5Алгоритмы и программы циклической структуры

5.1 Понятие цикла. Разновидности циклов

Очень часто при разработке программ необходимо, чтобы один или более операторов выполнялись два или более раз. Такие алгоритмы называют циклическими, а повторяющиеся операторы – телом цикла. Количество повторений тела цикла может быть известно или нет. В случае, если неизвестно количество повторений тела цикла, завершение его работы происходит по достижению определённого условия. Таким образом, циклы делятся на циклы с параметром и условные.

В цикле с параметром задаётся переменная, выполняющая роль параметра цикла, её начальное и конечное значения, приращение (шаг изменения значения параметра цикла).

Блок-схема алгоритма цикла с параметром представлена на рисунке 5.1.

Условные циклы предназначены для организации итерационных вычислительных процессов. Они подразделяются на циклы с предусловием и циклы с постусловием. В цикле с предусловием перед выполнением тела цикла осуществляется проверка значения логического выражения или переменной логического типа, если значение этих величин удовлетворяют условию работы цикла, то выполняется тело цикла, в противном случае, выполняется следующий за циклом оператор. Таким образом, операторы тела цикла с предусловием могут быть не выполнены ни одного раза. На рисунке 5.2 представлена блок-схема алгоритма цикла с предусловием.

Цикл с постусловием предназначен для организации циклических алгоритмов, в которых проверка условия работы цикла выполняется после исполнения операторов тела цикла. По этой причине, операторы тела цикла всегда будут выполнены хотя бы один раз. На рисунке 5.3 представлена блок-схема алгоритма цикла с постусловием.

5.2Цикл с параметром в СИ/СИ++

Оператор for - это наиболее общий способ организации цикла, при помощи которого организуется цикл с параметром. Он имеет следующий формат:

for ( выражение 1 ; выражение 2 ; выражение 3 ) тело;

Выражение 1 обычно используется для установления начального значения переменных, управляющих циклом. Выражение 2 - это выражение, определяющее условие, при котором тело цикла будет выполняться. Выражение 3 определяет изменение переменных, управляющих циклом после каждого выполнения тела цикла.

Схема выполнения оператора for:

1. Вычисляется выражение 1.

2. Вычисляется выражение 2.

3. Если значения выражения 2 отлично от нуля (истина), выполняется тело цикла, вычисляется выражение 3 и осуществляется переход к пункту 2, если выражение 2 равно нулю (ложь), то управление передается на оператор, следующий за оператором for.

Существенно то, что проверка условия всегда выполняется в начале цикла. Это значит, что тело цикла может ни разу не выполниться, если условие выполнения сразу будет ложным.

int main()

{ int i,b;

for (i=1; i<10; i++)

b=i*i;

return 0;

}

В этом примере вычисляются квадраты чисел от 1 до 9.

В цикле for все инициализирующие выражения вычисляются один раз при входе в цикл. Они разделяются ",". Условия может и не быть, но ";" всегда ставится. При этом полагается, что его значение всегда истина. Выражения из списка выражений вычисляются при каждой итерации цикла после выполнения операторов тела цикла. Тело цикла может быть отдельным, составным или пустым оператором.

Например, просуммируем квадраты первых К членов натурального ряда.

for ( int i=1,s=0;i<=k;i++) s+=i*i;

for ( int i=0,s=0;i<=k;s+=++i*i);

for ( int i=0,s=0;i<=k;)s+=++i*i;

for ( i=0,s=0;i<=k;)

{ int j;j=++i;s+=j*j;

}

Другим вариантом использования оператора for является бесконечный цикл. Для организации такого цикла можно использовать пустое условное выражение, а для выхода из цикла обычно используют дополнительное условие и оператор break.

Пример:

for (;;)

{ ...

... break;

...

}