Составление циклических алгоритмов

циклом понимается организованное повторение некоторой последовательности операторов

Любой цикл состоит из кода цикла, т.е. тех операторов, которые выполняются несколько раз, начальных установок, модификации параметра цикла и проверки условия продолжения выполнения цикла

Один проход цикла называется шагом или итерацией. Проверка условия продолжения цикла происходит на каждой итерации либо до выполнения кода цикла (с предусловием), либо после выполнения (с постусловием)

Разновидности операторов цикла языка Си

оператор цикла с предусловием

оператор цикла с постусловием

оператор цикла с предусловием и коррекцией

цикла, представленного простым или составным оператором

Выражение

Изменение параметра цикла

True

False

Начальные установки

Код цикла

Код цикла может включать любое количество операторов, связанных с конструкцией while, которые нужно заключить в фигурные скобки (организовать блок), если их более одного

Переменные, изменяющиеся в коде цикла и используемые при проверке условия продолжения, называются параметрами цикла. Целочисленные параметры цикла, изменяющиеся с постоянным шагом на каждой итерации, называются счетчиками цикла

их смысл состоит в том, чтобы до входа в цикл задать значения переменным, которые в этом цикле используются

Цикл завершается, если условие его продолжения не выполняется. Возможно принудительное завершение как текущей итерации, так и цикла в целом.
Для этого используют оператор continue – переход к следующей итерации цикла и break – выход из цикла.
Организация выхода из бесконечного цикла по нажатии клавиши Esc:
while (1) { // Бесконечный цикл
if (kbhit() && getch()==27 ) break;
}

Пример

Функция kbhit() возвращает значение > 0, если нажата любая клавиша, а функция getch() возвращает код нажатой клавиши.
Организации паузы в работе программы с помощью цикла, выполняющегося до тех пор, пока не нажата любая клавиша
...
while (!kbhit());
...

Пример

цикла;
while (выражение);

Код цикла будет выполняться до тех пор, пока выражение истинно. Данный цикл всегда выполняется хотя бы один раз, даже если изначально выражение ложно.
Здесь сначала выполняется код цикла, после чего проверяется, надо ли его выполнять еще раз.

Выражение

Изменение параметра цикла

True

False

Начальные установки

Код цикла

char answer;
do {
puts(" Hello! => ");
scanf(" %c ", &answer);
}
while ((answer=='y')||(answer=='Y'));

Пример

1; выражение 2; выражение 3)
код цикла;

выражение 1 – инициализация счетчика (параметр цикла)

выражение 2 – условие продолжения счета

выражение 3 – коррекция счетчика

(параметру цикла) начального значения.
Выражение 2 определяет условие выполнения цикла. Как и в предыдущих случаях, если его результат не нулевой («истина»), – то цикл выполняется, иначе – происходит выход из цикла.
Коррекция выполняется после каждой итерации цикла и служит для изменения параметра цикла.
Выражения 1, 2 и 3 могут отсутствовать (пустые выражения), но символы «;» опускать нельзя.

Суммирование первых N натуральных чисел:
sum = 0;
for ( i = 1; i<=N; i++) sum+=i;
В выражении 1 переменную-счетчик можно декларировать.
for (int i = 1; i<=N; i++)
Областью действия такой переменной будет код цикла.

Пример

цикл будет выполняться бесконечно, поскольку пустое условие всегда остается истинным. Бесконечный оператор:
for ( ; ; ) код цикла; эквивалентен оператору while (1) код цикла;

В заголовке оператора for может использоваться операция «запятая». Она позволяет включать в его выражения несколько операторов.
Суммирование первых N натуральных чисел
for ( sum = 0 , i = 1; i<=N; sum+= i , i++) ;

Пример

Оператор for имеет следующие возможности

Можно вести подсчет с помощью символов, а не только чисел:
for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++) ... ;

Можно проверить выполнение некоторого произвольного условия:
for (n = 0; s[i] >= '0' && s[i] < '9'; i++) ... ;
или
for (n = 1; n*n*n <= 216; n++) ... ;

Первое выражение необязательно должно инициализировать переменную. Необходимо только помнить, что первое выражение вычисляется только один раз, перед тем как остальные части начнут выполняться.

и 3, можно изменять при выполнении кода цикла
for (n = 1; n < 10*k; n += delta) ... ;

Использование условных выражений позволяет во многих случаях значительно упростить программу, например:
for (i = 0; i printf("%6d%c", a[i],( (i%10==0) || (i==n–1) ) ? '\n' : ′ ′);
В этом цикле печатаются n элементов массива а по 10 в строке, разделяя каждый столбец одним пробелом и заканчивая каждую строку (включая последнюю) одним символом перевода строки. Символ перевода строки записывается после каждого десятого и n-го элементов. За всеми остальными – пробел.

создании циклов – это использование в коде цикла неинициализированных переменных и неверная запись условия выхода из цикла

Чтобы избежать ошибок, нужно

проверить, всем ли переменным, встречающимся в правой части операторов присваивания в коде цикла, присвоены до этого начальные значения (а также возможно ли выполнение других операторов)

проверить, изменяется ли в цикле хотя бы одна переменная, входящая в условие выхода из цикла

предусмотреть аварийный выход из цикла по достижении некоторого количества итераций

если в состав цикла входит не один, а несколько операторов, нужно заключать их в фигурные скобки

goto

оператор перехода к следующей итераци цикла continue

выход из цикла, либо оператора switch – break

оператор возврата из функции return

Оператор безусловного перехода goto

goto метка ;

Он предназначен для передачи управления оператору, помеченному указанной меткой. Метка представляет собой идентификатор, оформленный по всем правилам идентификации переменных с символом «двоеточие» после него, например, пустой помеченный меткой m1 оператор:
m1: ;
Область действия метки – функция, где эта метка определена. В случае необходимости можно использовать блок.

друга и наиболее характерный оправданный случай использования оператора goto – выполнение прерывания (организация выхода) во вложенной структуре. Например, при возникновении грубых неисправимых ошибок необходимо выйти из двух (или более) вложенных структур (где нельзя использовать непосредственно оператор break, т.к. он прерывает только самый внутренний цикл)

for (...)
for (...) {
...
if (ошибка) goto error;
}
...
error: операторы для устранения ошибки;

Пример

Оператор goto можно использовать для организации переходов из нескольких мест функции в одно, например, когда перед завершением работы функции необходимо сделать одну и ту же операцию

циклов (но не в операторе-переключателе switch). Наличие оператора continue вызывает пропуск «оставшейся» части итерации и переход к началу следующей, т.е. досрочное завершение текущего шага и переход к следующему шагу

Операторы continue, break и return

В циклах while и do-while это означает непосредственный переход к проверочной части. В цикле for управление передается на шаг коррекции, т.е. модификации выражения 3.
Оператор continue часто используется, когда последующая часть цикла оказывается слишком сложной, так что рассмотрение условия, обратного проверяемому, приводит к слишком высокому уровню вложенности программы.

или оператора-переключателя switch, к которому он принадлежит, и передает управление первому оператору, следующему за текущим оператором. То есть break обеспечивает переход в точку кода программы, находящуюся за оператором, внутри которого он (break) находится

Операторы continue, break и return

Оператор return производит досрочный выход из текущей функции.
Он также возвращает значение результата функции:
return выражение;
Выражение должно иметь скалярный тип

для нормального, корректного завершения работы программы при возникновении какой-либо внештатной ситуации, например, ошибка при открытии файла. При этом записываются все буферы в соответствующие файлы, закрываются все потоки и вызываются все зарегистрированные стандартные функции завершения.

Функции exit и abort

Прототип этой функции приведен в заголовочном файле stdlib.h и выглядит так:
void exit ( int exit_code);
Параметр данной функции – ненулевое целое число, передаваемое системе программирования (служебное сообщение о возникшей внештатной ситуации).
Для завершения работы программы также может использоваться функция
void abort (void);
действия которой аналогичны функции exit(3)