Файл: Операторы циклов, их виды, особенности и области применения..pdf
Добавлен: 23.05.2023
Просмотров: 160
Скачиваний: 2
Например:
for ( ; ; )
{
if (<некоторое условие>) break;
}
Циклы могут быть вложены друг в друга. При использовании вложенных циклов надо составлять программу таким образом, чтобы внутренний цикл полностью укладывался в тело внешнего цикла, то есть циклы не должны пересекаться. В свою очередь, внутренний цикл может содержать собственные вложенные циклы. Имена параметров внешнего и внутреннего циклов должны быть разными. Допускаются следующие конструкции:
fог(k = 1; k <= 10; k ++)
{
fог (i = 1; i <= 10; i ++)
{
fог (t = 1; t <= 10; t ++)
{
...
}
}
}
Вложенные циклы используются, например, для вывода на экран треугольника "звездочек":
*
**
***
****
Для вывода одной строки следует сформировать отдельный цикл, а для вывода нескольких таких строк необходимо вложить первый цикл в цикл, который будет формировать переход к следующей строке. В первой строке должна быть только одна "звездочка", во второй – две, в третьей – три и т.д. То есть строка с номером і должна состоять из і "звездочек", поэтому внутренний цикл будет выполняться і раз. [18]
int i, j, m;
cout << "Ввести количество строк m:";
cin >> m;
for (i = 1; i <= m; i ++)
{
for (j = 1; j <= i; j ++) cout << "*";
cout << endl;
}
Операторы с предусловием и постусловием используются для организации циклов и являются альтернативными к оператору for. Обычно цикл с предусловием используется, если количество повторений заранее неизвестно, а для многократного повторения тела цикла известно условие, при истинности которого цикл продолжает выполнение. Это условие следует проверять каждый раз перед очередной итерацией. Например, при считывании данных из файла условием цикла является наличие данных непосредственно в файле, то есть повторять чтение данных следует до тех пор, пока указатель не будет указывать на конец файла.
Синтаксис цикла с предусловием следующий:
while (<условие>)
{
<тело цикла>
};
Последовательность операторов (тело цикла) выполняется пока условие является истинным, а выход из цикла осуществляется, когда условие станет ложным. Если условие является ошибочным при вхождении в цикл, то последовательность операторов ни разу не выполнится, а управление будет передаваться к следующему оператору программы.
Цикл с постусловием используется, если есть необходимость проверять истинность условия каждый раз после очередной итерации. Как отмечалось выше, отличие цикла с предусловием от цикла с постусловием заключается в первой итерации: цикл с постусловием всегда выполняется по крайней мере один раз независимо от условия.[17]
Синтаксис цикла с постусловием следующий:
do
{
<тело цикла>
}
while (<условие>);
Последовательность операторов (тело цикла) выполняется один или несколько раз, пока условие станет ложным. Оператор цикла do ... while используется в тех случаях, когда есть необходимость выполнить тело цикла хотя бы один раз, поскольку проверка условия осуществляется после выполнения операторов.
Если тело цикла состоит из одного оператора, то операторные скобки {} не является обязательны.
Операторы while и do ... while могут преждевременного завершиться при выполнении операторов break и return внутри тела цикла.
Рассмотрим отличие работы разных операторов цикла на примере вычисления суммы всех нечетных чисел в диапазоне от 10 до 100:
1) с использованием оператора for:
int i, s = 0;
for (i = 11; i <100; i + = 2)
s + = i;
2) с использованием оператора while:
int s = 0, i = 11;
while (i <100)
{
s + = i;
i + = 2;
}
3) с использованием оператора do ... while:
int s = 0, i = 11;
do
{
s + = i;
i + = 2;
}
while (i <100);
1.3. Использование и обработка одномерных массивов с применением операторов цикла
Часто, в процессе разработки программы, возникает потребность хранить большое количество однотипных значений, которые должны поддаваться одинаковым методам обработки. Например, экзаменационные оценки студентов, следует вводить, выводить, анализировать (сравнение с "2" или "5"), изменять при необходимости и тому подобное. Такие однотипные значения имеет смысл хранить в одной переменной, перенумеровать их внутри этой переменной, предоставить доступ к этим значениям по индексу и обрабатывать эти значения в цикле (номер индекса должен совпадать с значением параметра цикла).
Массив – это упорядоченная совокупность однотипных элементов. Массивы широко применяются для хранения и обработки однородной информации, например таблиц, векторов, матриц, коэффициентов уравнений и т.д. [16]
Каждый элемент массива однозначно можно определить по имени массива и индексе. Имя массива (идентификатор) подбирают по тем же правилам, что и для переменных. Индексы определяют местонахождение элемента в массиве. К примеру, элементы вектора имеют один индекс – номер по порядку; элементы матриц или таблиц имеют по два индекса: первый означает номер строки, второй – номер столбца. Количество индексов определяет размерность массива. Например, векторы в программах – это одномерные массивы, матрицы – двумерные.
Индексами могут быть только переменные, константы или выражения целого типа. Значения индексов записывают после имени массива в квадратных скобках. При объявлении массивов в квадратных скобках указывается количество элементов, а нумерация элементов всегда начинается с нуля.
Различия массива от обычных переменных следующие:[14]
– общее имя для всех значений;
– доступ к конкретному значению по его номеру (индексу)
– возможность обработки в цикле.
Одномерный массив объявляется в программе следующим образом:
<тип данных> <имя_массива> [<размер массива>];
Тип данных задает тип элементов массива. Элементами массива не могут быть функции и элементы типа void. Размер массива в квадратных скобках задает количество элементов массива. В отличие от других языков, в C++ не проверяется выход за пределы массива, поэтому, чтобы избежать ошибок в программе, следует следить за размерностью объявленных массивов. Значение размера массива при объявлении может быть не указано в следующих случаях:[15]
– при объявлении массив инициализируется;
– массив объявлен как формальный параметр функции;
– массив объявлен как ссылка на массив, явно определенный в другом модуле.
Используя имя массива и индекс, можно обращаться к элементам массива:
<имя_массива> [<значение_ индекса>]
Значения индексов должны находиться в диапазоне от нуля до величины, на единицу меньше размера массива, который определен при его объявлении, поскольку в C ++ нумерация индексов начинается с нуля.
Например,
int A[10];
объявляет массив с именем А, содержащий 10 целых чисел; при этом выделяет и закрепляет за этим массивом оперативную память для всех 10-ти элементов соответствующего типа (int – 4 байта), то есть 40 байтов, следующим образом (рисунок 5):
|
A[0] |
A[1] |
A[2] |
A[3] |
A[4] |
A[5] |
A[6] |
A[7] |
A[8] |
A[9] |
Рисунок 5 Изображение одномерного массива
Следовательно, при объявлении массива выделяется память, необходимая для размещения всех его элементов. Элементы массива с первого до последнего запоминаются в последовательно возрастающих адресах памяти. Между элементами массива в памяти промежутков нет. Элементы массива записываются один за другим поэлементно.[13]
Для получения доступа к i-му элементу массива А, можно написать А[і], где i – переменная цикла (счетчик цикла), которая может принимать значения от 0 до 9. При этом величина i умножается на размер типа int и представляет собой адрес i-го элемента массива А от его начала, после чего осуществляется выбор элемента массива А по сложившейся адресу.[12]
При объявлении массивов можно присваивать начальные значения его массива (необязательно всем), которые в дальнейшем в программе могут быть изменены. Если реальное количество инициализированных значений является меньше размерность массива, то остальные элементы массива приобретают значение 0.
Например,
int a[5] = {9, 33, -23, 8, 1}; // а [0] = 9, а [1] = 33, а [2] = - 23, а [3] = 8, а [4] = 1;
float b[10] = {1.5, -3.8, 10}; // B [0] = 1.5, b [1] = - 3.8, b [2] = 10, b [3] = ... = b [9] = 0;
Все операции с массивами выполняются с помощью операторов цикла. Например, ввод информации в массив:
for (int i = 0; i <n; i ++)
cin >> a [i];
Вывод информации из массива:
for (int i = 0; i <n; i ++)
cout << a [i] << "";
1.4. Использование и обработка двумерных массивов с применением операторов цикла
Для многих структур данных изображения в виде одномерного массива является неприемлемым. Например, результаты матчей футбольного чемпионата удобнее подавать в виде квадратной таблицы. Для хранения таких структур данных применяют многомерные массивы, среди которых наиболее широко используются двумерные массивы (матрицы).
Как отмечалось в данном разделе, размерность массива определяется количеством индексов. Элементы одномерного массива имеют один индекс, двумерного массива (матрицы, таблицы) – два индекса: первый из них – номер строки, второй – номер столбца. При размещении элементов массива в памяти компьютера сначала меняется крайний правый индекс, затем остальные - справа налево. [11]
Многомерный массив объявляется в программе следующим образом:
<тип> <имя_массива> [<размерность1>] [<размерность2>] ... [<размерностьN>];
Количество элементов массива равна произведению количества элементов по каждому индексу. Например,
int a [3][4];
объявлено двумерный массив из 3-х строк и 4-х колонок (12-ти элементов) целого типа:
a [0] [0] a [0] [1], a [0] [2], a [0] [3],
a [1] [0], a [1] [1], a [1] [2], a [1] [3],
a [2] [0], a [2] [1], a [2] [2], a [2] [3];
Приведем еще несколько примеров объявления массивов:
float Mas1 [5] [5]; // Матрица 5х5 = 25 элементов вещественного типа.
char Mas2 [10] [3]; // Двумерный массив с 10х3 = 30 элементов символьного типа
double Mas3 [4] [5] [4]; // Трехмерный массив с 4х5х4 = 80 элементов вещественного типа
При объявлении массива можно присваивать начальные значения его элементов, причем необязательно всех, например:
1) int w [3] [3] = {{2, 3, 4}, {3, 4, 8}, {1, 0, 9}};
2) float C [4] [3] = {1.1, 2, 3, 3.4, 0.5, 6.8, 9.7, 0.9};
В первом примере объявлено и инициализирован массив целых чисел w[3][3]. Элементам массива присвоено значение из списка: w[0][0] = 2, w[0][1] = 3, w[0][2] = 4, w[1][0] = 3 и т.д.
Рассмотрим примеры для ввода и вывода элементов матрицы а.
Инициализировать матрицу a размерности nxm можно с помощью следующего кода:
for (i = 0; i <n; i ++)
for (j = 0; i <m; j ++)
cin >> a [i] [j];
Для вывода двумерного массива на экран используются следующие операторы:
for (i = 0; i <n; i ++)
{
for (j = 0; i <m; j ++)
cout << a [i] [j] << "";
cout << endl;
}
Глава 2. Практическая реализация обработки массивов с помощью операторов цикла
2.1.Базовые алгоритмы обработки одномерных массивов с помощью операторов цикла
К базовым алгоритмам обработки одномерных массивов относят:
– вывод на экран элементов или их количества, соответствующие определенному критерию;
– нахождение минимального или максимального элемента массива;
– нахождение суммы, произведения элементов и т.д.
Приведем типичные примеры для обработки каждого из этих типов алгоритмов.
Пример 1. Вывести на экран все четные числа массива и их количество.
int i, n, k = 0, a [10]; // Объявление переменных
cout << "n =";
cin >> n; // Введение размерности
cout << "Элементы массива:";
for (i = 0; i <n; i ++) // Введение элементов массива
cin>>a[i];
for (i = 0; i <n; i ++)
if (a [i]% 2 == 0) // Нахождение парных элементов
{
cout << a [i] << ""; //вывод на экран парного элемента
k ++; //вычисление количества парных элементов
}
cout << "k =" << k; //вывод количества парных элементов
Пример 2. Найти значение минимального элемента одномерного массива и его порядковый номер.
int i, n, p;
float min, a [10], d;
cout << "n ="; //ввод размерности
cin >> n;
cout << endl;
cout << "Элементы массива:";
for (i = 0; i <n; i ++) //ввод элементов массива
cin>>a[i];
min = a [0]; //присваивание начального значения для минимума
for (i = 1; i <n; i ++) //вычисляет минимум массива
if (a [i] <min)
{
min = a [i]; //присваиваем значение в переменную min
p = i; //запоминаем индекс минимального элемента
}
cout << endl;
cout << "min =" << min << "," << "p =" << p << endl; //выводим результат
Пример 3. Найти сумму элементов массива.
int i, n;
float sum = 0, a [10];
cout << "n ="; //вводим размерность массива
cin >> n;
cout << endl;
cout << "Элементы массива:"; //вводим элементы массива
for (i = 0; i <n; i ++)
cin>>a [i];
for (i = 0; i <n; i ++) //находим сумму элементов
sum + = a [i];
cout << endl;
cout << "Summa =" << sum; //выводим сумму
Приведенные выше алгоритмы обработки одномерных массивов будут использоваться на практике при написании программ для курсовой работы.