проверяет условие продолжения после выполнения цикла. В отличие от цикла while , в do...while; тело цикла выполняется как минимум один раз, так как условие проверяется в конце цикла, а не в начале. Данный цикл используется реже, чем while , так как на практике ситуация, когда требуется хотя бы однократное исполнение цикла, встречается редко.
Var result = "";
var i = 0;
do {
i += 1;
result += i + " ";
} while (i < 5);
document.write(result);
Рис. 6. Результат выполнения цикла do...while
В следующем примере операторы внутри цикла выполняются один раз, даже если условие не выполняется.
Var i = 10; do { document.write(i + " "); i++; } while (i < 10);
5. Бесконечные циклы
При создании любого цикла можно создать бесконечный цикл, который никогда не завершится. Такой цикл может потенциально продолжать работать до тех пор, пока работает компьютер пользователя. Большинство современных браузеров могут обнаружить это и предложат пользователю остановить выполнение скрипта. Чтобы избежать создания бесконечного цикла, вы должны быть уверены, что заданное условие в какой-то момент вернёт false . Например, следующий цикл задаёт условие, которое никогда не возвращает ложь, так как переменная i никогда не будет меньше 10:
For (var i = 25; i > 10; i++) {
document.write("Это предложение будет выводиться бесконечно...
");
}
6. Вложенные циклы
Цикл внутри другого цикла называется вложенным . При каждой итерации цикла вложенный цикл выполняется полностью. Вложенные циклы можно создавать с помощью цикла for и цикла while .
For (var count = 1; count < 3; count++) {
document.write(count + ". Строка цикла
");
for (var nestcount = 1; nestcount< 3; nestcount++) {
document.write("Строка вложенного цикла
");
}
}
Рис. 7. Результат выполнения вложенного цикла for
7. Управление циклом
Циклом можно управлять с помощью операторов break; и continue; .
7.1. Оператор break;
Оператор break; завершает выполнение текущего цикла. Он используется в исключительных случаях, когда цикл не может выполняться по какой-то причине, например, если приложение обнаруживает ошибку. Чаще всего оператор break; является частью конструкции if .
Когда оператор break; используется без метки, он позволяет выйти из цикла или из инструкции switch . В следующем примере создаётся счётчик, значения которого должны изменяться от 1 до 99 , однако оператор break прерывает цикл после 14 итераций.
For (var i = 1; i < 100; i++) {
if (i == 15) {
break;
}
document.write(i);
document.write("
");
}
Рис. 8. Результат работы оператора break в цикле for
Для вложенных циклов оператор break; используется с меткой, с помощью которой завершается работа именованной инструкции. Метка позволяет выйти из любого блока кода. Именованной инструкцией может быть любая инструкция, внешняя по отношению к оператору break; . В качестве метки может быть имя инструкции if или имя блока инструкций, заключенных в фигурные скобки только для присвоения метки этому блоку. Между ключевым словом break; и именем метки не допускается перевод строки.
Outerloop:
for(var i = 0; i < 10; i++) {
innerloop:
for(var j = 0; j < 10; j++) {
if (j > 3) break; // Выход из самого внутреннего цикла
if (i == 2) break innerloop; // То же самое
if (i == 4) break outerloop; // Выход из внешнего цикла
document.write("i = " + i + " j = " + j + "
");
}
}
document.write("FINAL i = " + i + " j = " + j + "
");
7.2. Оператор continue;
Оператор continue; останавливает текущую итерацию цикла и запускает новую итерацию. При этом, цикл while возвращается непосредственно к своему условию, а цикл for сначала вычисляет выражение инкремента, а затем возвращается к условию.
В этом примере на экран будут выведены все чётные числа:
Var i;
for(i = 1; i <= 10; i++) {
if (i % 2 !== 0) {
continue;
}
document.write("
чётное число = " + i);
}
Рис. 9. Результат работы оператора continue в цикле for
Оператор continue; также может применяться во вложенных циклах с меткой.
Outerloop:
for (var i = 0; i ");
for (var j = 0; j ");
}
}
document.write("Все циклы выполнены"+"
");
Рис. 10. Результат работы оператора continue с меткой
Часто, при программировании задач, нужно, чтобы одна и та же последовательность команд выполнялась несколько раз. Такой процесс называется циклическим. Алгоритм, в котором определенная последовательность команд повторяется несколько раз с новыми входными данными называется циклическим.
Для реализации циклического процесса, в языках программирования применяются циклы. Язык программирования C/C++ имеет в наличии удобные для работы операторы цикла.
2. Виды операторов цикла в языке C++
В языке C++ существует 3 вида операторов цикла:
- цикл for ;
- цикл while с предусловием;
- цикл do…while с постусловием.
Каждый из операторов цикла имеет свои особенности применения. Любой из вышеприведенных операторов цикла может быть заменен другим.
3. Цикл for. Общая форма оператора цикла for
В языке C++ цикл for может иметь очень широкую реализацию и применение. Цикл for еще называется циклом с параметром.
Общая форма оператора цикла for :
for (инициализация ; выражение ; прирост ) { // ... }- инициализация – операция присваивания, в которой устанавливается начальное значение переменной цикла. Эта переменная есть счетчиком, который управляет работой цикла. Количество переменных, управляющих циклом for, может быть две и больше;
- выражение – условное выражение, в котором проверяется значение переменной цикла. На этом этапе определяется дальнейшее выполнение цикла;
- прирост – определяет, как будет изменяться значение переменной цикла после каждой итерации.
Цикл for выполняется до тех пор, пока значение выражение равно true. Как только значение выражение станет false, выполнение цикла прекращается и выполняется оператор, который следует за циклом for.
4. Примеры использования оператора цикла for
Пример 1. Найти сумму всех целых чисел от 100 до 300.
// сумма чисел от 100 до 300 int sum; int i; sum = 0; for (i = 100; i<=300; i++) sum = sum + i; // sum = 40200Пример 2. Дано натуральное число n . Вычислить сумму:
Фрагмент кода, который решает данную задачу.
// s = 1 + 1/2 + 1/3 + ... + 1/n int n; float s = 0; int i; // ввод значения n n = 4; for (i = 1; i<=n; i++) s = s + 1.0/i; // s = 2.08333В данном примере, чтобы получить вещественное значение, вместо числа 1 (целый тип) вводится число 1.0 (вещественный тип). Операция деления
дает вещественный результат.
Пример 3. Вычислить сумму
Фрагмент кода, который решает данную задачу.
В данном примере значение счетчика i в цикле for изменяется по убыванию. Это значение уменьшается на 1 в каждой итерации цикла. При решении подобных задач значение счетчика цикла должно изменяться от последнего к первому значению. В данном случае от 50 до 1.
В вычислениях использована функция Sqrt() из библиотеки Math.
5. Какие существуют варианты реализации цикла for ?
Цикл for может иметь несколько разновидностей реализации. Количество переменных, управляющих циклом for может быть одна, две и более.
В цикле for может отсутствовать любой из элементов заголовка цикла:
- инициализация;
- выражение;
- прирост.
Пример оператора цикла for , в котором есть 2 управляющие переменные. Найти значения произведения:
D = (1 + cos(9)) · (2 + cos(8)) · … · (9 + cos(1))
Фрагмент кода, который решает данную задачу.
// D = (1 + cos(9))*(2 + cos(8))* ... *(9 + cos(1)) int i, j; float d; d = 1; for (i = 1, j = 9; i<=9; i++, j--) d = d * (i + Math::Cos(j));В вышеприведенном фрагменте кода в цикле for используются две переменные, которые изменяют свое значение (i , j ).
6. Цикл while . Общая форма
Цикл while называется циклом с предусловием. Общая форма цикла while следующая:
while (выражение ) { // последовательность операторов // ... }где выражение – любое допустимое выражение в языке C++. Последовательность операторов выполняется до тех пор, пока условное выражение возвращает значение true . Как только выражение становится равным false , выполнение цикла while прекращается и управление передается следующему за циклом while оператору.
7. Примеры использования оператора цикла while
Пример 1. Дано вещественное число a . Найти такое наименьшее n , при котором
Соображения. В начале значение суммы есть меньше чем значение a . При прохождении каждой итерации значение суммы постепенно увеличивается. В какой-то момент (при каком-то значении n ) эта сумма станет выше значения a . Этот момент (значение n ) нужно зафиксировать. Для вычисления n , удобно подходит цикл while .
Фрагмент кода, который решает данную задачу.
float a; int n; float sum; // ввод значения a a = 2.2; n = 1; sum = 1.0/n; while (sum < a) { n++; sum = sum + 1.0/n; } // n = 5; sum = 2.283334Пример 2. Дано натуральное число. Определить количество цифр 3 в нем.
Фрагмент кода, который решает данную задачу.
// количество цифр 3 в числе int n; // заданное натуральное число int k; // количество цифр 3 в числе int t, d; // дополнительные переменные // ввод значения n n = 12343; t = n; // делаем копию из n k = 0; while (t>0) { d = t % 10; // выделить последнюю цифру if (d == 3) k++; t = t / 10; // уменьшить разрядность числа } // k = 2В данном примере, значение исходного числа будет делиться на 10 при каждой итерации. Таким образом, будет уменьшаться разрядность числа. На каждой итерации, с помощью операции % языка C++ берется остаток от деления на 10, то есть определяется последняя цифра числа. Если эта цифра равна 3, то счетчик k увеличивается на 1.
8. Общая форма оператора цикла do…while
Цикл do … while целесообразно использовать в случаях, когда итерацию нужно сделать хотя бы 1 раз. В отличие от циклов for и while , в цикле do…while условие проверяется при выходе из цикла (а не при входе в цикл). Цикл do…while еще называется циклом с постусловием.
Общая форма оператора цикла do…while :
do { // последовательность операторов // ... } while (выражение );где выражение – условное выражение, в котором проверяется значение переменной цикла. На этом этапе определяется дальнейшее выполнение цикла.
Фигурные скобки в этом цикле необязательны.
Цикл работает следующим образом. Сначала происходит выполнение тела цикла. Потом проверяется значение выражение (условное выражение). Если значение выражение есть истинным (true ), выполняется снова тело цикла. Как только значение выражение станет false , выполнение цикла прекращается
9. Примеры использования оператора цикла do…while
Пример. Используя цикл do…while , найти значение суммы:
S = 1 + 3 + … + 99
Фрагмент кода, который решает данную задачу.
// s = 1 + 3 + ... + 99 int t; int s; s = 0; t = 1; do { s = s + t; t = t + 2; } while (t<=99); // s = 250010. Вложенные циклы. Примеры использования
Вложенные циклы могут быть использованы, например, при работе с двумерными (многомерными) массивами (обнуление массива, вычисление сумм, произведений и прочее).
Пример 1. Вычислить произведение
D = 1 · (1 + 2) · (1 + 2 + 3) · … · (1 + 2 + … + 9)
Фрагмент кода, который решает данную задачу.
// D = 1 * (1+2) * (1+2+3) * ... * (1+2+...+9) float d; // результат - произведение int i, j; // счетчики циклов int s; // дополнительная переменная d = 1; for (i = 1; i<=9; i++) { s = 0; for (j = 1; j<=i; j++) s = s + j; d = d * s; } // d = 2.571912E+09В данном примере в цикле for со счетчиком i выполняется цикл for со счетчиком j .
Пример 2. Дан двумерный массив целых чисел размером 6×9. Записать во все элементы массива значение 5.
int M; // двумерный массив целых чисел int i, j; for (i=0; i<6; i++) for (j=0; j<9; j++) M[i][j] = 5;11. Что такое бесконечный цикл?
Бесконечный цикл – это цикл, который никогда не заканчивается.
При программировании циклических процессов, программист по ошибке может написать код цикла, который никогда не заканчивается.
Кроме того, иногда нужно, чтобы циклы содержали код специального завершения с помощью инструкции break .
Пример 1. Бесконечный цикл с оператором for :
for (; ;) { // последовательность операторов C++ . Оператор выбора switchТеги: Си циклы. C loops. Цикл с постусловием. Цикл с предусловием. Цикл со сщётчиком. while. do while. for. break. continue
Введение. Циклы с предусловием.
П ри решении практических задач постоянно возникает необходимость в повторении действия заданное количество раз, или до достижения какого-либо условия. Например, вывести список всех пользователей, замостить плоскость текстурой, провести вычисления над каждым элементом массива данных и т.п. В си для этих целей используются три вида циклов: с предусловием , постусловием и цикл for со счётчиком (хотя, это условное название, потому что счётчика может и не быть).
Любой цикл состоит из тела и проверки условия, при котором этот цикл должен быть прекращён. Тело цикла - это тот набор инструкций, который необходимо повторять. Каждое повторение цикла называют итерацией.
Рассмотрим цикл с предусловием.
Int i = 0; while (i < 10) { printf("%d\n", i); i++; }
Этот цикл выполняется до тех пор, пока истинно условие, заданное после ключевого слова while.
Тело цикла - это две строки, одна выводит число, вторая изменяет его.
Очевидно, что этот цикл будет выполнен 10 раз и выведет на экран
0
1
2
3
и так далее до 9.
Очень важно, чтобы условие выхода из цикла когда-нибудь выполнилось, иначе произойдёт зацикливание, и программа не завершится. К примеру
Int i = 0; while (i < 10) { printf("%d\n", i); }
В этом цикле не изменяется переменная i, которая служит для определения условия останова, поэтому цикл не завершится.
Int i = 0; while (i > 0) { printf("%d\n", i); i++; }
В этой программе цикл, конечно, завершится, но из-за неправильного действия он будет выполнен гораздо больше 10 раз. Так как си не следит за переполнением переменной, нужно будет ждать, пока переменная переполнится и станет меньше нуля.
Int i; while (i < 10) { printf("%d\n", i); i++; }
У этого примера неопределённое поведение. Так как переменная i заранее не инициализирована, то она хранит мусор, заранее неизвестное значение. При различном содержимом переменной i будет меняться поведение.
Если тело цикла while содержит один оператор, то фигурные скобки можно опустить.
Int i = 0; while (i < 10) printf("%d\n", i++);
Здесь мы инкрементируем переменную i при вызове функции printf. Следует избегать такого стиля кодирования. Отсутствие фигурных скобок, особенно в начале обучения, может приводить к ошибкам. Кроме того, код читается хуже, да и лишние скобки не сильно раздувают листинги.
Циклы с постусловием.
Ц икл с постусловием отличается от цикла while тем, что условие в нём проверяется после выполнения цикла, то есть этот цикл будет повторён как минимум один раз (в отличие от цикла while, который может вообще не выполняться). Синтаксис цикла
Do { тело цикла } while(условие);
Предыдущий пример с использованием цикла do будет выглядеть как
Int i = 0; do { printf("%d\n", i); i++; } while(i < 10);
Давайте рассмотрим пример использования цикла с постусловием и предусловием. Пусть нам необходимо проинтегрировать функцию.
Рис. 1 Численное интегрирование функции ∫ a b f x d xИнтеграл - это сумма бесконечно малых. Мы можем представить интеграл как сумму, а бесконечно малые значения просто заменить маленькими значениями.
∫ a b f x d x = ∑ i = a b f i h
Из формулы видно, что мы на самом деле разбили площадь под графиком на множество прямоугольников, где высота прямоугольника - это значение функции в точке, а ширина - это наш шаг. Сложив площади всех прямоугольников, мы тем самым получим значение интеграла с некоторой погрешностью.
левых прямоугольников" src="/images/c_loop_rectangles_left.png" alt="Численное интегрирование функции методомлевых прямоугольников"> Рис. 2 Численное интегрирование функции методом
левых прямоугольников
Пусть искомой функцией будет x 2 . Нам понадобятся следующие переменные. Во-первых, аккумулятор sum для хранения интеграла. Во-вторых, левая и правая границы a и b, в третьих - шаг h. Также нам понадобится текущее значение аргумента функции x.
Для нахождения интеграла необходимо пройти от a до b с некоторым шагом h , и прибавлять к сумме площадь прямоугольника со сторонами f(x) и h .
#include
Программа выводит 0.328.
∫ 0 1 x 2 d x = x 3 3 | 0 1 = 1 3 ≈ 0.333
Если посмотреть на график, то видно, что каждый раз мы находим значение функции в левой точке. Поэтому такой метод численного интегрирования называют методом левых прямоугольников. Аналогично, можно взять правое значение. Тогда это будет метод правых прямоугольников.
While (x < b) {
x += h;
sum += x*x * h;
}
правых прямоугольников" src="/images/c_loop_rectangles_right.png" alt="Численное интегрирование функции методом
правых прямоугольников"> Рис. 3 Численное интегрирование функции методом
правых прямоугольников
Сумма в этом случае будет равна 0.338. Метод левых и правых прямоугольников не очень точен. Мы фактически аппроксимировали (приблизили) гладкий график монотонно возрастающей функции гистограммой. Если немного подумать, то аппроксимацию можно проводить не только суммируя прямоугольники, но и суммируя трапеции.
трапеций" src="/images/c_loop_integral_trapezium.png" alt="Численное интегрирование функции методомтрапеций"> Рис. 4 Численное интегрирование функции методом
трапеций
Приближение с помощью трапеций на самом деле является кусочной аппроксимацией кривыми первого порядка (ax+b). Мы соединяем точки на графике с помощью отрезков. Можно усложнить, соединяя точки не отрезками, а кусками параболы, тогда это будет метод Симпсона . Если ещё усложнить, то придём к сплайн интерполяции , но это уже другой, очень долгий разговор.
Вернёмся к нашим баранам. Рассмотрим 4 цикла.
Int i = 0; while (i++ < 3) { printf("%d ", i); } int i = 0; while (++i < 3) { printf("%d ", i); } int i = 0; do { printf("%d ", i); } while(i++ < 3); int i = 0; do { printf("%d ", i); } while(++i < 3);
Если выполнить эти примеры, то будет видно, что циклы выполняются от двух, до четырёх раз. На это стоит обратить внимание, потому что неверное изменение счётчика цикла часто приводит к ошибкам.
Часто случается, что нам необходимо выйти из цикла, не дожидаясь, пока будет поднят какой-то флаг, или значение переменной изменится. Для этих целей служит оператор break , который заставляет программу выйти из текущего цикла.
Давайте решим простую задачу. Пользователь вводит числа до тех пор, пока не будет введено число 0, после этого выводит самое большое из введённых. Здесь есть одна загвоздка. Сколько чисел введёт пользователь не известно. Поэтому мы создадим бесконечный цикл, а выходить из него будем с помощью оператора break . Внутри цикла мы будем получать от пользователя данные и выбирать максимальное число.
#include
Напомню, что в си нет специального булевого типа. Вместо него используются числа. Ноль - это ложь, все остальные значения – это истина. Цикл while(1) будет выполняться бесконечно. Единственной точкой выхода из него является условие
If (num == 0)
В этом случае мы выходим из цикла с помощью break ; Для начала в качестве максимального задаём 0. Пользователь вводит число, после чего мы проверяем, ноль это или нет. Если это не ноль, то сравниваем его с текущим максимальным.
Бесконечные циклы используются достаточно часто, так как не всегда заранее известны входные данные, либо они могут меняться во время работы программы.
Когда нам необходимо пропустить тело цикла, но при этом продолжить выполнение цикла, используется оператор continue . Простой пример: пользователь вводит десять чисел. Найти сумму всех положительных чисел, которые он ввёл.
#include
Пример кажется несколько притянутым за уши, хотя в общем он отражает смысл оператора continue . В этом примере переменная positiveCnt является счётчиком положительных чисел, sum сумма, а input - временная переменная для ввода чисел.
Вот ещё один пример. Необходимо, чтобы пользователь ввёл целое число больше нуля и меньше 100. Пока необходимое число не будет введено, программа будет продолжать опрос.
Do { printf("Please, enter number: "); scanf("%d", &n); if (n < 0 || n>100) { printf("bad number, try again\n"); continue; } else { break; } } while (1);
Цикл for
О дним из самых используемых является цикл со счётчиком for . Его синтаксис
For (<инициализация>; <условие продолжения>; <изменение счётчика>){ <тело цикла> }
Например, выведем квадраты первых ста чисел.
Int i; for (i = 1; i < 101; i++) { printf("%d ", i*i); }
Одним из замечательных моментов цикла for является то, что он может работать не только с целыми числами.
Float num; for (num = 5.3f; num > 0f; num -= 0.2) { printf("%.2f ", num); }
Этот цикл выведет числа от 5.3 до 0.1. Цикл for может не иметь некоторых "блоков" кода, например, может отсутствовать инициализация, проверка (тогда цикл становится бесконечным) или изменение счётчика. Вот пример с интегралом, реализованный с применением счётчика for
#include
Давайте рассмотрим кусок кода
Double x ; for (x = a; x < b; x += h) { sum += x*x * h; }
Его можно изменить так
Double x = a; for (; x < b; x+=h) { sum += x*x*h; }
Более того, используя оператор break , можно убрать условие и написать
Double x; for (x = a;; x += h){ if (x>b){ break; } sum += x*x*h; }
Double x = a; for (;;){ if (x > b){ break; } sum += x*x*h; x += h; }
кроме того, используя оператор ",", можно часть действий перенести
Double x ; for (x = a; x < b; x += h, sum += x*x*h) ;
ЗАМЕЧАНИЕ: несмотря на то, что так можно делать, пожалуйста, не делайте так! Это ухудшает читаемость кода и приводит к трудноуловимым ошибкам.
Давайте решим какую-нибудь практическую задачу посложнее. Пусть у нас имеется функция f(x). Найдём максимум её производной на отрезке. Как найти производную функции численно? Очевидно, по определению). Производная функции в точке - это тангенс угла наклона касательной.
F x ′ = d x d y
Возьмём точку на кривой с координатами (x; f(x)), сдвинемся на шаг h вперёд, получим точку (x+h, f(x+h)), тогда производная будет
D x d y = f (x + h) - f x (x + h - x) = tg α
То есть, отношение малого приращения функции к малому приращению аргумента. Внимательный читатель может задать вопрос, почему мы двигаемся вперёд по функции, а не назад. Ну пойдёмте назад
D x d y = f x - f (x - h) h = tg β
Возьмём среднее от этих двух значений, получим
F (x + h) - f (x - h) 2h
В общем-то теперь задача становится тривиальной: идём от точки a до точки b и находим минимальное значение производной, а также точку, в которой производная принимает это значение. Для решения нам понадобятся, как и в задаче с интегралом, переменные для границ области поиска a и b , текущее значение x и шаг h . Кроме того, необходимо максимальное значение maxVal и координата maxX этого максимального значения. Для работы возьмём функцию x sin x
#include
На выходе программа выдаёт max value = 1.391 at 1.077
Численное решение даёт такие же (с точностью до погрешности) результаты, что и наша программа.
Вложенные циклы
Рассмотрим пример, где циклы вложены друг в друга. Выведем таблицу умножения.
#include
В этом примере в первый цикл по переменной i вложен второй цикл по переменной j . Последовательность действий такая: сначала мы входим в цикл по i , после этого для текущего i 10 раз подряд осуществляется вывод чисел. После этого необходимо перейти на новую строку. Теперь давайте выведем только элементы под главной диагональю
For (i = 1; i < 11; i++) { for (j = 1; j < 11; j++) { if (j > i) { break; } printf("%4d", i*j); } printf("\n"); }
Как вы видите, оператор break позволяет выйти только из текущего цикла. Этот пример может быть переписан следующим образом
For (i = 1; i < 11; i++) { for (j = 1; j <= i; j++) { printf("%4d", i*j); } printf("\n"); }
В данном случае мы используем во вложенном цикле счётчик первого цикла.
Ru-Cyrl 18- tutorial Sypachev S.S. 1989-04-14 [email protected] Stepan Sypachev students
Всё ещё не понятно? – пиши вопросы на ящик
