План урока:

Циклы, их виды

Повторение в программировании

Сравнение цикличных структур 

С повторяющимися действиями мы сталкиваемся и в обычной жизни и при решении задач. Проход стрелок часов каждую минуту, секунду, час, смена дня и ночи, ежедневные сборы в школу, еженедельная смена уроков, ежегодные поездки на море – примеров циклов повторения миллиарды. Несмотря на разнообразие происходящих процессов, большинство из них можно описать простыми конструкциями. Делая что-то раз за разом, мы не задумываемся, что ученые уже написали алгоритмы с повторением или циклы универсальными способами.

Циклы, их виды

Многие операции, действия выполняются однотипно много раз. Этот процесс повторения называют циклом, а повторяемая последовательность – телом цикла. Процедуру с повторяющимися этапами называют циклической.

Каждое повторение действий в алгоритмах – итерация.

Выделяют 3 основных вида повторяющихся структур:

• с условием выполнения цикла (предусловием);
• с критерием завершения (постусловием);
• с указанным числом повторений цикла.

Описывать подобные процессы удобно схематично или при помощи команд.

Цикл с предусловием

Данную конструкцию еще встречается как «цикл-пока», потому что пока выполняется условием, программа/исполнитель будет проходить шаги снова и снова.Описанный критерий, логическое сравнение - причина начала прохождения повторяемых шагов/команд.

Описание цикла с условием двумя способами:

Порядок выполнения:

• Проверка критерия/логического сравнения.
• Пока результат «Да», «проигрывать по кругу» однотипные операции.
• Если ответ на условие отрицательный, закончить процедуру.

Особенность этой конструкции – существуют такие условия, когда команды не будут выполнены ни разу.

Циклический алгоритм, примеры:

• Написать алгоритм постройки забора из кирпичей высотой 2 м.

алг забор

нач

нц пока есть кирпичи и раствор цемента

если высота забора < 2,0 м

то намазать слой цемента

положить слой кирпичей

иначе сделать сверху декоративный слой

все

кц

кон

• Нарисовать шуточный (но действующий) алгоритм покраски забора «от начала и до обеда.

• Написать алгоритм вычисления частного и остатка от числа, не используя операции деления. В программе используются целые числа.

Заменим деление вычитанием, будем выполнять отнимание, пока остаток не будет меньше вычитаемого – условие выполнения. Число вычитаний и будет частному от деления, это счетчик цикла, а разность, выполненная в последний раз – остаток от деления.

Обозначим x – делимое, y – делитель, q – частное от деления, r – остаток.

Особенности цикла-Пока:

• Если условие ни разу не выполняется, то команды из тела не будут выполнены ни разу. Это нормально, это один из вариантов – нет необходимости в выполнении команд.
• Если же условие всегда истинно, тело операции будут выполняться бесконечное число раз. Такое положение называется зацикливанием. Фактически программа «зависает» и не сможет завершиться сама. Рекомендуется предусмотреть этот вариант.

Циклический алгоритм с постусловием

Такую конструкцию называют «цикл-До». Здесь условие является основанием окончания выполнения команд из тела, то есть, они выполнятся хотя бы раз, даже если условие ложно.

Порядок выполнения цикла с заданным условием:

• Выполнение команд из тела.
• Проверка условия (сравнения определенной величины с заданной).
• Пока ответ на условие «Нет», повторять описанные в теле операции/шаги.
• Если ответ на условие положительный, закончить процедуру.

Описание структуры с постусловием языком блок-схем и на алгоритмическом языке:

Особенности циклов с заданным условием окончания работы:

• Будет хотя бы одно выполнение процедуры;
• Условие описывает завершение повторяемых действий.

Пример: написать программу покраски забора.

Блок схема циклического алгоритма.

Цикл с параметром

Используется для задач, в которых известно количество повторений однотипных шагов, то есть заранее известно, сколько раз нужно выполнить действия. Параметр в этой процедуре– количество повторений цикла(счетчик повторов).

Особенность алгоритмической конструкции повторение с параметром – не бывает зацикливаний, ведь после выполнений указанного числа повторов процесс остановится.

Циклы с известным числом повторений вокруг нас: прием курса лекарств, расписание уроков на неделю, посадка известного числа саженцев, поклейка определенного числа полос обоев.

Пример: написать алгоритм разгрузки и переноса 15 мониторов из авто в компьютерный класс.

Повторение в программировании

Не нужно недооценивать изучение простейших алгоритмических конструкций. Следование, ветвление, повторение – важные конструкции, операторы, используемые в программировании.

Зная их особенности, умея строить блок-схемы и писать решение задач на алгоритмическом языке, позволяет изучать большинство языков программирования легко и быстро.

Большинство задач можно описать при помощи первой конструкции, иногда это неудобно, для каждого типа заданий лучше подбирать оптимальный по выполнению алгоритм.

Цикл начала работы в программировании

Так, описанная выше команда в программировании обозначается словом While. Этот оператор обозначает многократное прохождение участка кода. Это очень востребованная операция.

"While" обозначает на английском "пока". Но не как прощание, а как то, что «делается пока, что-то происходит/выполняется». Этот оператор используется во всех языках программирования, использующих структурный подход (Pascal, Python). Обобщено его записывают так:

Как видим, это очень похоже на запись на алгоритмическом языке – написанное просто, структурировано и понятно.

Подход такой же, как и цикле-пока – проверяется условие, если оно «True», выполняется тело с командами, если «False» – блок программы заканчивается. В этой конструкции не выполненное условие - окончания работы цикла. После этого программа перейдет к следующему блоку команд, то есть «выйдет из цикла».

Цикл окончания работы в программировании

Для записи такой повторяемой конструкции в языках программирования используется оператор repeat. После него следуют команды (тело), после – оператор until, обозначающий условие окончание процесса.

Для этих двух конструкций возможно зацикливание. В программировании применяется специальный оператор break принудительного окончания процесса.

Источник

Цикл со счетчиком в программировании

Для описания цикла с заданным повторением применяют оператор for.

Общий вид блока на языке программирования:

Программа проходит команды из тела и значение счетчика (параметра) становится больше на 1. Чтобы выйти из цикла с фиксированным числом повторений, нужно достичь максимума параметра, который указан в условии задачи.

Сравнение цикличных структур

Блок-схемы повторяющихся алгоритмов позволяют оценить подобие всех 3 видов:

• обязательное наличие условия (для оператора с параметром – это число повторений);
• серия однотипных команд/шагов.

В сложных задачах алгоритм выполнения может содержать любые виды алгоритмических конструкций, в том числе разветвляющиеся циклические алгоритмы.

Хотя все алгоритмы циклической структуры описывают повторяющиеся шаги, у них много отличий.