Циклические конструкции в программах

Наряду с операторами или группами операторов, которые могут выполняться в зависимости от каких-либо условий, существуют еще и операторы, которые могут выполняться несколько раз в одной и той же последовательности. Такой вид конструкции в программе известен как цикл. Существуют три основных типа циклов (хотя два из них можно рассматривать как разновидность одного). Это цикл while (“пока”), циклfor (“для”) и цикл do...while (“делать... пока”).

Цикл while

Цикл while является наиболее общим и может использоваться вместо двух других типов циклических конструкций.

Оператор while имеет следующий формат:

while (выражение)

оператор;

где “выражение” принимает нулевое или отличное от нуля значение, а “оператор” может представлять собой как один оператор, так и группу операторов (составной оператор).

В процессе выполнения цикла, вычисляется значение “выражения”. Если оно истинно, то “оператор”, следующий за ключевым словом while выполняется и “выражение” вычисляется снова. Если “выражение” ложно, то цикл завершается и программа продолжает выполняться дальше.

main()

{

char *msg;

int indx;

msg = “Hello”;

indx=1;

while (indx <= 10){

printf(“Время # %2d: %s\n”,indx,msg);

indx++;

}

}

После компиляции и выполнения этой программы на экране будут отображены строки со следующей информацией:

Время # 1 : Hello

Время # 2 : Hello

Время # 3 : Hello

...........

Время # 9 : Hello

Время # 10 : Hello

Очевидно, что оператор printf был выполнен ровно 10 раз, при этом значение параметра цикла indx изменилось от 1 до 10.

Цикл for

Цикл for является одним из основных видов циклов, которые имеются во всех языках высокого уровня. Однако версия, используемая в Си обладает большей мощностью и гибкостью.

Основной формат цикла:

for( выр1;выр2; выр3)

оператор

Так же как и в цикле while, “оператор” в теле цикла может быть как одиночным оператором программы, так и составным оператором.

Параметры цикла, заключенные в скобки, должны обязательно разделяться точкой с запятой, которая делит пространство внутри скобок на три сектора. Каждый параметр, занимающий определенный сектор, означает следующее:

· выр1 - обычно задает начальное значение индексной переменной,

· выр2- условие продолжения цикла,

· выр3 - обычно задает некоторую модификацию (приращение) индексной переменной за каждое выполнение цикла.

Можно пропускать одно или даже все выражения в операторе for, но наличие всех точек с запятой должно гарантироваться. Например, если опустить “выр2”, то это равносильно тому, что значение “выр2” будет всегда иметь значение истина (1) и цикл никогда не завершится (такие циклы известны как бесконечные). В качестве примера рассмотрим ту же программу, что и в предыдущем разделе.

main()

{

char *msg;

int indx;

msg = “Hello”;

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

printf(“Время # %2d: %s\n, indx,msg);

}

Очевидно, что эта программа работает точно также, что и предыдущая.

Цикл do...while

Последним видом цикла является цикл do...while. Формат цикла можно представить в виде:

do оператор while (выражение);

Основным отличием между цикломwhile и do...while в том, что операторы внутри do...while всегда выполняются хотя бы один раз (так как проверка условия выполнения цикла осуществляется после выполнения последовательности операторов, составляющих тело цикла.

main()

{

float a,b,ratio;

char ch;

do {

printf("Введите два числа: ");

scanf("%f %f",&a,&b);

if(b==0.0)

printf("Отношение не определено\n");

else {

ratio = a / b;

printf("Отношение = %f \n",ratio);

}

printf("\n Нажми `q` для выхода или любую

клавишу для продолжения\n")

} while ((ch = getch()) != 'q');

}

Вложенные циклы

Когда внутри одного цикла находиться в качестве оператора или в составе операторов другой цикл, то второй цикл называют вложенным. При такой реализации внутренний цикл будет срабатывать на каждом шаге наружного цикла, и выполнять заданное количе­ство повторений оператора. Например, для вывода на экран таблицы, содержащей факториалы чисел от 1 до 10 можно воспользоваться следующей конструкцией вложенных цик­лов

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

{

f = 1 ;

for(i =2; i <= n; i++) f *= i ;

printf("%2d-> %d\n", n, f);

}

Переменная nв этом фрагменте задает число, факториал которого вычисляется во внутреннем цикле. Поскольку значение п. меняется от 1 до 10, то на экран выводится таб­лица, в каждой строке которой показано число (значение n) и его факториал.

Типовые задачи с массивами

Для обработки переменных в массивах используется цикл forи простые задачи с массивами реализуются с помощью одного простого оператора, указанного в цикле for.

1.Ввод чисел в массив

for(i =0; i < 100; i++)

scanf("%d", &array[i]) ;

Переменная i должна быть любого целого типа.

2.Вывод чисел из массива_

for(i =0; i < 100; i++)

printf("%d, ", array[i]) ;

3.Подсчет суммы чисел в массиве

sum =0 ; // Подсчет суммы начинается с 0

for(i =0; i < 100; i++) sum += array[i];

Тип переменной sumдолжен позволить получить в этой переменной правильный ре­зультат.

В некоторых задачах выполнять простой оператор в цикле приходится в зависимости от условия, как показано ниже в задаче поиска.

4.Поиск максимального числа в массиве

max= array[0] ;

for(i =1; i < 100; i++)

if(max < array[i]) // Если встретилось большее число

max= array[i]; // его нужно запомнить

Переменная maxдолжна быть того же типа, что и элементы массива.

Реже, для реализации задачи с массивами приходится использовать два цикла. Это на­блюдается в задачах, которые должны несколько раз повторить некоторую задачу для по­лучения нужного решения. Ниже показана задача сортировки массива, которая использует задачу поиска минимального числа (второй цикл). Обнаружив минимальное число и по­ложив его в начало массива, задача поиска минимального числа повторяется (первый цикл), но в ограниченной области от iдо конца массива.

5.Сортировка массива

for(i =0; х < 100-1; i++) //Повторение поиска минимума

for(j = i+1; j < 100; j++) //Поиск минимума if(array[i] > array[j])

{

с = array[i] ; // Путем обмена меньшее

array[i] = array[j] ;// закладывается на место с

array[j] = с ; // номером i

}

Переменные iи jдолжны быть любого целого типа. Переменная с должна быть того же типа, что и элементы массива.

10.Функциональное программирование: функции в Си

Функции

Как быть, если есть необходимость выполнения различных групп операторов, использующие различные наборы данных или находящиеся в различных частях программы? Необходимо объединить эти группы в подпрограммы, к которым можно обращаться по необходимости.

В Си подпрограммы рассматриваются как функции. Теоретически каждая функция возвращает некоторое значение. Практически же значения, возвращаемые большинством функций, игнорируются. В Турбо-Си используется тип функцийvoid, который никогда не возвращает значений.

Функции дают определенные преимущества при создании программ:

• уменьшение текста программы и самой программы. Достигается это за счет оформле­ния повторяющихся задач в виде функций;

• упрощение решения сложных задач за счет разбиения задачи на более мелкие и оформления этих задач в виде функций;

• упрощение переноса задач в другие программы. Достигается это путем копирования текста функции в другую программу или создания библиотеки функций.

• При использовании функций имеется и некоторый недостаток - уменьшение скорости работы программы.

Описание функций

Для использования функций в программе их необходимо описать до момента вызова. Описать - это значит указать некоторые характерные идентификаторы функции, чтобы компилятор мог проверить правильность использования функции, когда он встретит ее в программе.

Современный стиль используется в конструкциях расширенной версии СИ++. При описании функций в этой версии используются специальные версии языка, известные под названием “прототип функции”. Описание функции с использованием прототипа содержит дополнительно информацию о ее параметрах:

тип имя_функции(пар_инф1,пар_инф2,...);

где пар_инф1 имеет один из следующих форматов:

· тип

· тип имя_пар

Другими словами, при использовании прототипа функции должен быть описан тип каждого формального параметра, либо указано его имя.

Определение функций

Так же, как и в описании функций, при определении функций прослеживается два стиля - классический и современный.

Классический формат определения функций имеет примерно следующий вид:

гип_результата имя_функции( [список_параметров] ) // заголовок

{

локальные описания;

операторы;

}

тип_результата- тип возвращаемого функцией значения, которое будет получаться при решении задачи, вложенной в функцию. Если функция не будет возвращать ре­зультат, то на этом месте указывается ключевое слово void- функция без результата. Такую функцию нельзя использовать в выражениях. Тип результата можно пропус­тить, в этом случае будет считаться, что функция должна вернуть результат типа int.

имя_функции- любое имя, заданное по правилам языка Си.

список__параметров- список переменных, через которые функция получит исходную информацию, необходимую для решения задачи. Перед именем каждой переменной необходимо указать ее тип данных. Параметры функции часто называют формальны­ми параметрами (аргументами), т. к. они определяют тип данных, порядок и количест­во передаваемой в функцию информации, но не саму информацию. При вызове функ­ции ей указываются фактические параметры (аргументы). Если параметры не исполь­зуются, вместо них рекомендуют ставить ключевое слово void.

Первую строку в определении функции называют заголовком функции. За заголовком должно следовать тело функции, начинающееся с открывающей фигурной скобки.

Определение функции можно делать в любом месте текста программы, но не внутри других функций. При создании многомодульных программ - программ, текст которых расположен в нескольких файлах, определение функции должно быть дано в одном файле. Пример простой функции:____________________________________________________

Работа любой функции происходит в три этапа

1. Вызов - происходит, когда программа встретит оператор вызова функции, являющий­ся одним из операторов перехода. Перед вызовом в параметры функции будет скопи­рована информация, указанная в круглых скобках в операторе вызова.

2. Исполнение - выполнение операторов функции.

3. Возврат - переход на оператор, идущий следом за оператором вызова функции. Воз­врат происходит после выполнения всех операторов в функции, когда программа вый­дет на закрывающую фигурную скобку функции

Как видно, определение функции практически совпадает с прототипом за одним важным исключением: прототип обязательно должен заканчиваться “;”. Рассмотрим пример определения функции в двух стилях. В классическом:

void get_parms(p1,p2)

float *p1;

float *p2;

{

.....

}

В современном:

void get_parms(float *p1,float *p2)

{

....

}

Заметим, что ряд описаний (константы, типы данных,переменные), содержащиеся внутри функций (исключение - функция main), видимы или определены только внутри этой функции. Поэтому Си не поддерживает вложенность функций, т.е. нельзя объявить одну функцию внутри другой. Функции могут быть размещены в программе в различном порядке и считаются глобальными для всей программы, включая встроенные функции, описанные до их использования.

Комментарии

Пояснения к программе, которые необходимо вносить в нее для лучшего понимания хода программы, не распознаются компилятором и не транслируются.

Для задания комментария надо пометить специальными знаками его начало и конец. Начало обозначается комбинацией (/*), а конец -(*/). Комментарий может занимать несколько строк программы.

В С++ есть еще один вид комментария: однострочный комментарий.

//это комментарий

// это другая строка комментария

Символ "//" начинает строку комментария и действует только до окончания этой строки.