Для чего используют структуру цикл

Операторы цикла в языке Си

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

Каждый цикл состоит из

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:

Цикл с предусловием while

Общая форма записи

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

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

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.

Результат выполнения:

Параметрический цикл for

Общая форма записи

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

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

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

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

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

Источник

Циклические структуры

Алгоритм циклической структуры – это алгоритм, в котором предусмотрено неоднократное выполнение одной и той же последовательности действий. На практике часто встречаются задачи, в которых одно или несколько действий бывает необходимо повторить несколько раз.

Многократное повторение последовательности действий называется циклом, а многократно повторяющиеся действия – телом цикла.

Изучение циклов демонстрирует учащимся главное преимущество компьютера перед человеком – выполнение большого числа действий за короткое время. Ведь даже весьма короткий циклический алгоритм, составить который не так уж долго, при исполнении может потребовать выполнения нескольких сотен действий, с которыми компьютер справится намного быстрее, чем человек.

Учащиеся должны уметь организовать цикл и верно определить тело цикла. Более того, при конструировании алгоритмов важно использовать такую конструкцию цикла, которая окажется оптимальной для решения поставленной задачи.

Существует три формы циклов: цикл с параметром, цикл с предусловием, цикл с постусловием. Каждая форма имеет стандартное описание на языке схем, а также соответствующий оператор алгоритмического языка.

а), б) – циклическая структура “Для каждого”

в) – циклическая структура “Пока”

г) – циклическая структура “До”

I – счетчик числа повторов, C – приращение счетчика, A – начальное значение счетчика, B – конечное значение счетчика, P – тело цикла.

1. Цикл “Для каждого” можно записать в следующем виде:

Для каждого I от A до B с шагом С:

I – счетчик числа повторов, C – приращение счетчика, A – начальное значение счетчика, B – конечное значение счетчика, P – тело цикла.

Турбо-ПаскальFOR I=A TO B [ STEP C ]FOR I:=A B DOPP;NEXT I

2. Цикл “Пока” можно записать так:

Q – условие. ЭВМ будет выполнять P до тех пор, пока условие Q истинно.

Турбо-ПаскальWHILEWHILE DOP

3. Цикл “До” записывается следующим образом:

Турбо-ПаскальDOREPEATPP;LOOP UNTIL QINTIL ;

Тело цикла P выполняется до тех пор, пока условие Q ложно.

Одним из самых распространенных в практике вычислений алгоритмом циклической структуры является алгоритм вычислений некоторой функции y=f(x) для значений x, которые меняются от начального значения x₀ до конечного x_k с шагом h.

Исходными данными алгоритма являются значения: x₀, x_k, h. Необходимо вычисления по формуле y=f(x) повторять (x_k-x₀)/h+1 раз, т. е. при построении алгоритма организовать цикл. Параметром цикла выберем переменную x.

Схема алгоритма решения этой задачи на рис. 2. В схеме блок 3 присваивает начальное значение параметру цикла x, блок 6 осуществляет изменение на h параметра x при каждом выполнении цикла, блок 7 управляет циклом, для чего проверяется условие повторения цикла x 3.02.2005

Источник

Алгоритмические структуры

Любой алгоритм можно построить из ограниченного числа структурных конструкций. Обычно выделяют три структуры: линейную, разветвленную и циклическую.

Линейной структурой или следованием называют последовательное однократное выполнение двух или более операторов. Например:

Разветвленная структура предусматривает выбор одной из двух или более последовательностей операторов в зависимости от некоторого условия. Основной вариант реализации в программе — с помощью условного оператора:

Если значение логического выражения — истина, выполняется «оператор1», иначе (т.е. при ложности логического выражения) — «оператор2».

Пример:

При положительном x переменная y получит значение квадратного корня из x, в другом случае — значение 0.

Если нужно выбирать более чем из 2 вариантов, используют вложенные условные операторы, например:

Второй вариант реализации ветвления — оператор множественного выбора:

Оператор выбора используется только в тех случаях, когда «ключевое» выражение может принимать несколько конкретных значений. В программе указывается действия, выполняемые при каждом из этих значений. В ряде реализаций языка может быть также указан оператор, выполняемый при несовпадении выражения ни с одним из перечисленных значений (эта часть, начинающаяся вместо значения словом «otherwise» или, в зависимости от реализации, «else», всегда записывается последней).

Пример:

В алгоритме циклической структуры некоторая последовательность действий повторяется многократно. Последовательность операторов, описывающих повторяющиеся действия, называют телом цикла.

В программе циклическая структура реализуется с помощью операторов цикла. В Pascal имеется 3 типа таких операторов: цикл с предусловием, цикл с постусловием и цикл с параметром. Они отличаются друг от друга тем, как определяется число повторений.

Циклы с условием обычно используются в тех случаях, когда число повторений заранее неизвестно. Нужно повторять действия еще раз либо цикл должен быть завершен, определяется условием.

Если условие проверяется перед выполнением действий тела цикла, то такой цикл называют циклом с предусловием или циклом «пока» («повторять пока истинно условие»). В Pascal он выглядит следующим образом:

Пример:

Такая запись обозначает: пока значение переменной a превосходит 10, из него следует извлекать квадратный корень. Предположим, что до начала цикла переменная имела значение 10000. Поскольку 10000 > 10, из него будет извлечен корень; переменная получит значение 100. С этим значением вновь проверяется условие повторения. 100 больше 10, поэтому квадратный корень извлекается еще раз; переменная получает значение 10. Опять проверяется условие, но на этот раз 10 не больше 10, значит цикл будет завершен, и компьютер перейдет к исполнению следующего оператора.

Другой тип цикла с условием — цикл с постусловием, в котором проверка условия происходит после выполнения операторов тела цикла. Действия повторяются до того момента, когда условие станет истинным. В Pascal он записывается следующим образом:

Пример:

Этот фрагмент программы осуществляет ввод исходных данных с проверкой их корректности. Запрос будет повторяться до тех пор, пока пользователь не введет значение, удовлетворяющее поставлеенному условию (в данном случае — положительное).

В тех случаях, когда количество посторений известно заранее (до начала цикла), обычно бывает удобнее использовать цикл с параметром. Он выполняется следующим образом: переменная-параметр (её также называют счетчиком) принимает последовательные значения в заданных пределах и при каждом из них выполняются операторы тела цикла.

В Pascal оператор цикла с параметром выглядит следующим образом:

(в таком случае параметр будет увеличиваться). Если необходимо, чтобы значения параметра убывали, оператор немного изменяется:

Пример 1:

При выполнении этого фрагмента программы переменная i примет поочередно все значения от 1 до 20, при каждом из них на экран на отдельной строке (writeln) будет выводиться само это значение и его куб. В результате получится таблица кубов первых двадцати натуральных чисел. Чтобы значения выводились ровными колонками, в процедуре вывода указан формат (на значение переменной i отведено 3 позиции, для куба — 5).

Пример 2:

Этот фрагмент программы выведет на экран английский алфавит в обратном порядке —от «z» до «a»:

Источник

Алгоритмическая структура «Цикл»

В алгоритмическую структуру «цикл» входит серия команд, выполняемая многократно. Такая последователь­ность команд называется телом цикла.

Циклические алгоритмические структуры бывают двух типов:

• циклы со счетчиком, в которых тело цикла выполняется определенное количество раз;

• циклы с условием, в которых тело цикла выполняется, пока условие истинно или ложно.

Алгоритмическая структура «цикл» может быть зафик­сирована различными способами:

• графически – с помощью блок-схемы;

• на языке программирования, например, на языке Паскаль с использованием специальных инструкций, реализующих циклы различного типа.

Цикл со счетчиком. Когда заранее известно, какое число повторений тела цикла необходимо выполнить, можно вос­пользоваться циклической инструкцией.

В начале выполнения цикла значение переменной i устанавливается равным In. При каждом проходе цикла переменная i увеличивается на величину шага. Если она достигает величины, большей Ik, то цикл за­вершается и выполняются следующие за ним операторы (нц – начало цикла, кц – конец цикла).

для i от In до Ik, повторять

Циклы с условием. Часто бывает так, что необходимо по­вторить тело цикла, но заранее неизвестно, какое количест­во раз это надо сделать. В таких случаях количество повто­рений зависит от некоторого условия.

Условие выхода из цикла можно поставить в начале, пе­ред телом цикла. Такой цикл называется циклом с предусло­вием.

цикл выполняется, пока условие имеет значение «истина». Как только условие примет значение «ложь», вы­полнение цикла закончится. В этом случае условие является условием продолжения цикла.

Условие выхода из цикла можно поставить в конце, после тела цикла. Такой цикл называется «циклом с постусловием». цикл выполняется, пока условие имеет значение «ложь». Как только условие примет значение «ис­тина», выполнение цикла закончится. В этом случае усло­вие является условием завершения «цикла».

Цикл с постусловием, в отличие от цикла с предусловием, выполняется обязательно как минимум один раз, независимо от того, выполняется условие или нет.

повторять

до тех пор, пока не выполнится

Примеры

Даны две простые дроби. Составить алгоритм получения дроби, являющейся результатом их деления.

В алгебраической форме решение задачи выглядит следующим образом:

.

Исходными данными являются четыре целые величины: а, b, с, d. Результат – два целых числа m и n.

Тест: a = 3, b=4, c=5, d=6. Результат: m = 18, n = 20.

Даны три вещественных числа А, В, С. Найти наибольшее среди них.

Сначала определяется большее среди двух значений А и В, затем большее между найденным зна­чением и величиной С. Алгоритм имеет структуру двух

Задача решается c помощью циклического алгоритма: цикла с параметром.

2

Тест: N = 5. Результат: факториал F = 120.

вычислить значение функции Y = A = BX + CX 2 для изменяющимся с шагом 0,5.

Использование вложенных циклов на примере вычисления двойной суммы

где

А= – матрица или двумерный массив данных одного и того же типа.

В = (b₁, b₂, b₃, …, b_k) – одномерный массив (вектор) данных одного и того же типа.

алг Массив вещВk, Ank, C цел k, n нач для k от 1 до 9 повторять нц ввод bk кц для k от 1 до 9 повторять для n от 1 до 8 повторять нц ввод Аnk кц С:=0 для n от 1 до 8 повторять нц для k от 1 до 9 повторять нц C:=C+Ank×B кц кц выводС кон

Замечание. В соответствии с ГОСТ 19.701-90 границы цикла можно изображать следующим образом:

Начало цикла и конец цикла – оба символа имеют один и тот же идентификатор. Условия инициализации, приращения, завершения и т.д. помещаются внутри графического символа в начале или в конце в зависимости от расположения операции, проверяющей условие.

Источник

Презентация к уроку

Цель: изучение алгоритмической структуры циклы, создание моделей и алгоритмов для решения практических задач.

Ход урока

I. Актуализация знаний

II. Теоретический материал урока

Большинство практических задач требует многократного повторения одних и тех же действий, т. е. повторного использования одного или нескольких операторов. (Презентация)

Пусть требуется ввести и обработать последовательность чисел. Если чисел всего пять, можно составить линейный алгоритм. Если их тысяча, записать линейный алгоритм можно, но очень утомительно и нерационально. Если количество чисел к моменту разработки алгоритма неизвестно, то линейный алгоритм принципиально невозможен.

Другой пример. Чтобы найти фамилию человека в списке, надо проверить первую фамилию списка, затем вторую, третью и т.д. до тех пор, пока не будет найдена нужная или не будет достигнут конец списка. Преодолеть подобные трудности можно с помощью циклов.

Циклом называется многократно исполняемый участок алгоритма (программы). Соответственно циклический алгоритм — это алгоритм, содержащий циклы.

Различают два типа циклов: с известным числом повторений и с неизвестным числом повторений. При этом в обоих случаях имеется в виду число повторений на стадии разработки алгоритма.

Существует 3 типа циклических структур:

Иначе данные структуры называют циклами типа «Пока», «До», «Для».

Графическая форма записи данных алгоритмических структур:

Цикл с предусловием (иначе цикл пока) имеет вид:

Форматы записи операторов алгоритма	Блок-схема	Форматы записи операторов на Паскале
Пока (условие) нц серия команд кц		while условие do begin серия команд; end;

условие – выражение логического типа.

Цикл может не выполняться ни разу, если значение логического выражения сразу же оказывается ложь.

Серия команд, находящихся между begin и end, выполняются до тех пор, пока условие истинно.

Для того чтобы цикл завершился, необходимо, чтобы последовательность инструкций между BEGIN и END изменяла значение переменных, входящих в условие.

Цикл с постусловием (иначе цикл до) имеет вид:

Форматы записи операторов алгоритма	Блок-схема	Форматы записи операторов на Паскале
В алгоритмическом языке нет команды которая могла бы описать данную структуру, но ее можно выразить с помощью других команд (Например, ветвления).		repeat серия команд until условие

условие – выражение логического типа.

Последовательность инструкций между repeat и until всегда будет выполнено хотя бы один раз;

Для того чтобы цикл завершился, необходимо, чтобы последовательность операторов между repeat и until изменяла значения переменных, входящих в выражение условие.

Инструкция repeat, как и инструкция while, используется в программе, если надо провести некоторые повторяющиеся вычисления (цикл), однако число повторов заранее не известно и определяется самим ходом вычисления.

Цикл с параметром (иначе цикл для) имеет вид:

i – параметр цикла;
a – начальное значение цикла;
b – конечное значение цикла;
h – шаг изменения параметра.

Структура данного цикла иначе называют циклом i раз.

Эта команда выполняется таким образом: параметру i присваивается начальное значение а, сравнивается с конечным значением b и, если оно меньше или равно конечному значению b, выполняется серия команд. Параметру присваивается значение предыдущего, увеличенного на величину h – шага изменения параметра и вновь сравнивается с конечным значением b.

На языке программирования Паскаль шаг изменения параметра может быть равным одному или минус одному.

Если между begin и end находится только один оператор, то операторные скобки можно не писать. Это правило работает для цикла типа «Пока» и «Для».

Рассмотрим пример решения задач с использованием данных структур

Пример.

Вычислить произведение чисел от 1 до 5 используя различные варианты цикла

Составим алгоритм в виде блок-схемы.

Для проверки правильности алгоритма заполним трассировочную таблицу.

Источник