Циклы в языке с

Циклы в языке с

Рассмотрим третью алгоритмическую структуру — цикл.
Циклом называется блок кода, который для решения задачи требуется повторить несколько раз.

Каждый цикл состоит из

  • блока проверки условия повторения цикла
  • тела цикла

Цикл выполняется до тех пор, пока блок проверки условия возвращает истинное значение.
Тело цикла содержит последовательность операций, которая выполняется в случае истинного условия повторения цикла. После выполнения последней операции тела цикла снова выполняется операция проверки условия повторения цикла. Если это условие не выполняется, то будет выполнена операция, стоящая непосредственно после цикла в коде программы.

В языке Си следующие виды циклов:

  • while — цикл с предусловием;
  • do…while — цикл с постусловием;
  • for — параметрический цикл (цикл с заданным числом повторений).

Цикл с предусловием while

Общая форма записи

Если Условие выполняется (выражение, проверяющее Условие , не равно нулю), то выполняется БлокОпераций , заключенный в фигурные скобки, затем Условие проверяется снова.
Последовательность действий, состоящая из проверки Условия и выполнения БлокаОпераций , повторяется до тех пор, пока выражение, проверяющее Условие , не станет ложным (равным нулю). При этом происходит выход из цикла, и производится выполнение операции, стоящей после оператора цикла.

Пример на Си : Посчитать сумму чисел от 1 до введенного k

Результат выполнения

При построении цикла while , в него необходимо включить конструкции, изменяющие величину проверяемого выражения так, чтобы в конце концов оно стало ложным (равным нулю). Иначе выполнение цикла будет осуществляться бесконечно (бесконечный цикл).

Пример бесконечного цикла

while — цикл с предусловием, поэтому вполне возможно, что тело цикла не будет выполнено ни разу если в момент первой проверки проверяемое условие окажется ложным.

Например, если в приведенном выше коде программы ввести k=-1, то получим результат

Цикл с постусловием do. while

Общая форма записи

Цикл do. while — это цикл с постусловием, где истинность выражения, проверяющего Условие проверяется после выполнения Блока Операций , заключенного в фигурные скобки. Тело цикла выполняется до тех пор, пока выражение, проверяющее Условие , не станет ложным, то есть тело цикла с постусловием выполнится хотя бы один раз.

Использовать цикл do. while лучше в тех случаях, когда должна быть выполнена хотя бы одна итерация, либо когда инициализация объектов, участвующих в проверке условия, происходит внутри тела цикла.

Пример на Си . Проверка, что пользователь ввел число от 0 до 10

Результат выполнения:

Параметрический цикл for

Общая форма записи

for — параметрический цикл (цикл с фиксированным числом повторений). Для организации такого цикла необходимо осуществить три операции:

  • Инициализация — присваивание параметру цикла начального значения;
  • Условие — проверка условия повторения цикла, чаще всего — сравнение величины параметра с некоторым граничным значением;
  • Модификация — изменение значения параметра для следующего прохождения тела цикла.

Эти три операции записываются в скобках и разделяются точкой с запятой ; ;. Как правило, параметром цикла является целочисленная переменная.
Инициализация параметра осуществляется только один раз — когда цикл for начинает выполняться.
Проверка Условия повторения цикла осуществляется перед каждым возможным выполнением тела цикла. Когда выражение, проверяющее Условие становится ложным (равным нулю), цикл завершается. Модификация параметра осуществляется в конце каждого выполнения тела цикла. Параметр может как увеличиваться, так и уменьшаться.

Пример на Си : Посчитать сумму чисел от 1 до введенного k

Результат выполнения

В записи цикла for можно опустить одно или несколько выражений, но нельзя опускать точку с запятой, разделяющие три составляющие цикла.
Код предыдущего примера можно представить в виде

Параметры, находящиеся в выражениях в заголовке цикла можно изменить при выполнении операции в теле цикла, например

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include
int main() <
int k; // объявляем целую переменную key
int sum = 0; // начальное значение суммы равно 0
printf( "k = " );
scanf( "%d" , &k); // вводим значение переменной k
for ( int i=1; i // цикл для переменной i от 1 до k с шагом 1
<
sum = sum + i; // добавляем значение i к сумме
i++; // добавляем 1 к значению i

>
printf( "sum = %d
" , sum); // вывод значения суммы
getchar(); getchar();
return 0;
>

В цикле for может использоваться операция запятая, — для разделения нескольких выражений. Это позволяет включить в спецификацию цикла несколько инициализирующих или корректирующих выражений. Выражения, к которым применяется операция запятая, будут вычисляться слева направо.

Вложенные циклы

В Си допускаются вложенные циклы, то есть когда один цикл находится внутри другого:

Пример : Вывести числа от 0 до 99, по 10 в каждой строке

Результат выполнения

Рекомендации по выбору цикла

При выборе цикла необходимо оценить необходимость проверки условия при входе в цикл или по завершении прохождения цикла.
Цикл с постусловием удобно применять в случаях, когда для проверки условия требуется вычислить значение выражения, которое затем будет размещено в теле цикла (см. выше пример ввода числа от 0 до 10).
Цикл c предусловием используется в случае если все переменные, участвующие в выражении, проверяющем условие, проинициализированы заранее, но точное число повторений цикла неизвестно или предполагается сложная модификация переменных, участвующих в формировании условия повторения цикла.
Если цикл ориентирован на работу с параметром, для которого заранее известно число повторений и шаг изменения, то более предпочтительным является параметрический цикл. Очень удобно использовать параметрический цикл при работе с массивами для перебора элементов.

Операторы прерывания и продолжения цикла break и continue

В теле любого цикла можно использовать операторы прерывания цикла — break и продолжения цикла — continue .

Читайте также:  Тангенциальное ускорение через угловую скорость

Оператор break позволяет выйти из цикла, не завершая его.
Оператор continue позволяет пропустить часть операторов тела цикла и начать новую итерацию.

Пример на Си : Вывести числа от 0 до 99 ниже главной диагонали

Результат выполнения

Пример на Си : Вывести числа от 0 до 99 исключая числа, оканчивающиеся на 5 или 8

Результат выполнения

При вложенных циклах действия операторов break и continue распространяется только на самую внутреннюю структуру, в которой они содержатся.

Оператор безусловного перехода goto

Общая форма записи

Выполнение оператора goto вызывает передачу управления в программе операции, помеченной Меткой . По сути Метка является идентификатором адреса операции, которой должно быть передано управление. Для отделения Метки от Операции используется двоеточие — : .
Метка может располагаться в программе как до оператора goto , так и после него. Имена Меток образуются по тем же правилам, что и имена переменных.

Пример на Си : Вывести все целые числа от 5 до 0.

Использование оператора goto в программах на Си без крайней необходимости не рекомендуется, поскольку это может повлечь за собой ряд ошибок, связанных с плохой читаемостью кода программы. Использование операторов цикла позволяет практически полностью исключить необходимость использования оператора goto .

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.

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

В этом цикле не изменяется переменная i, которая служит для определения условия останова, поэтому цикл не завершится.

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.

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.

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

Предыдущий пример с использованием цикла do будет выглядеть как

Давайте рассмотрим пример использования цикла с постусловием и предусловием. Пусть нам необходимо проинтегрировать функцию.

Рис. 1 Численное интегрирование функции ∫ a b f &ApplyFunction; x d x

Интеграл — это сумма бесконечно малых. Мы можем представить интеграл как сумму, а бесконечно малые значения просто заменить маленькими значениями.

∫ a b f &ApplyFunction; x d x = ∑ i = a b f &ApplyFunction; 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.

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.

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.

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.

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.

Читайте также:  Как в компасе объединить ячейки в таблице

Вернёмся к нашим баранам. Рассмотрим 4 цикла.

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.

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

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.

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.

Цикл for

О дним из самых используемых является цикл со счётчиком for. Его синтаксис

Например, выведем квадраты первых ста чисел.

Одним из замечательных моментов цикла for является то, что он может работать не только с целыми числами.

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

Давайте рассмотрим кусок кода

Его можно изменить так

Более того, используя оператор break, можно убрать условие и написать

кроме того, используя оператор ",", можно часть действий перенести

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.

Рис. 5 Численное дифференцирование функции f &ApplyFunction; 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 &ApplyFunction; ( x + h ) — f &ApplyFunction; x ( x + h — x ) = tg &ApplyFunction; 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

Возьмём среднее от этих двух значений, получим

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 &ApplyFunction; x

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.

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

Как вы видите, оператор break позволяет выйти только из текущего цикла. Этот пример может быть переписан следующим образом

В данном случае мы используем во вложенном цикле счётчик первого цикла.

Инкремент и декремент

Прежде, чем изучать циклы, следует познакомиться с часто используемым в языке C способом увеличения/уменьшения значений переменных на единицу. Конечно, в C работают такие формы изменения значений как, например, a += 1 или a -= 1. Однако чаще используют операции инкрементирования (оператор инкремента "++") и декрементирования (оператор декремента "—"): i++ или ++i, i— или —i. В результате этих операций переменные увеличиваются или уменьшаются на единицу.

Читайте также:  Как разложить cos 2x

Запомните, когда вы видите выражения типа ++i или i++, то в результате их выполнения значение i меняется. Не надо делать вот так: i = ++i. Это совершенно лишнее.

Когда знак инкремента или декремента стоит перед переменной, то перед нами префиксная форма операции (++i, —i), а когда после переменной, то постфиксная форма (i++, i—). Когда эти выражения не участвуют в построении более сложных выражений, то между префиксной и постфиксной формами никакой разницы нет: что i++, что ++i — без разницы, в результате мы получим значение i на единицу больше.

Однако когда эти выражения участвуют в построении более сложных, то разница между префиксной и постфиксной формами появляется и заключается в следующем: переменная над которой производится операция инкрементирования или декрементирования в постфиксной форме сначала используется в сложном выражении как есть, и только потом увеличивается на единицу; если мы имеем дело с префиксной формой, то переменная сначала изменяется, а затем используется. Например, код:

, выведет на экране:

Объясняется такой результат так:

значение переменной a было увеличено на единицу, после чего это значение было присвоено переменной c;

значение переменной b было сначала присвоено переменной d и только потом увеличено на единицу.

Еще один пример:

На экране будет выведено:

Это результат логических выражений, где 0 означает ложь, а 1 — истину. В данном случае, когда x сравнивается с нулем, то его значение еще не увеличено, а когда сравнивается у, то его значение уже больше нуля.

Применять операторы инкремента и декремента можно также к переменным вещественного типа.

Цикл while

Цикл while в языке программирования C работает также как и в других языках программирования. По аналогии с условным выражением в инструкции if, условное выражение при while заключается в круглые скобки. Если тело цикла включает несколько выражений разделяемых точкой с запятой, то все тело заключается в фигурные скобки.

Задание

  1. Присвойте переменной star значение 0. Пока значение star не достигнет 55 выводите на экран в строку по одной звездочке (*).
  2. С помощью цикла while запрограммируйте вывод на экран цифровых кодов и значений таблицы символов ASCII от 31 до 127 включительно. При этом после каждого десятого символа осуществляйте переход на новую строку. (Подсказка: чтобы переходить на новую строку, в цикле while надо использовать инструкцию if , в условии которой остаток 1 от деления на 10 сравнивается с нулем.)
  3. Используя внешний и вложенный циклы while организуйте вывод таблицы умножения на экран.

1 Операция нахождения остатка от деления в языке C обозначается знаком процента (%).

Цикл do-while

Цикл do-while отличается от while лишь тем, что его тело будет выполнено хотя бы один раз независимо от условия выполнения цикла. Синтаксис цикла do-while можно описать так (фигурные скобки можно опустить, если выражение только одно):

Этот цикл называют циклом с постусловием. Его используют намного реже обычного while. В принципе почти всегда можно обойтись без него, но в определенных ситуациях его использование упрощает код. Допустим требуется вывести на экран отдельные цифры числа. Любое число состоит хотя бы из одной цифры, даже число 0. Можно решить эту задачу с использованием цикла while:

Но в этом случае, если a равно 0, то цикл не выполнится ни разу. Пришлось бы перед циклом использовать инструкцию if, в которой сравнивать переменную с 0. Использование же цикла do-while решает эту проблему, т. к. его тело один раз выполнится даже при нулевом значении переменной:

Цикл for

Представим синтаксис заголовка цикла for языка программирования C так:

for (часть1; часть2; часть3)

Заголовок цикла for включает три части, разделенных точкой с запятой; причем каждая часть может быть сложной, т.е. состоять из нескольких выражений, разделенных простой запятой. В первой части обычно указываются переменные и часто их начальные значения; во второй – с помощью логического(их) выражения(й) задаются условия, при которых выполняется тело цикла; в третью часть помещаются выражения, которые выполняются в конце каждой итерации цикла (чаще всего здесь изменяется значение переменной, заданной в первой части заголовка).

Вот так будет выглядеть программный код, выводящий таблицу символов на экран, в котором используется цикл for:

Задание

Напишите программу с использованием цикла for, выводящую на экран таблицу умножения (Подсказка: как и в случае с while следует использовать два цикла — внешний и вложенный.)

Операторы break и continue

Оператор break позволяет прервать выполнение цикла, а continue — прервать текущую итерацию (проход) цикла. Почти всегда можно обойтись без этих операторов, но иногда их использование позволяет упростить программный код и сделать его более понятным.

Рассмотрим пару примеров. Допустим, требуется проверить массив на наличие в нем хотя бы одного элемента со значением 0. Как только ноль будет обнаружен проверять оставшуюся часть массива уже нет смысла. Поэтому, чтобы не выполнять лишних итераций, используется оператор break.

Второй пример. Требуется из одного массива скопировать в другой только числа, которые больше 0. Можно с помощью continue прерывать итерацию цикла, если очередной элемент меньше либо равен нулю.

В данном случае использование continue совсем не очевидно с точки зрения надобности, т.к. легко можно обойтись без него, если изменить условие при if на противоположное, удалить continue, а оставшийся код поместить в тело оператора if.

Ссылка на основную публикацию
Хрипит динамик в машине причины
Атмосфера в салоне автомобиля во многом зависит от работы акустической системы. В бюджетных машинах штатная магнитола и динамики оставляют желать...
Фиксированная шапка сайта при прокрутке
Допустим у вас важная информация например контакты находятся в шапке и вы хотите что бы они всегда были на веду...
Фиксированное меню при скролле
Создаём эффект залипания при прокручивании страницы на блоках меню навигации, бокового виджета и меню с помощью jQuery и без него....
Хром видео не на весь экран
БлогNot. Chrome 33 перестал показывать YouTube в полный экран. Chrome 33 перестал показывать YouTube в полный экран. Видел такой запрос....
Adblock detector