Цикл while с предусловием позволяет выполнить одну и ту же последовательность действий пока проверяемое условие истинно. При этом условие записывается до тела цикла и проверяется до выполнения тела цикла.
При выполнении цикла while сначала проверяется условие. Если оно ложно, то цикл не выполняется и управление передается на следующую инструкцию после тела цикла while. Если условие истинно, то выполняется инструкция, после чего условие проверяется снова и снова выполняется инструкция. Так продолжается до тех пор, пока условие будет истинно. Как только условие станет ложно, работа цикла завершится и управление передастся следующей инструкции после цикла.
Синтаксис цикла while ("пока") c предусловием такой:
while (условие)
{
блок инструкций
}
Следующий фрагмент программы напечатает на экран квадраты всех целых чисел от 1 до 10:
int i=1;
while (i<=10)
{
cout<<i*i<<endl;
++i;
}
В этом примере переменная i внутри цикла изменяется от 1 до 10. Такая переменная, значение которой меняется с каждым новым проходом цикла, называется счетчиком. Заметим, что после выполнения этого фрагмента значение переменной i будет равно 11, поскольку именно при i==11 условие i<=10 впервые перестанет выполняться.
В следующем примере цикл используется для того, чтобы найти количество знаков в десятичной записи целочисленной переменной i.
int Ndigits=0;
while(n!=0)
{
Ndigits=Ndigits+1;
n=n/10;
}
Внутри цикла значение переменной n уменьшается в 10 раз до тех пор, пока она не станет равна 0. Уменьшение целочисленной переменной в 10 раз (с использованием целочисленного деления) эквивалентно отбрасыванию последней цифры этой переменной.
Цикл while ("пока") с постусловием
Цикл "пока" с постусловием отличается от цикла с предусловием тем, что сначала выполняется блок цикла, а потом проверяется условие. Если условие истинно, то цикл будет выполнен еще раз, и так до тех пор, пока условие будет истинно. Синтаксис цикла с постусловием такой (обратите внимание на обязательную точку с запятой после условия):
do
{
Блок инструкций
}
while (условие);
Поскольку условие проверяется после выполнения тела цикла, то блок цикла с постусловием всегда будет выполнен хотя бы один раз, независимо от истинности условия. Это может привести к ошибкам, поэтому использовать цикл while с постусловием следует только тогда, когда это действительно упрощает алгоритм.
Цикл for
4. Цикл for используется для организации циклов - повторения каких-либо однородных действий. Например, если вам нужно посчитать сумму чисел от 1 до 10, то вы должны сложить 1 и 2, полученную сумму сложить с 3, полученную сумму сложить с 4 и так далее, пока не получим сумму предыдущих чисел с 10. В итоге получили последовательность повторяющихся действий: к сумме предыдущих чисел прибавляем следующее число. Вот для организации таких действий и используются циклы, в частности цикл for.
5. Вот общий вид цикла for:
6.
7. for (начальная_инструкция; условие; выражение)
8. {
9. инструкции;
10. }
11.
12. Семантика (смысл) цикла for такова, что сначала выполняется начальная_инструкция; она инициализует переменную, используемую в цикле. Затем проверяется условие. Если оно истинно, то выполняются инструкции, вычисляется выражение, и управление передается обратно в начало цикла for с той разницей, что начальная_инструкция уже не выполняется. Это продолжается до тех пор, пока условие не станет ложно, после чего управление передается следующей_инструкции. Каждый проход цикла называется итерацией цикла.
13. Начальной_инструкцией может быть инструкция-выражение или просто объявление.
14. Цикл for является итерационной инструкцией, используемой обычно с увеличивающейся или уменьшающейся переменной. Например, в следующем коде инструкция for используется для сложения целых чисел от 1 до 10.
15. sum = 0;
16.
17. for (i = 1; i <= 10; ++i)
18.
19. sum += i;
20. Когда инструкция for начинает выполняться, управляющей переменной i задается начальное значение 1. Затем проверяется условие продолжения цикла i <= 10. Поскольку начальное значение i равно 1, это условие удовлетворяется, так что оператор тела инструкции суммирует к значению переменной sum, равному 0, значение счетчика i, равное 1. Затем управляющая переменная i увеличивается на единицу в выражении ++i и цикл опять начинается с проверки условия его продолжения. Поскольку значение i теперь 2, предельная величина не превышена, так что программа снова выполняет тело цикла. Этот процесс продолжается, пока управляющая переменная i не увеличится до 11 — это приведет к тому, что условие продолжения цикла нарушится и повторение прекратится. Выполнение программы продолжится с первого оператора, расположенного после цикла for.
21. Другой пример показывает, как оператор запятая может быть использован для инициализации более одной переменной.
22. for (sum = 0,i = 1; i <= 10; ++i)
23. sum += i;
24. Основное назначение использования оператора запятая — помочь программисту использовать несколько выражений задания начальных значений и (или) несколько выражений приращения переменных. Например, в одной структуре for может быть несколько управляющих переменных, которым надо задавать начальное значение и которые надо изменять. Например:
25. for(i=0,j=0;i<3,j<`4;i++,j+=2)
26.
27. cout<<i*j;
28. Данный цикл проведет две итерации, после которых значение счетчика i станет равным 2, а значение счетчика j = 4. При этом условие для второго счетчик не выполняется (т.к. j строго должен быть меньше 4) и цикл будет прерван. На экране будет выведено 02.
29. В цикле for может присутствовать локальное объявление переменной управления циклом, как в следующем примере.
30. for (int i = 0; i < N; ++i)
31. sum += i*i;
32. Целая переменная i теперь является объявленной в программе. Это может вносить путаницу, поэтому лучше объявлять все программные переменные в начале блока.
33. В большинстве случаев инсрукцию for можно представить при помощи инструкции while:
34.
35. начальная_инструкция;
36.
37. while (условие) {
38.
39. инструкция;
40.
41. выражение;
42.
43. }
44.
45. следующая_инструкция;
46.
47. Любое или все выражения в инструкции for могут отсутствовать, но две точки с запятой должны быть обязательно. Если пропущена начальная_инструкция, то никакая инициализация в цикле for не выполняется. Если пропущено выражение, то не производится приращение, а в случае отсутствия условия не производится проверка. Есть специальное правило для тех случаев, когда пропущено условие; в такой ситуации компилятор будет считать условие выполненным всегда. Так, цикл for в следующем фрагменте бесконечен.
48. for (i = 1, sum = 0 ; ; sum += i++ )
49. cout << sum << endl;
50. Размещение точки с запятой сразу после правой закрывающей скобки заголовка for делает тело структуры пустым оператором. Обычно это логическая ошибка.
51. "Приращение” инструкции for может быть отрицательным (в этом случае в действительности происходит не приращение, а уменьшение переменной, управляющей циклом).
52. Если условие продолжения цикла с самого начала не удовлетворяется, то операторы тела инструкции for не выполняются и управление передается оператору, следующему за for.
53. Управляющая переменная иногда печатается или используется в вычислениях в теле инструкции for, но обычно это делается без изменений ее величины. Чаще управляющая переменная используется только для контроля числа повторений и никогда не упоминается в теле инструкции.
54. Хотя управляющая переменная может изменяться в теле цикла for, избегайте делать это, так как такая практика приводит к неявным, неочевидным ошибкам.
55. Давайте рассмотрим несколько вариантов применения цикла for:
56. а) Изменение управляющей переменной от 1 до 100 с шагом 1.
57.
58. for (int i = 1; i <= 100; i++)
59. b) Изменение управляющей переменной от 100 до 1 с шагом -1
60. (с уменьшением на 1).
61.
62. for (int i = 100; i >= 1; i--)
63. Распространенная ошибка при программировании, это использование несоответствующей операции отношения в условии продолжения цикла при счете циклов сверху вниз (например, использование i <= 1 при счете циклов сверху до 1 не включая).
64. c) Изменение управляющей переменной от 7 до 77 с шагом 7.
65.
66. for (int i = 0; i <= 77; i += 7)
67. d) Изменение управляющей переменной от 20 до 2 с шагом -2.
68.
69. for (int i = 20; i >= 2; i -= 2)
70. e) Изменение управляющей переменной в следующей последовательности:
71. 2, 5, 8, 11, 14.
72.
73. for (int j = 2;j <= 14; j += 3)
74. f) Изменение управляющей переменной в следующей последовательности:
75. 99, 88, 77, 66, 55, 44, 33, 22, 11, 0.
76.
77. for (int j = 99; j >= 0; j -= 11)
