Программирование на языке Python. Циклические алгоритмы

Что такое цикл?
Цикл – это многократное выполнение одинаковых действий.
Два вида циклов:
цикл с известным числом шагов (сделать 10 раз)
цикл с неизвестным числом шагов (делать, пока не надоест)
Задача. Вывести на экран 10 раз слово «Привет».

Повторения в программе
print("Привет")
print("Привет")
...
print("Привет")

Блок-схема цикла
начало
конец
да
нет
тело цикла

Как организовать цикл?
счётчик = 0
пока счётчик < 10:
print("Привет")
увеличить счётчик на 1
счётчик = 10
пока счётчик > 0:
print("Привет")
уменьшить счётчик на 1
k = 0
while k < 10:
print ( "Привет" )
k += 1
k = 10
while k > 0:
print ( "Привет" )
k -= 1

Цикл while
Цикл while (“пока”) позволяет выполнить одну и ту же последовательность действий, пока проверяемое условие истинно. Условие записывается до тела цикла и проверяется до выполнения тела цикла. Как правило, цикл while используется, когда невозможно определить точное значение количества проходов исполнения цикла.
Синтаксис цикла while в простейшем случае выглядит так:
while условие:
блок инструкций

Сколько раз выполняется цикл?
a = 4; b = 6
while a < b: a += 1
2 раза
a = 6
a = 4; b = 6
while a < b: a += b
1 раз
a = 10
a = 4; b = 6
while a > b: a += 1
0 раз
a = 4
a = 4; b = 6
while a < b: b = a - b
1 раз
b = -2
a = 4; b = 6
while a < b: a -= 1
зацикливание

Цикл с условием
Задача. Определить количество цифр в десятичной записи целого положительного числа, записанного в переменную n.
счётчик = 0
пока n > 0:
отсечь последнюю цифру n
увеличить счётчик на 1
n = n // 10
счётчик = счётчик + 1
счётчик += 1

Цикл с условием
count = 0
while :
n = n // 10
count += 1
тело цикла
начальное значение счётчика
n > 0
условие продолжения
заголовок цикла

Задачи
«3»: Ввести с клавиатуры количество повторений и вывести столько же раз какое-нибудь сообщение.
Пример:
Сколько раз:
5
Привет!
Привет!
Привет!
Привет!
Привет!

Задачи
«4»: Ввести с клавиатуры натуральное число и определить, сколько раз в его записи встречается цифра 1.
Пример:
Введите число:
51211
3
«5»: Ввести с клавиатуры натуральное число и найти сумму значений его цифр.
Пример:
Введите число:
1234
Cумма цифр 10

Задачи
«6»: Ввести натуральное число и определить, верно ли, что в его записи есть две одинаковые цифры, стоящие рядом.
Пример:
Введите натуральное число:
12342
Нет.
Пример:
Введите натуральное число:
12245
Да.

Задачи
«7»: По данному целому числу N распечатайте все квадраты натуральных чисел, не превосходящие N, в порядке возрастания.
Пример:
Введите натуральное число:
50
1 4 9 16 25 36 49
Пример:
Введите натуральное число:
5
1 4

Задачи
«7»: Программа получает на вход последовательность целых неотрицательных чисел, каждое число записано в отдельной строке. Последовательность завершается числом 0, при считывании которого программа должна закончить свою работу и вывести количество членов последовательности (не считая завершающего числа 0). Числа, следующие за числом 0, считывать не нужно. (доп – сумма и среднее)
Пример:
Введите последовательность (0 - конец):
1
7
9
0
5
3

Задачи
«8»: Дано целое число N (> 1). Если оно является простым, т. е. не имеет положительных делителей, кроме 1 и самого себя, то вывести 1, иначе вывести 0.
Пример:
Введите число:
17
1

Алгоритм Евклида
Алгоритм Евклида. Чтобы найти НОД двух натуральных чисел, нужно вычитать из большего числа меньшее до тех пор, пока они не станут равны. Это число и есть НОД исходных чисел.
НОД(14,21) = НОД(14,7) = НОД(7, 7) = 7
пока a != b:
если a > b:
a -= b # a = a - b
иначе:
b -= a # b = b - a
while a != b:
if a > b:
a -= b
else:
b -= a
НОД(1998,2) =
НОД(1996,2) = … = НОД(2, 2) = 2

Алгоритм Евклида
Модифицированный алгоритм Евклида. Заменять большее число на остаток от деления большего на меньшее до тех пор, пока меньшее не станет равно нулю. Другое (ненулевое) число и есть НОД чисел.
НОД(1998,2) = НОД(0,2) = 2
пока ???:
если a > b:
a = a % b
иначе:
b = b % a
a!=0 and b!=0:
если a != 0:
вывести a
иначе:
вывести b

Задачи
«3»: Ввести с клавиатуры два натуральных числа и найти их НОД с помощью алгоритма Евклида.
Пример:
Введите два числа:
21 14
НОД(21,14)=7
«4»: Ввести с клавиатуры два натуральных числа и найти их НОД с помощью модифицированного алгоритма Евклида. Заполните таблицу:

Задачи
«5»: Ввести с клавиатуры два натуральных числа и сравнить количество шагов цикла для вычисления их НОД с помощью обычного и модифицированного алгоритмов Евклида.
Пример:
Введите два числа:
1998 2
НОД(1998,2)=2
Обычный алгоритм: 998
Модифицированный: 1

Цикл for
Цикл for, также называемый циклом с параметром, в языке Питон богат возможностями. В цикле for указывается переменная и множество значений, по которому будет пробегать переменная. Множество значений может быть задано списком, кортежем, строкой или диапазоном. Тело цикла записывается с отступом.
В списке значений могут быть выражения различных типов, например:
for i in 1, 2, 3, 'one', 'two', 'three':
print(i) # Здесь обязательно отступ
При первых трех итерациях цикла переменная i будет принимать значение типа int, при последующих трех — типа str.

Обработка строк в цикле
Задача. Ввести строку и определить, сколько в ней цифр.
счётчик = 0
для каждого символа строки:
если символ – цифра:
счётчик += 1
s = input()
k = 0
for c in s:
if c.isdigit():
k += 1
for c in s:
для всех символов в строке
если c – это цифра

Проверка символов
if c.isalpha():
print("Буква")
if c.islower():
print("Строчная буква")
if c.isupper():
print("Заглавная буква")
if c.isdigit():
print("Цифра")
if c in ["а","б"]:
print("Это а или б")

Задачи
«2»: Вывести на экран циклом пять строк из нулей, причем каждая строка должна быть пронумерована
Пример:
1)00000
2)00000
3)00000
4)00000
5)00000

Задачи
«3»: Ввести с клавиатуры число в двоичной системе счисления. Определить, сколько в его записи единиц и сколько нулей.
Пример:
Введите число:
1010100
Нулей: 4
Единиц: 3
«4»: Ввести с клавиатуры символьную строку. Если это правильная запись двоичного числа, вывести сообщение «Да», иначе вывести сообщение «Нет».
Пример:
Введите число: Введите число:
1010100 abcd10
Да. Нет.

Задачи
«5»: Ввести с клавиатуры символьную строку и составить новую строку, удалив из исходной все пробелы.
Пример:
Введите строку:
Вася пошел гулять.
Васяпошелгулять.

Задачи
«6»: Ввести с клавиатуры символьную строку, и составить новую строку, удалив из исходной все заглавные буквы.
Пример:
Введите строку:
ЫтВЫоЯСтем.
тотем.

Функция range
Для повторения цикла некоторое заданное число раз n можно использовать цикл for вместе с функцией range:
for i in range(n): # i пробегает значения
Тело цикла # от 0 до n-1
В качестве n может использоваться числовая константа, переменная или произвольное арифметическое выражение (например, 2 ** 10). Если значение n равно нулю или отрицательное, то тело цикла не выполнится ни разу.
Можно задать цикл таким образом:
for i in range(a, b): # i пробегает значения
Тело цикла # от a до b-1
Если же a≥b, то цикл не будет выполнен ни разу.

Цикл с переменной
Задача. Вывести 10 раз слово «Привет!».
while :
print("Привет!")
i = 0
i < 10
i += 1
for :
print("Привет!")
i in range(10)
в диапазоне [0,10)
Цикл с переменной:
range(10) → 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Цикл с переменной
Задача. Вывести все степени двойки от 21 до 210.
while : print ( 2**k )
k = 1
k <= 10
k += 1
for :
print ( 2**k )
k in range(1,11)
в диапазоне [1,11)
Цикл с переменной:
range(1,11) → 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
возведение
в степень

Цикл с переменной: другой шаг
100
81
64
49
36
25
16
9
4
1
1
9
25
49
81
for :
print ( k**2 )
k in range(1,11,2)
for :
print ( k**2 )
k in range(10,0,-1)
шаг
10,9,8,7,6,5,4,3,2,1
1,3,5,7,9

Сколько раз выполняется цикл?
a = 1
for k in range( 3): a += 1
a = 4
a = 1
for k in range( 3,1): a += 1
a = 1
a = 1
for k in range( 1,3,-1): a += 1
a = 1
a = 1
for k in range( 3,1,-1): a += 1
a = 3

Самостоятельно
1. Даны два целых числа A и B (A < B). Вывести в порядке возрастания все целые числа, расположенные между A и B (включая сами числа A и B), а также количество N этих чисел.
Ввод: 4 10
Вывод: 4 5 6 7 8 9 10
7
2. Даны два целых числа A и B (A < B). Вывести в порядке убывания все целые числа, расположенные между A и B (не включая числа A и B), а также количество N этих чисел.
Ввод: 15 10
Вывод: 14 13 12 11
4
3. Даны два целых числа A и B (A < B). Найти сумму квадратов всех целых чисел от A до B включительно.
Ввод: -1 3
Вывод: 15

Задачи
«3»: Ипполит задумал трёхзначное число, которое при делении на 15 даёт в остатке 11, а при делении на 11 даёт в остатке 9. Найдите все такие числа.
«4»: Вводится натуральное число N. Программа должна найти факториал (обозначается как N!) – произведение всех натуральных чисел от 1 до N. Например, 5! = 1 · 2 · 3 · 4 · 5 = 120.
Пример:
Введите число:
5
5!=120.

Задачи
«5»: Натуральное число называется числом Армстронга, если сумма цифр числа, возведенных в N-ную степень (где N – количество цифр в числе) равна самому числу. Например, 153 = 13 + 53 + 33. Найдите все трёхзначные Армстронга.

Задачи
«6»: Дано 5 целых чисел. Вычислите их сумму. Напишите программу, использующую наименьшее число переменных.
Пример:
Введите числа:
5
5
1
3
1
Сумма: 15

Задачи
«7»: По данному натуральному n ≤ 9 выведите лесенку из n ступенек, i-я ступенька состоит из чисел от 1 до i без пробелов.
Пример:
Введите n:
3
1
12
123
Пример:
Введите n:
2
1
12

Задачи
«8»: Вывести на экран все чётные значения в диапазоне от 1 до 497;