Циклы
Цикл while
Оператор цикла while или цикл while — цикл, повторяющий одно и то же действие, пока условие продолжения цикла while остаётся истинным.
Условие продолжения цикла должно быть истинно true, как только условие стало ложным, выполняется выход из цикла. Также как и в условных операторах выбора, фигурные скобочки могут опускаться в том случае, если тело цикла — это один оператор. Но как правило в цикле выполняется несколько операторов, так как кроме выполнения полезного действия необходимо делать условие цикла while ложным, иначе цикл будет бесконечным, а это, в свою очередь, приведет к зависанию программы.
Рассмотрим применение цикла while на примере движения автомобиля. На псевдокоде, то это будет так:
Истинным условием цикла, в данном случае, является скорость автомобиля меньше 60 км/ч, а ложным — скорость автомобиля больше или равно 60 км/ч. Повторение цикла будет продолжаться до тех пор пока скорость автомобиля не станет больше или равно 60 км/ч, после наступления этого момента условие цикла станет ложным, и программа выйдет из цикла. Рассмотрим фрагмент кода на C++ с циклом while решающим поставленную задачу.
Для начала в строке 1 была объявлена и инициализирована переменная speed. В строке 2 программа проверяет условие цикла while, 5 < 60 = true. Программа входит в цикл и выполняет оператор в строке 3. Теперь уже speed = 15. Опять выполняется проверка 15 < 60 = true. Условие истинно, значение в переменной изменяется, speed = 25. Таким образом, выполняются последовательные повторения цикла, переменная speed ещё принимает такие значения: 35, 45, 55, 65. Последнее изменение переменной speed приводит к тому, что условие в цикле while становится ложным 65 < 60 = false, и производится выход из цикла while. Таким образом, выполнилось 6 повторений, при этом speed = 65; — с таким значением переменной закончилась работа цикла while. Давайте запрограммируем эту задачу, и убедимся в достоверности всего выше сказанного.
Итак, в строке 14 добавил переменную-счётчик, для подсчёта прохождений цикла. Тело цикла увеличилось, поэтому пришлось поставить фигурные скобочки. Результат работы программы:
Как я и говорил, всего 6 повторений цикла и после выхода из цикла while переменная speed = 65.
Для закрепления материала по циклу while разработаем всем известную игру «Отгадай число». На псевдокоде это будет так:
Загадывать число будет компьютер, а мы — отгадывать. Используя генератор случайных чисел, компьютер загадает число от 1 до 10, включительно, пока мы не отгадаем число выход из цикла не произойдет.
Чтобы войти в цикл необходимо инициализировать переменную enter_number, тогда цикл while начнёт корректную проверку условия, вот для этого перед циклом while мы запрашиваем пользователя ввести число. После того как пользователь ввёл число, начинает работать цикл while, выйти из которого получится только в случае угадывания числа. Результат работы программы:
Цикл do while
Цикл do while отличается от цикла while тем, что в do while сначала выполняется тело цикла, а затем проверяется условие продолжения цикла. Из-за такой особенности do while называют циклом с постусловием. Таким образом, если условие do while заведомо ложное, то хотя бы один раз блок операторов в теле цикла do while выполнится. В итоге do while отличается от цикла while структурой. Если в while сначала выполняется проверка условия продолжения цикла, и если условие истинно, то только тогда выполняется тело цикла. Цикл do while работает с точностью до наоборот, сначала выполняется тело цикла, а потом проверяется условие, вот почему тело цикла do while, хотя бы раз, выполнится.
В начале цикла do while пишется зарезервированное слово do, после идут фигурные скобочки, которые можно опускать, в случае использования одного оператора в теле цикла do while. После закрывающей фигурной скобочки, обозначающей конец тела цикла do while, стоит условие цикла do while, после которого обязательно нужно ставить точку с запятой.
Рассмотрим программу с циклом do while, которая выполняет некоторые транзакции с денежным счётом в банке.
В строке 11 объявлена переменная balance, она отвечает за остаток денежных средств на счету. С 12-й по 19-ю строки записан цикл do while. В цикле do while выполняются все транзакции со счётом balance, а именно — перевод денежных средств на какой-то другой счёт, строка 17. Строка 14 показывает остаток денежных средств на счету balance. В строке 15 объявлена переменная, в которой хранится вычитаемое значение, причём это значение генерируется случайно в интервале [0;2]. Переменная removal один раз объявляется в теле цикла do while, и каждый раз при повторении цикла эта переменная не переопределяется. А вот её значение меняется, в зависимости от того, какое число сгенерировалось. В строке 19 записано условие цикла do while, как только условие станет ложным, программа передаст управление следующему оператору, после цикла do while, строка 20. Результат работы программы:
Сначала показан остаток, а затем снятие суммы, после чего опять идёт остаток и так до тех пор, пока на счету не окажется денег. Последней выводимой строкой оказалась строка со снимаемой суммой, а потом цикл завершил свою работу. Хотя и не видно последнего остатка на счету, можно и так сказать, что он равен 0.
Вспомним программу «Угадай число», из раздела: Цикл while. В этой задаче правильней было бы использовать цикл do while, код уменьшится на две строки.
Так как while — цикл с предусловием, то нам необходимо было сначала считать число перед началом while, а потом уже выполнять проверку продолжения цикла while. В случае с do while нам не нужно считывать число до начала цикла, так как проверка условия в do while идет в конце цикла. В зависимости от ситуации, используется цикл dwhile или do while, они друг друга дополняют.
Цикл for
Цикл — многократное прохождение по одному и тому же коду программы. Циклы необходимы программисту для многократного выполнения одного и того же кода, пока истинно какое-то условие. Если условие всегда истинно, то такой цикл называется бесконечным, у такого цикла нет точки выхода.
Тело цикла будет выполняться до тех пор, пока условие будет истинно(т. е. true).
Если в теле цикла for должен выполнится один оператор, тогда фигурные скобки можно опустить:
Рассмотрим подробно три выражения записанные в круглых скобках цикла for. Выражение 1 — объявление (и) или инициализация, ранее объявленной, переменной-счетчика, которая будет отвечать за истинность условия в цикле for. Пример:
Переменная-счетчик всегда должна иметь целочисленный тип данных. Если переменная была объявлена в цикле (все равно в каком), по завершении цикла эта переменная будет уничтожена.
Разница между объявлением и инициализацией переменной:
Выражение 2 — это условие продолжения цикла for, оно проверяется на истинность.
Выражение 3 изменяет значение переменной-счетчика. Без выражения 3 цикл считается бесконечным, так как изменение содержимого переменной count выполняться не будет, и если изначально условие было истинным, то цикл будет бесконечным, иначе программа даже не войдет в цикл. Выражения 1, 2, 3 отделяются друг от друга обязательными разделителями, точкой с запятой. Тело цикла обрамляется фигурными скобочками, если тело цикла состоит из одного оператора ,то фигурные скобочки не нужны. Под изменением значения переменной подразумевается уменьшение или приращение значения , например:
-
++ это операция инкремента, увеличение значения переменной на единицу;
-
-- это операция декремента, уменьшение значения переменной на единицу.
Очень часто неправильно интерпретируется запись пределов в цикле for, в нашем случае приращение переменной count выполняется с шагом 1 от 0 до 15. Обратите внимание на конечный предел. В условии продолжения цикла стоит знак отношения строго меньше, а значит, когда значение в переменной count будет равно 14, выполнится выход из цикла. Ниже показан пример работы программы.
В строках 9, 10 записан цикл for, причём без фигурных скобочек. А раз отсутствуют фигурные скобочки, значит, телом цикла является следующий оператор, после заголовка цикла, в нашем случае — это оператор вывода:
Заголовком цикла for является строка 9:
Фигурные скобочки можно не опускать, это кому как удобно. Но в данном случае без фигурных скобочек запись кода более компактна, чем со скобочками.
Ниже показан результат работы программы с использованием декремента, для уменьшения значения переменой-счетчика.
В заголовке цикла for в условии продолжения цикла мы использовали нестрогий знак отношения >=, чтобы последним значением переменой-счётчика был 0.
Шаг в цикле for может быть отличным от единицы, а точнее, любым целым числом.
В этом случае переменная counter будет равняться 5, 10, 15, и 20, после чего выполнится выход из цикла for.
Далее показан код программы, которая подсчитывает количество чётных чисел в интервале от 0 до 50 включительно.
В строке 9 объявлена и инициализирована нулём переменная для хранения количества чётных чисел. В заголовке цикла for в строке 10 переменная counter инициализирована двойкой, так как двойка — первое чётное число, начиная с 0. Шаг цикла равен двум, таким образом следующее чётное число это 4. В строке 11 переменная counter_even инкрементируется на каждом этапе цикла for. Результат работы программы показан ниже.
