какое минимальное количество раз выполняется цикл с постусловием
Циклы
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).
Рассмотрим цикл с предусловием.
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.
∫ a b f ⁡ x d x = ∑ i = a b f ⁡ i h
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.
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.
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.
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.
Возьмём точку на кривой с координатами (x; f(x)), сдвинемся на шаг h вперёд, получим точку (x+h, f(x+h)), тогда производная будет
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 ⁡ 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.
Цикл с предусловием ( while ) и постусловием ( repeat )
При составлении программ часто возникает необходимость сократить запись кода при повторении однообразных команд. А когда количество их повторений заранее неизвестно и определяется некоторым условием, то можно использовать структуру — цикл с предусловием или цикл с постусловием.
Цикл — одна из форм управляющих конструкций в языках программирования. Используется для многократного выполнения набора команд.
Цикл с предусловием ( while do )
На рисунке ниже представлена блок-схема цикла с предусловием. Другие названия цикла: цикл-пока, цикл с заданным условием продолжения работы.
Особенность данного вида цикла while : операторы цикла будут повторяться до тех пор, пока условие истинно. Его проверка делается каждый раз перед выполнением операторов цикла. Цикл может ни разу не выполниться, если его условие ложно.
Цикл while pascal
На рисунке показано два варианта записи данной структуры на языке программирования Паскаль:
Задачи на циклы Паскаль
Задание 1. Даны два положительных числа A и B (A > B). На отрезке длины A размещено максимально возможное количество отрезков длины B (без
наложений). Не используя операции умножения и деления, найдите длину незанятой части отрезка A.
Решение:
Вариант 1
Внешний вид цикла с параметром в паскале:
Оператор цикла с предусловием выполняет действия заранее неизвестное число раз. Выход из цикла осуществляется, если некоторое логическое выражение или его результат окажется ложным. Так как верность логического выражения проверяется в начале, тело цикла может не выполнится ни одного разу.
Структура цикла с предусловием:
— логическое выражение, истинность которого проверяется вначале выполнения циклического оператора;
— любые выполняемые операторы языка.
Порядок выполнения цикла:
Пока условие истинно выполняется тело цикла. Как только условие становится ложно выполнение цикла прекращается.
Этот оператор аналогичен оператору цикла с предусловием, но отличается от него тем, что проверка условия производится после выполнения тела (действий) цикла. Это обеспечивает его выполнение хотя бы один раз в отличие от ранее разобранных циклов.
Обратите внимание на то, что данный оператор цикла предполагает наличие нескольких операторов в теле цикла, то есть можно выполнять несколько действий, поэтому служебные слова Begin и End не нужны.
Формат записи, структура цикла:
Выводы:
1.Цикл с параметром используется переменная, называемая параметром цикла или счётчиком. Перед выполнением цикла параметру (счётчику) устанавливается начальное значение. После выполнения шага цикла значение параметра увеличивается на единицу. Цикл продолжается до тех пор пока параметр не достигнет своего конечного значения, которое указывается после to (downto).
2. Цикл с предусловием выполняется до тех пор, пока условие выполнения не станет ложным, и продолжается, если условие истинно.
3. Цикл с постусловием выполняется до тех пор, пока условие не станет истинно, если условие ложно, цикл продолжается.
Pascal: Занятие №3. Часть 1: Цикл с постусловием в Паскаль
Цикл с постусловием в Паскаль (repeat)
Проблема 1: Как избежать ввода отрицательного числа или нуля?
Решение 1: Если вводится неверное число, то нужно вернуться назад к вводу данных (цикл).
Блок-схема решения примера:
Блок-схема решения примера
Решение на Паскале: 
Еще одно использование цикла Repeat рассмотрим на примере с решением.
var i,n:integer; begin write (‘количество раз’); readln(n); i:=1; repeat write(0); i:=i+1 until i>n end.
begin var n:=readInteger(‘количество знаков’); var i:=1; repeat write(0); i:=i+1 until i>n end.
В решенной задаче оператор 8-й строки — это счетчик ( i:=i+1 ), который просчитывает количество раз и одновременно является условием для выхода из цикла.
Задача 1. Написать программу решения задачи о печати чисел 3 5 7 9 11 13. Решите задачу дважды в одном файле: используя цикл Repeat и цикл loop (если вы его рассмотрели).
[Название файла: L3task1.pas ]
Узнать о работе оператора с постусловием в Паскале можно также из видеоурока:
Строковый тип данных в Паскаль
Для решения следующей задачи нам пригодится работа со строковым типом данных.
Рассмотрим как объявляются строки в Паскале:
Объявление строковой переменной:
Присваивание значения строковой переменной:
str:=’вот такая вот строка’;
var str1,str2: string; begin str1:=’Привет, ‘; writeln(‘Ваше имя?’); readln(str2); writeln(str1,str2) end.
begin var str1:=’Привет,’; var str2: string; writeln(‘Ваше имя?’); readln(str2); print(str1,str2) end.
Задача 2. Компьютер предлагает человеку ввести слово, после чего распечатывает это слово, снабдив его восклицательным знаком. Затем снова предлагает ввести слово и так до тех пор, пока человек не введет слово «Хватит». Распечатав его с восклицательным знаком, компьютер отвечает: «Хватит так хватит» и заканчивает работу.
Решите задачу дважды в одном файле: для решения использовать цикл с постусловием в Паскаль и цикл loop (если вы его рассмотрели).
[Название файла: L3task2.pas ]
Задача 3. Составьте блок-схему решенного задания.
Циклы в Паскале
При решении задач может возникнуть необходимость повторить одни и те же действия несколько или множество раз. В программировании блоки кода, которые требуется повторять не единожды, оборачиваются в специальные конструкции – циклы. У циклов выделяют заголовок и тело. Заголовок определяет, до каких пор или сколько раз тело цикла будет выполняться. Тело содержит выражения, которые выполняются, если в заголовке цикла выражение вернуло логическую истину (True, не ноль). После того как достигнута последняя инструкция тела, поток выполнения снова возвращается к заголовку цикла. Снова проверяется условие выполнения цикла. В зависимости от результата тело цикла либо повторяется, либо поток выполнения переходит к следующему выражению после всего цикла.
В языке программирования Паскаль существует три вида циклических конструкций.
Цикл for
Часто цикл for называют циклом со счетчиком. Этот цикл используется, когда число повторений не связано с тем, что происходит в теле цикла. Т.е. количество повторений может быть вычислено заранее (хотя оно не вычисляется).
В заголовке цикла указываются два значения. Первое значение присваивается так называемой переменной-счетчику, от этого значения начинается отсчет количества итераций (повторений). Отсчет идет всегда с шагом равным единице. Второе значение указывает, при каком значении счетчика цикл должен остановиться. Другими словами, количество итераций цикла определяется разностью между вторым и первым значением плюс единица. В Pascal тело цикла не должно содержать выражений, изменяющих счетчик.
Цикл for существует в двух формах:
Счетчик – это переменная любого из перечисляемых типов (целого, булевого, символьного, диапазонного, перечисления). Начальные и конечные значения могут быть представлены не только значениями, но и выражениями, возвращающими совместимые с типом счетчика типы данных. Если между начальным и конечным выражением указано служебное слово to, то на каждом шаге цикла значение параметра будет увеличиваться на единицу. Если же указано downto, то значение параметра будет уменьшаться на единицу.
Количество итераций цикла for известно именно до его выполнения, но не до выполнения всей программы. Так в примере ниже, количество выполнений цикла определяется пользователем. Значение присваивается переменной, а затем используется в заголовке цикла. Но когда оно используется, циклу уже точно известно, сколько раз надо выполниться.
Цикл while
Цикл while является циклом с предусловием. В заголовке цикла находится логическое выражение. Если оно возвращает true, то тело цикла выполняется, если false – то нет.
Когда тело цикла было выполнено, то ход программы снова возвращается в заголовок цикла. Условие выполнения тела снова проверяется (находится значение логического выражения). Тело цикла выполнится столько раз, сколько раз логическое выражение вернет true. Поэтому очень важно в теле цикла предусмотреть изменение переменной, фигурирующей в заголовке цикла, таким образом, чтобы когда-нибудь обязательно наступала ситуация false. Иначе произойдет так называемое зацикливание, одна из самых неприятных ошибок в программировании.
Цикл repeat
Цикл while может не выполниться ни разу, если логическое выражение в заголовке сразу вернуло false. Однако такая ситуация не всегда может быть приемлемой. Бывает, что тело цикла должно выполниться хотя бы один раз, не зависимо оттого, что вернет логическое выражение. В таком случае используется цикл repeat – цикл с постусловием.
В цикле repeat логическое выражение стоит после тела цикла. Причем, в отличие от цикла while, здесь всё наоборот: в случае true происходит выход из цикла, в случае false – его повторение.
В примере, даже если n будет равно 0, одна звездочка все равно будет напечатана.