§ 2. Оператор break

Оператор break используется, во-первых, для прерывания работы оператора switch и, во-вторых, для выхода из любого из трёх циклов.

Во втором варианте геометрической задачи (см. пример 4) используется так называемый вечный цикл. В этом случае в качестве выражения после while используется единица, которая всегда соответствует истине. Поэтому чтобы программа не зациклилась, выход из такого цикла осуществляется с помощью специального оператора break. Заметим, что вместо единицы можно записать true или любую ненулевую константу.

float x,y; int K1=0, K3=0;

while (1) { cin>>x>>y; if(x==0 && y==0) break;

/* Вышли из цикла, управление передали на оператор cout, записанный после тела цикла, то есть после закрывающей фигурной скобки while */

if (x>=0 && y>=0) K1++; else if (x<=0 && y<=0) K3++; }

cout<<"K1="<<K1<<" K3="<<K3;

§ 3. Оператор do … while

Ту же программу (см. пример 1) для сравнения напишем с помощью другого оператора цикла:

int mult, to, RES=1;

cout<<"Mult="; cin>>mult;

cout<<"To="; cin>>to;

do RES*=mult; // или RES=RES*mult;

while (RES< to);

cout<<"\nResult= "<<RES;

Общий вид оператора цикла с постусловием такой:

do { оператор1;

оператор2; …

операторN;

} while (выражение);

Сначала выполняется тело цикла, а затем вычисляется и проверяется значение выражения. Если оно, как и в первом операторе, истинно (не равно нулю), то операторы, записанные между ключевыми словами do и while, повторяются. В противном случае цикл прекращается. Заметим, что аналогичный оператор языка Pascal repeat … until работает по-другому; если выражение после until истинно, цикл прекращается.

Как в С++, так и в Pascal, в отличие от while повторяющаяся часть обязательно выполнится хотя бы один раз. В нашем примере, даже если введём, например, отрицательное значение to и mult=2, цикл do … while выполнится один раз, то есть RES станет равным 2, и выйдем из цикла. Этим и отличаются два казалось бы похожие операторы цикла.

Вторая особенность оператора do … while в том, что значения переменных выражения не обязательно надо определять до цикла, это можно сделать и внутри его.

§ 4. Оператор for

Такой оператор есть практически во всех языках программирования, но в C++ он имеет больше возможностей.

Пример 5. Вывести кубы целых чисел от 1 до 100. В каждой строке экрана выводить по 10 пар число и его куб. Первый вариант с помощью while:

int k=1; while (k<=100)

{ cout<< k <<” “<< k*k*k;

if (k%10==0) cout<<endl; k++; }

Этот цикл можно записать по–другому, используя оператор цикла for:

int k; for (k=1; k<=100; k++)

{ cout<< k <<” “<< k*k*k;

if (k%10==0) cout<<endl; }

Этот вариант работает аналогично предыдущему, но первый вариант более понятный и естественный.

Общий вид оператора цикла for следующий:

for (выражение1; выражение2; выражение3)

{ оператор1; оператор2; …

операторK; }

В первом выражении записываются одна или несколько разделённых запятой операций присваивания для установки начальных значений переменным (в примере 1 — переменной k). Эта часть выполняется один раз вне данного цикла, то есть в цикле не повторяется. Начальные значения можно определить до оператора for, и тогда выражение1 может отсутствовать, но символ “;” обязательно записывается. Поэтому пример 5 можно записать и так:

int k=1; for (; k<=100; k++)

{ cout<< k <<” “<< k*k*k;

if (k%10==0) cout<<endl; }

Наоборот, в первом выражении может быть несколько присваиваний, разделённых “запятой”. Примеры будут приведены позже.

Второе выражение, как правило, является логическим, но не обязательно, и определяет условие, при истинности которого цикл продолжается. Если условий несколько, они соединяются логическими операциями (&&, ||, !). Если выражение не логическое, то цикл продолжается, если его значение не равно нулю. Вычисление и проверка этого выражения, в отличие от первого, повторяется каждый раз перед выполнением тела цикла. Поэтому если в самом начале оно ложно, код цикла может вообще не выполняться. Это выражение также может отсутствовать, но символ “точка с запятой” в таком случае записывается обязательно. Второе выражение заголовка оператора for может также отсутствовать. Тогда условие выхода из цикла, противоположное тому, которое было в заголовке for, можно записать внутри тела цикла, а выход осуществляется с помощью break. Для примера 5 это может выглядеть таким образом:

int k; for (k=1; ; k++)

{ if (k>100) break; cout<< k <<” “<< k*k*k;

if (k%10==0) cout<<endl; }

С помощью третьего выражения заголовка цикла изменяется значение одной или нескольких переменных через запятую. Она, как и вторая часть, повторяется и может также отсутствовать. В последнем случае символ “;” сохраняется, а изменение переменных можно записать в теле цикла. Можно записать ещё один вариант примера 5:

int k; for (k=1; k<=100; )

{ cout<< k <<” “<< k*k*k;

if (k%10==0) cout<<endl; k++; }

Благодаря такой возможности изменение значений параметров цикла (в нашем примере k) можно выполнять не обязательно после всех повторяющихся операторов, а в любом месте тела цикла.

Отметим другие особенности оператора for.

Могут отсутствовать все три выражения заголовка цикла for (см. пример 1 следующей главы, вариант 5). Например, ввод символов с клавиатуры до символа “.” (см. пример 3) можно записать так:

for ( ; ; ) { ch=getchar(); if (ch==’.’) break; }

Наоборот, может отсутствовать тело цикла. Его можно записать в третьей части заголовка ( см. пример 1 следующей главы, варианты 3, 4). И только в этом случае после заголовка оператора for записывается символ “;”. Это можно использовать, например, для создания задержки при выполнении программы: for (t=0; t<10000; t++);

Параметр цикла не обязательно должен быть целым, символьным и перечисляемым, как в Pascal. Можно использовать и переменную вещественного типа.

Какой бы из рассмотренных выше вариантов не выбрали, в заголовке оператора for в круглых скобках всегда записываются две точки с запятой независимо от наличия любого из трёх выражений. Запятых может быть любое разумное количество или они могут отсутствовать. Пример суммирования всех элементов массива в следующей главе подводит итог всему сказанному.

Упражнения и тесты

1. Дана программа:

main() { int r=1, a=200, b=2;

do { r*=b; cout<<r<<" "; } while (r<a);

getch(); return 0; }

а) что будет выведено?

b) как будет работать программа, если вместо r<a записать r>=a?;

c) проанализировать результат, если изменить порядок операторов

do { cout<<r<<" "; r *= b; } while (r<a);

2. Что будет выведено, если введём 4 9 6 11 -1?

main() { int m;

do { cin>>m; if (m==-1) break;

switch (m) {

case 1: case 2: case 3: cout<< 2;

case 4: case 5: cout<< 3; break;

case 6: case 7: case 8: cout<< 4;

case 9: case 10: cout<< 5; break;

default: cout<< "Error"; }

} while (1);

return 0; }

3. Что будет выведено?

int r=1, a=200, b=2;

while (r<a)

{ r*=++b; cout<<r<<" ";

}

cout<<endl<<b;

4. Что будет выведено?

int r=1, a=200, b=2;

do { r*=++b; cout<<(r++)<<" " ;

} while (r<a);

cout<<endl<<(++b);

5. Что будет выведено, если ввести 0 2 2 0 2 2 1 -5 1000 2 1000 1000

float x, y; cin>>x>>y;

while (!(x==1000 && y== 1000)) //1

{ r= !(x>1 || y<=0) ? ++x: y--;

cout<<x<<” “<<y<<” “<<r; cin>>x>>y; }

6. Дан код::

float x,y; cin>>x>>y;

while (x!=1000 && y!= 1000) //1

{ cout<<(y<x*x || y>3? x/y : x%y)<<" "; cin>>x>>y; }

Что будет выведено, если ввести 0 2 2 0 2 2 1 -5 1000 2?

Сравнить два заголовка цикла while двух последних упражнений.

7. Цикл for(I=10; I>0; I– –) cout << I*I<<” “;

записать с помощью a) while; б) do…while.

8. Сравнить оператор for в С++ и Pascal.

9. Записать номера правильных утверждений:

1) В операторе while значения всех переменных, записанных в выражении в круглых скобках, должны быть определены до входа в цикл.

2) В операторе do … while значения всех переменных, записанных в выражении в круглых скобках после ключевого слова while, должны быть определены до входа в цикл.

3) Пусть в цикле оператора while нет break. Тогда значения всех переменных, используемых в выражении в круглых скобках после ключевого слова while, должны меняться в теле цикла так, чтобы на каком-нибудь этапе выражение стало ложным.

4) Пусть в цикле оператора while нет break. Тогда значения всех переменных, используемых в выражении в круглых скобках после ключевого слова while, должны меняться в теле цикла так, чтобы на каком-нибудь этапе выражение стало истинным.

5) Пусть в цикле оператора while нет break. Тогда значения некоторых переменных, используемых в выражении в круглых скобках после ключевого слова while, должны меняться в теле цикла так, чтобы на каком-нибудь этапе выражение стало ложным.

6) Тело оператора while выполняется всегда, как минимум, один раз.

7) Тело оператора do … while выполняется всегда, как минимум, один раз.

Задачи

1. Запрограммировать простой калькулятор на четыре арифметических действия: сложение, вычитание, умножение, деление.

main() { float x, y, res; char c;

/* c — Однобайтная переменная символьного типа */

bool er; /* er — Однобайтная переменная логического типа со значением true (1) или false (0) */

cout<<"For EXIT the first number=1000 \n";

while (1) { er=false; cout<<"\nThe first number: "; cin>>x;

if (x == 1000) break;

cout<<"Operation: "; cin>>c;

/* или c=getchar(); или c=getch(); или c=getche(); (см. гл 5) */

cout<<" The second number:"; cin>>y;

switch (c)

{ case '+': res=x+y; break;

case '*': case '.': res=x*y; break;

case '–': case '_': res=x-y; break;

case '/': if (y!=0) res=x/y; else er=true; break;

default: er=true; } // The end of switch

if(er) cout<<" ERROR\n";

else cout<<x<<c<<y<<"="<<res<<endl;

} // The end of while

return 0; } // The end of main

2. Ввести координаты точек плоскости до тех пор, пока не введем точку с координатами (1000, 1000). Массивы не использовать. Найти количество точек, принадлежащих области из первой или третьей четверти, ограниченной окружностями радиуса 2 и 1 c центром в начале координат.

int main()

{ int k=0; float x,y; cout<<"x=1000, y=1000 --- exit\n"; cin>>x>>y;

while ( ! (x == 1000 && y==1000) )

{ if (( x*x+y*y <= 4 && x*x+y*y >= 1)

&& ( x>0 && y>0 || x<0 && y<0)) k++;

cin>>x>>y; /* Ввели координаты точки в цикле. */ }

cout<<k;

getch(); return 0; }

3. Вывести квадраты чисел от 11 до 99 по 10 чисел в строке.

// Вариант 1

cout<<'\n'; for ( int i=11; i<=99; i++)

cout<<i*i<< (i% 10 == 0? '\n' : ' ');

// Вариант 2

cout<<endl; for ( int i=11; i<=99; i++)

printf("%6d%c", i*i, i%10 ==0? '\n':' ');

// Вариант 3

cout<<endl; for (int i=11; i<=99; i++)

{ printf("%6d",i*i);

/*if (i%10= =0) cout<< '\n'; else cout<<' '); или*/

if (!(i%10)) cout<< '\n'; else cout<<' '; }

4. Последовательно ввести значения вещественного x, пока не введем 1000. Для каждого из них вычислить r= sin(x), если 0 < x < ; r = x³, если – <= x < 0; r = x², если x < –2* или x > 2*; r = 0 — в остальных случаях.

#define Pi 3.1459

int main() { float x=0, r; cout<<"1000 -- exit"<<endl;

cout<<" x y\n";

while (x!=1000)

{ gotoxy(2, wherey()); cin>>x;

if (x>0 && x<Pi) r=sin(x);

else if (x<0 && x>=–Pi ) r=x*x*x;

else if (x<–2*Pi || x>2*Pi) r=x*x; else r=0;

gotoxy(20, wherey()-1); cout<<r<<endl;

} return 0; }

5. Для заданного целого n в одном цикле вычислить n! и 2ⁿ.

main() /* По умолчанию int main() */

{ int p=1, fact=1, n, b=2; cout<<"n<17 n= "; cin>>n;

for (int i=1; i<=n; i++) { p=p*b; fact=fact*i; }

cout<<b<<" ^ "<<n<<"="<<p<< endl;

cout<<n<<"! = "<<fact<<endl;

getch(); return 0; }

6. Найти наибольшую цифру целого десятичного числа:

main() { int a, maxdig=0;

cout<<"\na="; cin>>a; a=abs(a);

while (a) { int d= a%10; if (d>maxdig) maxdig = d; a = a/10; }

cout<<"The max digit: "<<maxdig;

getch(); return 0;}

7. Вычислить бесконечную сумму ряда с заданной точностью. Считать, что требуемая точность достигнута, если очередное слагаемое по модулю станет меньше, чем заданная точность .

int main() { double x ,y=1., g=1., i, e;

cout<<"x="; cin>>x; cout<<"Epsilon="; cin>>e;

for (i=1; fabs(g)>e; i+=2) { g*=(-1)*x*x/(i*(i+1)); y=y+g; }

cout<<”y=”<< y; getch(); return 0; }

Уровень А

1. Для заданного n вычислить .

2. Вычислить приближенно значение бесконечной суммы

с точностью , используя следующие операторы: a) for; b) while; c) do … while.

3. Вывести таблицу значений функции y = при изменении x от u до v с шагом h = (v – u)/(n – 1), если u, v, n заданы.

4. Определить, является ли целое число простым.

5. Для натурального числа найти первую и последнюю цифры.

Уровень B

1. Определить, является ли целое число симметричным, т. е. таким числом, которое одинаково читается слева направо и справа налево (палиндром, перевертыш). Например, числа 123321, 202, 9889, 5555, 8 — палиндромы.

2. Перевести целое число из 10-тичной системы счисления в 16 с.с.

3. Перевести целое число из десятичной системы счисления в двоичную.

4. Найти приближенно, с точностью до 0,001, минимум функции на отрезке [u, v ].

5. Найти ,где = –функция, a, b — отрезок изменения х, целое n задано. Массив x не формировать.

6. Вычислить y= с заданной погрешностью , используя следующую формулу: Вычисления прекращаем, если .