Операторы организации циклов. Простой и составной операторы. Лекция 6

В программах, связанных с обработкой данных или другими сложными вычислениями, часто выполняются циклически повторяющиеся действия.
Цикл представляет собой последовательность операторов, которая выполняется неоднократно.
Если заранее известно количество необходимых повторений, то цикл называется арифметическим. Если же количество повторений заранее неизвестно, то говорят об итерационном цикле.

В языке программирования Pascal имеется стандартный набор из трех разновидностей цикла :
цикл с постусловием (инструкция repeat),
цикл с предусловием (инструкция while)
цикл со счетчиком (инструкция for).
подавляющее большинство задач с циклами можно решить используя при этом любой из трех операторов цикла;
самым универсальным из всех операторов цикла считается while, поэтому в случае затруднений с выбором можно отдать предпочтение ему;
цикл for обеспечивает удобную запись циклов с заранее известным числом повторений;
при неумелом использовании циклов любого типа возможна ситуация, когда компьютер не сможет нормально закончить цикл (в таком случае говорят, что программа "зациклилась').

Цикл с параметром
(со счетчиком, с заданным числом повторений)
В нем важную роль играет переменная-параметр, которая на каждом шаге цикла автоматически изменяет свое значение ровно на единицу — поэтому ее и называют счетчиком.
Инструкцию for можно реализовать двумя способами.
Вариант 1 (с увеличением счетчика):
for Счетчик:=НачальноеЗначение to КонечноеЗначение do Инструкции ;

Описание выполнения оператора for
Если НачальноеЗначение больше, чем КонечноеЗначение, то инструкции не выполняются ни разу, а значение переменной Счетчик не определено, в противном случае:
Переменной Счетчик присваивается НачальноеЗначение.
Проверятся, если переменная Счетчик не больше КонечногоЗначения, то выполняются Инструкции, стоящие после служебного слова do, в противном случае переход к п. 4.
Переменная Счетчик увеличивает свое значение на единицу (переходит к следующему значению). Переход к п. 2.
Цикл завершает свою работу и управление передается оператору, следующему за оператором for.

Строка, содержащая for...do, называется заголовком цикла, оператор, стоящий после do, образует тело цикла. Очень часто тело цикла — составной оператор.
Инструкции выполняются [(КонечноеЗначение - НачальноеЗначение) + 1] число раз.
Это соответствует всем значениям счетчика от начального до конечного включительно.
Например, выполнение цикла
for i:=10 to 14 do write(i: 3);
выведет на экран последовательность чисел в виде:
10 11 12 13 14

Вариант 2 (с уменьшением счетчика):
for Счетчик:=НачальноеЗначение downto КонечноеЗначение do Инструкции ;
Инструкции выполняются [(НачальноеЗначение - КонечноеЗначение) + 1] число раз.
Если НачальноеЗначение меньше, чем КонечноеЗначение, то инструкции не выполняются ни разу.
Например, выполнение цикла
for i:=14 downto 10 do write(i: 3);
выведет на экран последовательность цифр: 14 13 12 11 10.
Если переменная-счетчик имеет символьный тип char, то оператор for ch: = 'a' to 'е' do write (ch: 2) ;
выведет на экран : a b с d e
а оператор for ch:= 'е' downto 'a' do write (ch: 2) ;
выведет на экран : е d с b а

оператор for используется для организации циклов с фиксированным, заранее известным или определяемым во время выполнения программы числом повторений;
переменная-счетчик должна быть порядкового типа. Использование вещественного типа недопустимо;
начальное и конечное значения параметра цикла могут быть константами, переменными, выражениями и должны принадлежать к одному и тому же типу данных. Начальное и конечное значения параметра цикла нельзя изменять во время выполнения цикла;
после нормального завершения оператора for значение параметра цикла равно конечному значению (в некоторых компиляторах (Delphi) — на единицу больше).
параметр цикла for может изменяться (увеличиваться или уменьшаться) каждый раз при выполнении тела цикла только на единицу. Если нужен другой шаг изменения параметра, предпочтительнее циклы repeat и while.

Составной оператор
Составной оператор - это последовательность произвольных операторов программы, заключенная в операторные скобки - зарезервированные слова
begin . . .end.
Паскаль не накладывает никаких ограничений на характер операторов, входящих в составной оператор. Среди них могут быть и другие составные операторы – допускается произвольная глубина их вложенности.
Фактически, весь раздел операторов, обрамленный словами begin...end,представляет собой один составной оператор.

Пустой оператор
Поскольку зарезервированное слово end является закрывающей операторной скобкой, оно одновременно указывает и конец предыдущего поэтому ставить перед ним символ “;” необязательно. Наличие точки с запятой перед end означает, что между последним оператором и операторной скобкой end располагается пустой оператор.
Пустой оператор не содержит никаких действий, просто в программу добавляется лишняя точка с запятой. В основном пустой оператор используется для передачи управления в конец составного оператора.

Пример. Пользователь вводит целое положительное число. Определить сумму последовательно расположенных натуральных чисел от 1 до введенного числа.
var a,s,i:integer;
begin
writeln(‘Введите число');
readln(a);
s:=0;
for i:=1 to a do
s:=s+i;
writeln(‘Сумма равна’, s);
readln;
end.

Вычислите сумму n вводит пользователь.
var a,i:integer; s,k:real;
begin
writeln(‘Введите число');
readln(a);
s:=0;
for i:=1 to a do
begin
k:=1/(sqr(i));
s:=s+k;
end;
writeln(‘Сумма равна’, s:8:3);
readln;
end.

Операторы завершения цикла
Для всех операторов цикла выход из цикла осуществляется как вследствие естественного окончания оператора цикла, так и с помощью операторов перехода и выхода.
В Паскале определены стандартные процедуры:
Break
Continue
Процедура Break выполняет безусловный выход из цикла.
Процедура Continue обеспечивает переход к началу новой итерации цикла.

Пример. Пользователь вводит натуральное положительное число. Определить первое следующее за ним число, кратное 11.
var a,i:integer;
begin
writeln(‘Введите число');
readln(a);
for i:=a+1 to a+11 do
if i mod 11=0 then break;
writeln(i);
readln;
end.

Пример. Найти сумму квадратов всех натуральных чисел от 1 до введенного пользователем числа, исключая числа, кратные 3.
var a,i,s:integer;
begin
writeln(‘Введите число ');
readln(a);
s:=0;
for i:=1 to a do
begin
if i mod 3=0 then continue;
s:=s+i*i;
end;
writeln(s);
readln;
end.

Вложенные циклы
В теле любого оператора цикла могут находиться другие операторы цикла. При этом цикл, содержащий в себе другой, называют внешним, а цикл, находящийся в теле первого, — внутренним (вложенным). Правила организации внешнего и внутреннего циклов такие же, как и для простого цикла.
Обратите внимание — при программировании вложенных циклов необходимо соблюдать следующее дополнительное условие: все операторы внутреннего цикла должны полностью располагаться в теле внешнего цикла.
При вложении циклов внутренний цикл выполняется полностью от начального до конечного значения параметра при неизменном значении параметра внешнего цикла. Затем значение параметра внешнего цикла изменяется на единицу, и опять от начала и до конца выполняется вложенный цикл. И так до тех пор, пока значение параметра внешнего цикла не станет больше конечного значения, определенного в операторе for внешнего цикла.

Рассмотрим задачу вывода на экран таблицы умножения, решение которой предполагает использование вложенных циклов. С использованием цикла for соответствующий фрагмент программы имеет вид:
Var
i, j : byte;
begin
for i:=1 to 9 do
begin
for j:=1 to 9 do write(i, '*', j, ' = ', i*j:2, ' ');
writeln; {перевод строки — во внешнем цикле}
end;
end.