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).
Общая форма записи
while (Условие)
{
БлокОпераций;
}
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include <stdio.h>
int main() {
int k; // объявляем целую переменную key
int i = 1;
int sum = 0; // начальное значение суммы равно 0
printf(«k = «);
scanf(«%d», &k); // вводим значение переменной k
while (i <= k) // пока i меньше или равно k
{
sum = sum + i; // добавляем значение i к сумме
i++; // увеличиваем i на 1
}
printf(«sum = %dn», sum); // вывод значения суммы
getchar(); getchar();
return 0;
}
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
1
2
3
4
while (1)
{
БлокОпераций;
}
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
do {
БлокОпераций;
} while (Условие);
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // для использования функции system()
int main() {
int num; // объявляем целую переменную для числа
system(«chcp 1251»); // переходим на русский язык в консоли
system(«cls»); // очищаем экран
do {
printf(«Введите число от 0 до 10: «); // приглашение пользователю
scanf(«%d», &num); // ввод числа
} while ((num < 0) || (num > 10)); // повторяем цикл пока num<0 или num>10
printf(«Вы ввели число %d», num); // выводим введенное значение num — от 0 до 10
getchar(); getchar();
return 0;
}
Результат выполнения:
Параметрический цикл for
Общая форма записи
for (Инициализация; Условие; Модификация)
{
БлокОпераций;
}
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include <stdio.h>
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<=k; i++) // цикл для переменной i от 1 до k с шагом 1
{
sum = sum + i; // добавляем значение i к сумме
}
printf(«sum = %dn», sum); // вывод значения суммы
getchar(); getchar();
return 0;
}
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include <stdio.h>
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
int i=1;
for(; i<=k; i++) // цикл для переменной i от 1 до k с шагом 1
{
sum = sum + i; // добавляем значение i к сумме
}
printf(«sum = %dn», sum); // вывод значения суммы
getchar(); getchar();
return 0;
}
Параметры, находящиеся в выражениях в заголовке цикла можно изменить при выполнении операции в теле цикла, например
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include <stdio.h>
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<=k; ) // 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 = %dn», 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.
Пример на Си:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include <stdio.h>
int main() {
int k; // объявляем целую переменную key
printf(«k = «);
scanf(«%d», &k); // вводим значение переменной k
for(int i=1, j=2; i<=k; i++, j+=2) // цикл для переменных
{ // (i от 1 до k с шагом 1) и (j от 2 с шагом 2)
printf(«i = %d j = %dn», i, j); // выводим значения i и j
}
getchar(); getchar();
return 0;
}
Результат выполнения
Вложенные циклы
В Си допускаются вложенные циклы, то есть когда один цикл находится внутри другого:
for (i = 0; i<n; i++) // внешний цикл — Цикл1
{
for (j = 0; j<n; j++) // вложенный цикл — Цикл2
{
; // блок операций Цикла2
}
// блок операций Цикла1;
}
Пример: Вывести числа от 0 до 99, по 10 в каждой строке
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include <stdio.h>
int main() {
for(int i=0; i<10; i++) // цикл для десятков
{
for (int j = 0; j < 10; j++) // цикл для единиц
{
printf(«%2d «, i * 10 + j); // выводим вычисленное число (2 знакоместа) и пробел
}
printf(«n»); // во внешнем цикле переводим строку
}
getchar(); // scanf() не использовался,
return 0; // поэтому консоль можно удержать одним вызовом getchar()
}
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.
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include <stdio.h>
int main() {
for(int i=0; i<10; i++) // цикл для десятков
{
for (int j = 0; j < 10; j++) // цикл для единиц
{
if (j > i) // если число единиц больше числа десятков в числе
break; // выходим из вложенного цикла и переходим к новой строке
printf(«%2d «, i * 10 + j); // выводим вычисленное число (2 знакоместа) и пробел
}
printf(«n»); // во внешнем цикле переводим строку
}
getchar(); // scanf() не использовался,
return 0; // поэтому консоль можно удержать одним вызовом getchar()
}
Результат выполнения
Пример на Си: Вывести числа от 0 до 99 исключая числа, оканчивающиеся на 5 или 8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include <stdio.h>
int main() {
for(int i=0; i<10; i++) // цикл для десятков
{
for (int j = 0; j < 10; j++) // цикл для единиц
{
if ((j == 5) || (j == 8)) // если число единиц в числе равно 5 или 8,
continue; // переходим к следующей итерации цикла
printf(«%2d «, i * 10 + j); // выводим вычисленное число (2 знакоместа) и пробел
}
printf(«n»); // во внешнем цикле переводим строку
}
getchar(); // scanf() не использовался,
return 0; // поэтому консоль можно удержать одним вызовом getchar()
}
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
goto Метка;
. . .
Метка : Операция;
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.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS // для возможности использования scanf
#include <stdio.h>
int main() {
int k = 5;
M1: if (k < 0) // если k<0,
goto M2; // переходим на метку M2 (выходим из программы)
printf(«%d «, k); // выводим значение k
k—; // уменьшаем k на 1
goto M1; // переходим на метку M1 (повторяем операции выше)
M2: getchar();
return 0;
}
Результат выполнения
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.
Назад: Язык Си
Теги: Си циклы. C loops. Цикл с постусловием. Цикл с предусловием. Цикл со сщётчиком. while. do while. for. break. continue
Введение. Циклы с предусловием.
При 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("%dn", 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("%dn", 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("%dn", 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("%dn", 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("%dn", 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.
Цикл 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("%dn", i);
i++;
} while(i < 10);
Давайте рассмотрим пример использования цикла с постусловием и предусловием. Пусть нам необходимо проинтегрировать функцию.
a
b
f
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
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
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<conio.h>
#include<stdio.h>
int main() {
double sum = 0.0;
double a = 0.0;
double b = 1.0;
double h = 0.01;
double x = a;
while (x < b) {
sum += x*x * h;
x += h;
}
printf("%.3f", sum);
getch();
}
Программа выводит 0.328.
Решение
∫
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
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
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<conio.h>
#include<stdio.h>
int main() {
int num = 0;
int max = num;
printf("To quit, enter 0n");
/*бесконечный цикл*/
while (1) {
printf("Please, enter number: ");
scanf("%d", &num);
/*условие выхода из цикла*/
if (num == 0) {
break;
}
if (num > max) {
max = num;
}
}
printf("max number was %d", max);
getch();
}
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<conio.h>
#include<stdio.h>
int main() {
int i = 0;
int positiveCnt = 0;
float sum = 0.0f;
float input;
printf("Enter 10 numbersn");
while (i < 10) {
i++;
printf("%2d: ", i);
scanf("%f", &input);
if (input <= 0.0) {
continue;
}
sum += input;
positiveCnt++;
}
printf("Sum of %d positive numbers = %f", positiveCnt, sum);
getch();
}
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 againn");
continue;
} else {
break;
}
} while (1);
Одним 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<conio.h>
#include<stdio.h>
int main() {
double sum = 0.0;
double a = 0.0;
double b = 1.0;
double h = 0.01;
double x;
for (x = a; x < b; x += h) {
sum += x*x * h;
}
printf("%.3f", sum);
getch();
}
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;
}
или так
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.
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<conio.h>
#include<math.h>
#include<stdio.h>
int main() {
double a = 0;
double b = 3.0;
double h = 0.001;
double h2 = h * 2.0;
double maxVal = a*sin(a);
double maxX = a;
double curVal;
double x;
// Проходим по всей области от a до b
// и ищем максимум первой производной
// Используем функцию x*sin(x)
for (x = a; x < b; x += h) {
curVal = ( (x+h)*sin(x+h)-(x-h)*sin(x-h) )/h2;
if (curVal > maxVal) {
maxVal = curVal;
maxX = x;
}
}
printf("max value = %.3f at %.3f", maxVal, maxX);
getch();
}
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<conio.h>
#include<math.h>
#include<stdio.h>
int main() {
int i, j;
// Для каждого i
for (i = 1; i < 11; i++) {
// Выводим строку из произведения i на j
for (j = 1; j < 11; j++) {
printf("%4d", i*j);
}
// После чего переходим на новую строку
printf("n");
}
getch();
}
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.
Q&A
Всё ещё не понятно? – пиши вопросы на ящик 
Логические операторы
Циклы
Последнее обновление: 03.01.2023
Циклы позволяет выполнить одно действие множество раз в зависимости от определенного условия. В языке Си есть следующие типы циклов:
-
for
-
while
-
do…while
Цикл for
Цикл for имеет следующее формальное определение:
for (инициализация; условие; приращение;)
{
// тело цикла
}
заголовок цикла состоит из трех частей. Первая часть — инициализация выполняется один раз при начале выполнения цикла и представляет установку
начальных условий, как правило, это инициализация счетчиков — специальных переменных, которые используются для контроля за циклом.
Вторая часть — условие, при соблюдении которого выполняется цикл. Зачастую в качестве условия используется операция сравнения, и если она
возвращает ненулевое значение (то есть условие истинно), то выполняется тело цикла, а затем вычисляется выражение_3.
Третья часть — приращение задает изменение параметров цикла. Обычно здесь происходит увеличение счетчиков цикла.
Рассмотрим стандартный цикл for и для этого выведем числа с 0 до 5 на консоль:
#include <stdio.h>
int main(void)
{
for (int i = 0; i < 6; i++)
{
printf("%d", i);
}
return 0;
}
Первая часть объявления цикла — int i = 0 — создает и инициализирует счетчик i. Счетчик необязательно должен представлять тип
int. Это может быть и другой числовой тип, например, float. И перед выполнением цикла его значение будет равно 0.
В данном случае это то же самое, что и объявление переменной.
Вторая часть — условие, при котором будет выполняться цикл. В данном случае цикл будет выполняться, пока i не достигнет 6.
И третья часть — приращение счетчика на единицу. Опять же нам необязательно увеличивать на единицу. Можно уменьшать: i—. Можно изменять на другое значение: i+=2.
В итоге блок цикла сработает 6 раз, пока значение i не станет равным 6. И каждый раз это значение будет увеличиваться на 1.
Каждый отдельный проход цикла называется итерацией. То есть в примере выше было 6 итераций.
Усложним цикл и выведем квадраты чисел от 0 до 8:
#include <stdio.h>
int main(void)
{
for (int i = 0; i < 9; i++)
{
printf("%d * %d = %d n", i, i, i * i);
}
return 0;
}
Здесь блок цикла сработает 9 раз, пока значение i не станет равным 9. И каждый раз это значение будет увеличиваться на 1.
0 * 0 = 0 1 * 1 = 1 2 * 2 = 4 3 * 3 = 9 4 * 4 = 16 5 * 5 = 25 6 * 6 = 36 7 * 7 = 49 8 * 8 = 64
Необязательно указывать все три выражения в определении цикла, мы можем одно или даже все их них опустить:
int i = 1;
for ( ; i < 9 ; )
{
printf("%d * %d = %d n", i, i, i * i);
i++;
}
Формально определение цикла осталось тем же, только теперь первое и третье выражения в определении цикла отсутствуют:
for (; i < 9;). Переменная-счетчик определена и инициализирована вне цикла, а ее приращение происходит в самом цикле.
Можно определять вложенные циклы. Например, выведем таблицу умножения:
#include <stdio.h>
int main(void)
{
for (int i=1; i < 10; i++)
{
for(int j = 1; j < 10; j++)
{
printf("%d t", i * j);
}
printf("n");
}
return 0;
}
Цикл do..while
В цикле do..while сначала выполняется код цикла, а потом происходит проверка условия в инструкции while.
И пока это условие истинно, то есть не равно 0, то цикл повторяется.
do
{
// действия цикла
}
while (условие);
Например:
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i = 6;
do
{
printf("%d", i);
i--;
}
while (i > 0);
return 0;
}
Здесь код цикла сработает 6 раз, пока i не станет равным нулю. Но важно отметить, что цикл do гарантирует хотя бы единократное выполнение действий, даже если перед первым выполнением
условие в инструкции while не будет истинно. То есть мы можем написать:
int i = -1;
do
{
printf("%d", i);
i--;
}
while (i > 0);
Хотя у нас переменная i меньше 0, цикл все равно один раз выполнится.
Цикл while
В отличие от цикла do цикл while сразу проверяет истинность некоторого условия, и если условие истинно, то есть не равно 0, то код цикла выполняется:
while(условие){
// выполняемые инструкции, если условие истинно
}
Например, выведем на консоль все числа от 6 до 1:
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int i = 6;
while (i > 0)
{
printf("%d n", i);
i--;
}
return 0;
}
Здесь, пока истинно условие i > 0, будут выполняться действия цикла — printf("%d n", i) и i--
Операторы continue и break
Иногда возникает необходимость выйти из цикла до его завершения. В этом случае можно воспользоваться оператором
break. Например:
int i = 1;
for ( ; ; )
{
printf("%d * %d = %d n", i, i, i * i);
i++;
if (i > 5) break;
}
Здесь когда значение переменной i достигнет 5, осуществляется выход из цикла с помощью оператора break.
В отличие от оператора break, оператор continue производит переход к следующей итерации. Например, нам надо посчитать сумму только нечетных чисел из некоторого диапазона:
#include <stdio.h>
int main(void)
{
int result = 0;
for (int i=0; i<10; i++)
{
if (i % 2 == 0) continue;
result +=i;
}
printf("result = %d", result); // 25
return 0;
}
Чтобы узнать, четное ли число, мы получаем остаток от целочисленного деления на 2, и если он равен 0, то с помощью оператора continue переходим к следующей итерации цикла.
А если число нечетное, то складываем его с остальными нечетными числами.
Циклы используются для многократного повторения кусков кода. Возможность повторения определенных фрагментов кода — это одна из основных и в тоже время важных задач, которые приходится решать программисту. Большинство программ или сайтов используют циклы, например — для вывода новостной информации или объявлений. То есть в таких задачах необходимо выполнять постоянно операции чтения и записи, и для того чтобы не дублировать один и тот же код на помощь приходят циклы. Циклы достаточно просто объявляются в коде, однако они выполняют сложные задачи, всего лишь простым повторением.
Чтобы приступить к изучению циклов, убедитесь в том, что вы хорошо понимаете концепцию истинных и ложных значений в языке программирования Си. Потому как это будет жизненно необходимо в использовании циклов, ведь в циклах также как и в операторах выбора присутствуют условные выражения. В языке Си существует три типа циклов: for, while, do while. Каждый из них имеет свои конкретные применения. Все они описаны ниже.
Самый часто используемый цикл — это цикл for, его структура показана ниже:
for ( /*инициализация переменной; условие; изменение значения переменной*/ ) {
// тело цикла (тут находится код который будет повторяться)
}
Инициализация переменной позволяет либо объявить переменную и присвоить ей значение либо присвоить значение уже существующей переменной. Во-вторых, значение этой переменной сообщает программе — истинно или ложно условие цикла. И пока условие цикла — истинно, цикл должен продолжать повторяться. Управляющую переменную обязательно необходимо как-то изменять, иначе цикл будет бесконечный, например можно обновлять её так: i++, i = i + 2 или даже так i = random(5). Обратите внимание, что каждую секцию в заголовке цикла, отделяет точка с запятой , что очень важно. Также отметим, что каждый из разделов может быть пустым, хотя точки с запятой все еще должны быть там. Если условие не пустое, то оно оценивается как истинное и цикл будет выполняться до тех пор, пока что-то не сделает условие цикла — ложным. Давайте рассмотрим простой пример использования цикла for.
#include <stdio.h>
int main()
{
int i;
/* Цикл будет работать до тех пор, пока i < 10, при этом после каждой итерации переменная i будет инкрементироваться(увеличиваться на 1)*/
for ( i = 0; i < 10; i++ ) {
/* Имейте ввиду что условие проверяется перед каждым повторением,
то есть работа цикла остановится когда переменная i будет равна 10*/
printf( "%dn", i );
}
getchar();
}
Собственно, результат работы программы:
Эта программа представляет собой очень простой пример использования цикла. переменной i присваивается ноль, и пока i меньше 10 на экран печатается значения переменной i, после этого к переменной i прибавляется единица и все снова повторяется до тех пор, пока условие не станет ложным. Имейте в виду, что значение переменной i увеличивается после выполнения кода в теле цикла запускается в первый раз.
Цикл while — очень простой цикл, вот его структура:
while ( /*условие*/ )
{
// тело цикл - тут находится код, который необходимо повторять
}
Тело цикла начинает выполняться, если условие цикла — истинно. Условие представляет собой логическое выражение, например х == 1 или х! = 7 (х не равно 7). То есть условие может быть абсолютно любым — любое сочетание логических выражений. Вот пример составного условия — x == 3 || x > 10, это условие будет истинным, если икс будет равен трем или икс будет больше 10. Обратите внимание, что while имеет раздела инициализации или раздела изменения управляемой переменной, поэтому перед использованием этого цикла, сначала необходимо объявить переменную, которая будет проверяться в условии цикла и в теле цикла изменять значение этой переменной. Собственно, давайте рассмотрим простой пример с использованием цикла while:
#include <stdio.h>
int main()
{
int var = 0; /* обязательно сначала объявляем переменную */
while ( var < 10 ) { /* пока значение переменной var меньше 10 */
printf( "%dn", var );
var++; /* обновляем значение в переменной var(если этого не делать, то условие цикла всегда будет истинным, тогда цикл будет - бесконечным) */
}
getchar();
}
Вот мы и рассмотрели еще один пример использования циклов, и как видите и в этом примере нет ничего сложного. Просто представьте себе, что цикл всегда начинает повторять код, который находится в теле цикла. Как только выполняется последний оператор в теле цикла, выполняется проверка условия цикла. Если условие все ещё — истинное, то цикл продолжает и дальше работать, а если условие — ложное, то выполняется выход из цикла.
Есть еще один тип циклов — do while. Этот цикл полезен, когда необходимо выполнить код по крайней мере — 1 раз. Рассмотрим его структуру:
do {
// тело цикла
} while ( /*условие*/ );
Структура очень простая, как видите условие находится в конце цикла ,соответственно и проверка условия будет выполняться после того, как выполнятся код в теле цикла. Обратите внимание, что условие проверяется в конце цикла, а не в начале, так что блок кода в теле цикла будет выполнен по крайней мере один раз. Если условие истинно, цикл прыгает обратно в начало и снова выполняет его. Цикл do while почти ничем не отличается от цикла while, за исключением того, что тело цикла гарантированно выполняется хотя бы один раз. Цикл while сначала проверяет условие, а потом выполняет блок кода в теле, конечно же, если условие — истинно, В то время как do while сначала выполняет код в теле цикла, а затем проверяет условие, и если оно — истинное, то он продолжает работать. Пример работы цикла do while показан ниже:
#include <stdio.h>
int main()
{
int i = 0;
do {
/* Напечатает сообщение и завершит работу*/
printf( "Привет! Я цикл do whilen" );
} while ( i != 0 );
getchar();
}
Обратите внимание на точку с запятой в конце цикла, вы всегда должны ставить эту точку с запятой так, как в приведенном выше примере. Очень часто эта точка с запятой не ставится, в результате — появляется ошибка компиляции. Только этот цикл заканчивается точкой с запятой, у остальных циклов в конце, кроме закрывающей скобочки — ничего не ставится. Обратите внимание, что в примере выше, этот цикл будет выполняться один раз, потому что сначала печатается сообщение а потом проверяется условие цикла.
Операторы break и continue
Эти два ключевых слова очень важны для циклов, они могут управлять повторениями в цикле. Оператор break делает принудительный выход из цикла, даже когда условие цикла — истинно. Оператор break удобно использовать, когда необходимо выйти из цикла при особых обстоятельствах. Оператор continue нужен если необходимо пропустить какой-то блок кода, но при этом не прекращать работу цикла. Подробно об операторах вы можете прочитать в разделе С++: статья про оператор continue, статья про оператор break.
На прошлом занятии мы рассмотрели работу цикла while, на этом занятии
речь пойдет об операторе for. Оба этих оператора образуют циклы с
предусловием, то есть, сначала проверяется условие цикла и если оно истинно, то
выполняется текущая итерация. И здесь возникает вопрос, зачем понадобился еще
один оператор цикла с предусловием?
Смотрите, в
практике программирования очень часто возникают задачи, когда нужно
организовать циклы по следующей схеме:
Логические операторы