(C++) Циклы. Цикл с параметром (for)


Циклы в программировании
Представим ситуацию, когда нам надо вывести на экран одно и тоже слово, допустим слово "HELLO", 10 раз. Как нам поступить?
Можно взять и 10 раз написать cout << "HELLO";

А что если, надо не 10 раз, а 20, 30, 40 раз?, а если 200 раз? В этом случае копирование займет очень много времени. А если, необходимо, чтобы пользователь сам выбирать сколько раз ему вывести на экран информацию? 

Чтобы справиться с этой задачей, нам поможет специальная конструкция, которая называется цикл.
 
Цикл - это алгоритмическая конструкция, в которой некоторая последовательность команд повторяется несколько раз.

В языке программирования С++, есть два вида циклов: цикл с переменной (for) и цикл с условием (while и do...while)

Начнем знакомство с циклами с первого вида.
 
Цикл с переменной (for)

Очень часто бывает, что мы знаем число повторений каких-либо действий или же можем вычислить число повторений через известные нам данные. В некоторых языках программирования есть команда, которая на русском языке звучит как повтори(число раз), указывая в скобках точное число повторений. 

Интересно проследить как работает этот цикл на машинном уровне:
1. в памяти выделяется определенная ячейка памяти и в нее записывается число повторений;
2. когда программа выполняет тело цикла один раз, содержимое этой ячейки (счетчик) уменьшается на единицу;
3. выполнение цикла заканчивается, когда в этой ячейке будет нуль.

В языке программирования C++ нет такой конструкции, но есть конструкция for.  

Общая форма записи оператора цикла for выглядит следующим образом: 
for (/*выражение1*/; /*выражение2*/; /*выражение3*/ )
{
      /*один оператор или блок операторов - тело цикла*/;
}
Данная конструкция требует, чтобы мы:
1. явно выделили ячейку памяти, которая будет являться счетчиком и задали ей начальное значение;
2. прописали условие, при котором тело цикла будет выполняться;
3. указали, как будет менять значение в данной ячейке.

В практической части мы попробуем вывести на экран слово "Hello" 10 раз. А в дальнейших задачах разберем данную конструкцию подробнее.

Задача для тренировки:

Циклы в программировании

Цикл for
Цикл for представляет собой средство пошагового выполнения повторяющихся действий. Давайте рассмотрим более подробно, как он устроен.

Выполнение цикла for состоит из следующих шагов: 
1. установка начального значения переменной цикла (счетчика);
2. проверка условия продолжения цикла;
3. выполнение шага (тела цикла); 
4. изменение значения переменной цикла.
Далее шаги 2-4 повторяются до тех пор пока условие на 2-м шаге не станет ложным. Как только условие становится ложным, цикл прекращает свою работу и выполняется оператор следующий за оператором цикла for.

Вернемся к общей форме записи оператора цикла и разберем подробнее все части. 
for (/*выражение1*/; /*выражение2*/; /*выражение3*/ )
{
      /*один оператор или блок операторов - тело цикла*/;
}

Выражение 1 отвечает за установку начального значения переменной цикла (счетчика), заканчивается точкой с запятой

Например,

1) i=0;    // Переменной цикла i присваиваем начальное значение равное нулю.
                 // При такой записи, переменная i должна быть объявлена до цикла.

2) int i=0; //  Переменная i может быть объявлена сразу в заголовке цикла, но
                     // в этом случае после работы цикла сотрется из памяти

3) ;    // Отсутствует инициализация и объявление переменной цикла вообще,
          //  в этом случае она может быть определена до цикла.


Выражение 2 это условие продолжения цикла for, которое проверяется на истинность.

i<=10  // Цикл будет выполняться, пока переменная i меньше или равна 10. Условие может быть любым.
 

Выражение 3 изменяет значение переменной-счетчика. Без этого значения цикл будет считаться бесконечным.

i++  // Переменная i будет увеличиваться на 1 с каждым шагом.
 

Задача для тренировки:

Особенности работы цикла for

Если в теле цикла один оператор

Если в теле цикла стоит всего один оператор, то скобки можно не ставить.

Задача для тренировки:

Заголовок цикла for - практикум

Заголовок цикла for - особенности

В каждой части заголовка может быть несколько операторов, разделенных запятыми.
 
Пример
for ( i = 0, x = 1.; i < 10; i += 2, x *= 0.1 )
    { ... }
В данном случае, используем две переменные, которые будут меняться после выполнения тела цикла - это переменные i и x. Переменная i меняется с шагом 2: i += 2 - сокращенная запись от i = i + 2. Переменная x с каждым шагом увеличивается в 0,1 раз x = x * 0.1, сокращенно х *= 0.1.

Задача для тренировки:

Заголовок цикла for - особенности

Повторить N раз

Все программы с циклом for, которые мы до этого писали нельзя назвать универсальными. Потому что мы задавали сами число повторений тела цикла. А что делать, если количество повторений будет зависеть от какого-либо другого значения? Например, пользователь сам хочет задать количество повторений цикла.
Что делать в этом случае? Все очень просто. Вместо числовых начальных и конечных значений, мы можем использовать любые переменные, которые могут как вычисляться, так и задаваться пользователем.

Например, нам нужно вывести квадраты чисел от 1 до N, где значение переменной N вводится с клавиатуры пользователем.
Программа будет выглядеть следующим образом:
  
#include <iostream>
using namespace std;
main()
{
 int i, N; // i – переменная цикла, N - максимальное число, у которого вычисляем квадрат
 cin >> N; 
 for ( i = 1; i <= N; i ++) // цикл: для всех i от 1 до N. Переменная i будет последовательно принимать значения от 1 до N
 {
    cout << "Square number "<<i<<" is" <<i*i<<"\n";  // Вывод квадрата числа по определенному формату и переход на новую строку
 }
}
При входе в цикл выполняется оператор i = 1, и затем переменная i с каждым шагом увеличивается на единицу (i ++). Цикл выполняется пока истинно условие i <= N. В теле цикла единственный оператор вывода печатает на экране само число и его квадрат по заданному формату.
Для возведения в квадрат или другую невысокую степень лучше использовать умножение.

Запустите программу и посмотрите результат ее работы при различных значениях переменной N.

Задача для тренировки:

Заголовок цикла for - повторение N -раз

Пропустить Навигационные Ссылки.
Чтобы оставить комментарий нужна авторизация