Циклы с условием с – Чем отличается цикл с предусловием от цикла с постусловием? Ответ желателен развернутый))) заранее спасибо)

Цикл с условием (while)

Очень часто заранее невозможно сказать, сколько раз надо выполнить какую-то операцию, но можно определить условие, при котором она должна заканчиваться. Такое задание может выглядеть так: пока условие истинно, выполняй данную операцию. Слово «пока» на английском языке записывается как while, и так же называется еще один вид цикла.

Пример. Ввести целое число и определить, сколько в нем цифр.

Для решения этой задачи обычно применяется такой алгоритм. Число делится на 10 и от-

брасывается остаток, и так до тех пор, пока результат деления не равен нулю. С помощью специальной переменной (она называется счетчиком) считаем, сколько раз выполнялось деление - столько цифр и было в числе. Понятно, что нельзя заранее определить, сколько раз надо разделить число, поэтому надо использовать цикл с условием.

• Цикл while используется тогда, когда количество повторений цикла заранее неизвестно

и не может быть вычислено.

• Цикл while состоит из заголовка и тела цикла.

• В заголовке после слова while в круглых скобках записывается условие, при котором

цикл продолжает выполняться. Когда это условие нарушается (становится ложно), цикл

заканчивается.

• В условии можно использовать знаки логических отношений и операций

> < больше, меньше

>= <= больше или равно, меньше или равно

== равно

!= не равно

• Если условие неверно в самом начале, то цикл не выполняется ни разу (это цикл с предусловием).

• Если условие никогда не становится ложным (неверным), то цикл никогда не заканчива-

ется; в таком случае говорят, что программа «зациклилась» — это серьезная логическая

ошибка.

• В языке Си любое число, не равное нулю, обозначает истинное условие, а ноль — ложное условие:

while ( 1 ){ ... } // бесконечный цикл

while ( 0 ){ ... } // цикл не выполнится ни разу

• Тело цикла заключается в фигурные скобки; если в теле цикла стоит всего один оператор,скобки можно не ставить.

• В тело цикла могут входить любые другие операторы, в том числе и другие циклы (такой

прием называется «вложенные циклы»).

• Для того чтобы легче разобраться в программе, все тело цикла и ограничивающие его

скобки сдвигаются вправо на 2-3 символа (запись «лесенкой»).

Цикл с постусловием (do — while)

Существуют также случаи, когда надо выполнить цикл хотя бы один раз, затем на каждом

шагу делать проверку некоторого условия и закончить цикл, когда это условие станет ложным.

Для этого используется цикл с постусловием (то есть условие проверяется не в начале, а в конце цикла).

Пример. Ввести натуральное число и найти сумму его цифр. Организовать ввод числа так, чтобы нельзя было ввести отрицательное число или ноль.

Любая программа должна обеспечивать защиту от неверного ввода данных. Поскольку пользователь может вводить данные неверно сколько угодно раз, то надо использовать цикл с условием. С другой стороны, один раз обязательно надо ввести число, поэтому нужен цикл с постусловием.

В отличие от предыдущей программы, теперь надо при каждом делении определять оста-

ток (последняя цифра числа равна остатку от деления его на 10) и суммировать все остатки в специальной переменной.

• Цикл do—while используется тогда, когда количество повторений цикла заранее неизвестно и не может быть вычислено.

• Цикл состоит из заголовка do, тела цикла и завершающего условия.

• Условие записывается в круглых скобках после слова while, цикл продолжает выполняться, пока условие верно; когда условие становится неверно, цикл заканчивается.

• Условие проверяется только в конце очередного шага цикла (это цикл с постусловием),

таким образом, цикл всегда выполняется хотя бы один раз.

• Если условие никогда не становится ложным (неверным), то цикл никогда не заканчива-

ется; в таком случае говорят, что программа «зациклилась» — это серьезная логическая

ошибка.

• Тело цикла заключается в фигурные скобки; если в теле цикла стоит всего один оператор, скобки можно не ставить.

• В тело цикла могут входить любые другие операторы, в том числе и другие циклы (такой

прием называется «вложенные циклы»).

• Для того чтобы легче разобраться в программе, все тело цикла и ограничивающие его

скобки сдвигаются вправо на 2-3 символа (запись «лесенкой»).

6.2. Цикл с условием

Цикл с условием используется в тех случаях, когда число повторений цикла заранее неизвестно. Например, при обработке совокупности чисел, ввод которой прекращается при появлении первого нуля.

Цикл с условием – это многострочный оператор Visual Basic 2005, первая строка которого начинается со слова Do, а последняя строка начинается со словаLoop.

Выделяют две разновидности цикла с условием: цикл с предусловием и цикл с постусловием. В цикле с предусловием условие цикла располагается перед телом цикла.

Do Условие Цикла

Тело цикла

Loop

При этом возможна ситуация, когда операторы тела цикла не выполнятся ни разу. Другими словами условие цикла можно сформулировать таким образом, что управление никогда не попадет внутрь цикла.

В цикле с постусловием условие расположено после тела цикла. Поэтому операторы тела цикла обязательно выполнятся хотя бы один раз, чтобы выполнение программы могло дойти до проверки условия.

Do

Тело цикла

Loop Условие цикла

Вне зависимости от вида цикла его условие может быть записано в одной из двух форм.

While Условное выражение

В этом случае операторы тела цикла выполняются, пока Условное выражениеимеет значение Истина (True). Цикл завершается, когдаУсловное выражениепринимает значение Ложь (False).

Until Условное Выражение

Цикл с таким условием завершается, когда Условное выражениепринимает значение Истина (True). ЕслиУсловное выражениеложно, то выполнение цикла продолжается.

Таким образом, в Visual Basic 2005 возможны четыре различных варианта цикла с условием.

Тело цикла

Loop

Тело цикла

Loop

Тело цикла

Loop While Условное выражение

Тело цикла

Loop Until Условное Выражение

Меняя Условные выражения, каждый вид цикла можно заменить на любой другой без потери работоспособности программы. ЕслиУсловие цикласформулировано с ошибкой, то программа может попасть в бесконечный цикл. Бесконечный цикл – это цикл, в котором количество повторов ничем не ограничено. В таких случаях говорят, что программа «зациклилась» или «зависла». Чаще всего бесконечный цикл возникает из-за ошибок в условии цикла: условие продолжения всегда имеет значение Истина (True) или условие завершения цикла всегда имеет значение Ложь (False). Прервать программу, попавшую в бесконечный цикл, можно только из среды Visual Basic 2005. Для этого необходимо перейти из окна работающей программы в окно среды Visual Basic 2005 и выбрать командуStop Debuggingиз пункта менюDebug.

Среди операторов тела цикла может встречаться особый оператор Exit Do. Он прекращает выполнение цикла при любом значении его условия. Выполнение программы продолжается с оператора, стоящего сразу после ключевого словаLoop.

6.2.1. Ввод с проверкой

В качестве примера использования цикла с условием рассмотрим задачу ввода значения переменной с проверкой. Будем вводить с клавиатуры значение переменной n, которое должно находиться в диапазон [3; 20]. Один из способов решения этой задачи мы рассмотрели в разделе 5.9. Тогда фрагмент программы выглядел следующим образом.

Dim n As Integer

vvod:

n = Val(InputBox("Введите число n от 3 до 20"))

If n < 3 Or n > 20 Then

MsgBox("Неправильное значение")

GoTo Vvod

End If

Решим эту же задачу, используя цикл с постусловием. Сначала воспользуемся циклом с условием Until. В этом случае условие цикла надо сформулировать таким образом, чтобы он прекращал свою работу при правильном значении переменнойn. То есть условие цикла – это условие правильности значения переменной.

Dim n As Integer

Do

n = Val(InputBox("Введите число n от 3 до 20"))

Loop Until n >= 3 And n <= 20

Теперь рассмотрим использование цикла с условием While. Это условие продолжения цикла, поэтому оно должно быть сформулировано таким образом, чтобы при неправильном значенииnцикл выполнялся еще раз.

Dim n As Integer

Do

n = Val(InputBox("Введите число n от 3 до 20"))

Loop While n < 3 Or n > 20

Эту же задачу можно решать, используя циклы с предусловием. Но решение получается громоздким и на практике не применяется.

Цикл с предусловием - это... Что такое Цикл с предусловием?

Цикл — разновидность управляющей конструкции в высокоуровневых языках программирования, предназначенная для организации многократного исполнения набора инструкций. Также циклом может называться любая многократно исполняемая последовательность инструкций, организованная любым способом (например, с помощью условного перехода).

Определения

Последовательность инструкций, предназначенная для многократного исполнения, называется телом цикла. Однократное выполнение тела цикла называется итерацией. Выражение определяющее, будет в очередной раз выполняться итерация, или цикл завершится, называется условием выхода или условием окончания цикла (либо условием продолжения в зависимости от того, как интерпретируется его истинность — как признак необходимости завершения или продолжения цикла). Переменная, хранящая текущий номер итерации, называется

счётчиком итераций цикла или просто счётчиком цикла. Цикл не обязательно содержит счётчик, счётчик не обязан быть один — условие выхода из цикла может зависеть от нескольких изменяемых в цикле переменных, а может определяться внешними условиями (например, наступлением определённого времени), в последнем случае счётчик может вообще не понадобиться.

Исполнение любого цикла включает первоначальную инициализацию переменных цикла, проверку условия выхода, исполнение тела цикла и обновление переменной цикла на каждой итерации. Кроме того большинство языков программирования предоставляют средства для досрочного завершения цикла, то есть выхода из цикла независимо от истинности условия выхода.

Виды циклов

Безусловные циклы

Иногда в программах используются циклы, выход из которых не предусмотрен логикой программы. Такие циклы называются безусловными, или бесконечными. Специальных синтаксических средств для создания бесконечных циклов, ввиду их нетипичности, языки программирования не предусматривают, поэтому такие циклы создаются с помощью конструкций, предназначенных для создания обычных (или

условных) циклов. Для обеспечения бесконечного повторения проверка условия в таком цикле либо отсутствует (если позволяет синтаксис, как, например, в цикле LOOP…END LOOP языка Ада), либо заменяется константным значением (while true do … в Паскале).

Цикл с предусловием

Цикл с предусловием — цикл, который выполняется пока истинно некоторое условие, указанное перед его началом. Это условие проверяется до выполнения тела цикла, поэтому тело может быть не выполнено ни разу (если условие с самого начала ложно). В большинстве процедурных языков программирования реализуется оператором while, отсюда его второе название — while-цикл.

Цикл с постусловием

Цикл с постусловием — цикл, в котором условие проверяется после выполнения тела цикла. Отсюда следует, что тело всегда выполняется хотя бы один раз. В языке Паскаль этот цикл реализует оператор repeat..until; в Си — do…while.

В трактовке условия цикла с постусловием в разных языках есть различия. В Паскале и языках, произошедших от него, условие такого цикла трактуется как

условие выхода (цикл завершается, когда условие истинно, в русской терминологии такие циклы называют ещё «цикл до»), а в Си и его потомках — как условие продолжения (цикл завершается, когда условие ложно, такие циклы иногда называют «цикл пока»)…..

Цикл с выходом из середины

Цикл с выходом из середины — наиболее общая форма условного цикла. Синтаксически такой цикл оформляется с помощью трёх конструкций: начала цикла, конца цикла и команды выхода из цикла. Конструкция начала маркирует точку программы, в которой начинается тело цикла, конструкция конца — точку, где тело заканчивается. Внутри тела должна присутствовать команда выхода из цикла, при выполнении которой цикл заканчивается и управление передаётся на оператор, следующий за конструкцией конца цикла. Естественно, чтобы цикл выполнился более одного раза, команда выхода должна вызываться не безусловно, а только при выполнении условия выхода из цикла.

Принципиальным отличием такого вида цикла от рассмотренных выше является то, что часть тела цикла, расположенная после начала цикла и до команды выхода, выполняется всегда (даже если условие выхода из цикла истинно при первой итерации), а часть тела цикла, находящаяся после команды выхода, не выполняется при последней итерации.

Легко видеть, что с помощью цикла с выходом из середины можно легко смоделировать и цикл с предусловием (разместив команду выхода в начале тела цикла), и цикл с постусловием (разместив команду выхода в конце тела цикла).

Часть языков программирования содержат специальные конструкции для организации цикла с выходом из середины. Так, в языке Ада для этого используется конструкция LOOP…END LOOP и команда выхода EXIT или EXIT WHEN:

LOOP
  ... Часть тела цикла
  EXIT WHEN <условие выхода>;
  ... Часть тела цикла
  IF <условие выхода> THEN 
    EXIT; 
  END;
  ... Часть тела цикла
END LOOP:

Здесь внутри цикла может быть любое количество команд выхода обоих типов. Сами команды выхода принципиально не различаются, обычно EXIT WHEN применяют, когда проверяется только условие выхода, а просто EXIT — когда выход из цикла производится в одном из вариантов сложного условного оператора.

В тех языках, где подобных конструкций не предусмотрено, цикл с выходом из середины может быть смоделирован с помощью любого условного цикла и оператора досрочного выхода из цикла (такого, как break в Си), либо оператора безусловного перехода goto.

Цикл cо счётчиком

Цикл со счётчиком — цикл, в котором некоторая переменная изменяет своё значение от заданного начального значения до конечного значения с некоторым шагом, и для каждого значения этой переменной тело цикла выполняется один раз. В большинстве процедурных языков программирования реализуется оператором for, в котором указывается счётчик (так называемая «переменная цикла»), требуемое количество проходов (или граничное значение счётчика) и, возможно, шаг, с которым изменяется счётчик. Например, в языке Оберон-2 такой цикл имеет вид:

 FOR v := b TO e BY s DO
   ... тело цикла
 END

(здесь v — счётчик, b — начальное значение счётчика, e — граничное значение счётчика, s — шаг).

Неоднозначен вопрос о значении переменной по завершении цикла, в котором эта переменная использовалась как счётчик. Например, если в программе на языке Паскаль встретится конструкция вида:

i := 100;
for i := 0 to 9 do begin
  ... тело цикла
end;
k := i;

возникает вопрос: какое значение будет в итоге присвоено переменной k: 9, 10, 100, может быть, какое-то другое? А если цикл завершится досрочно? Ответы зависят от того, увеличивается ли значение счётчика после последней итерации и не изменяет ли транслятор это значение дополнительно. Ещё один вопрос: что будет, если внутри цикла счётчику будет явно присвоено новое значение? Различные языки программирования решают данные вопросы по-разному. В некоторых поведение счётчика чётко регламентировано. В других, например, в том же Паскале, стандарт языка не определяет ни конечного значения счётчика, ни последствий его явного изменения в цикле, но не рекомендует изменять счётчик явно и использовать его по завершении цикла без повторной инициализации. Программа на Паскале, игнорирующая эту рекомендацию, может давать разные результаты при выполнении на разных системах и использовании разных трансляторов.

Радикально решён вопрос в языке Ада: счётчик считается описанным в заголовке цикла, и вне его просто не существует. Даже если имя счётчика в программе уже используется, внутри цикла в качестве счётчика используется отдельная переменная. Счётчику запрещено явно присваивать какие бы то ни было значения, он может меняться только внутренним механизмом оператора цикла. В результате конструкция

i := 100;
for i in (0..9) loop
  ... тело цикла
end loop;
k := i;

внешне аналогичная вышеприведённому циклу на Паскале, трактуется однозначно: переменной k будет присвоено значение 100, поскольку переменная i, используемая вне данного цикла, не имеет никакого отношения к счётчику i, который создаётся и изменяется внутри цикла. Считается, что подобное обособление счётчика наиболее удобно и безопасно: не требуется отдельное описание для него и минимальна вероятность случайных ошибок, связанных со случайным разрушением внешних по отношению к циклу переменных. Если программисту требуется включить в готовый код цикл со счётчиком, то он может не проверять, существует ли переменная с именем, которое он выбрал в качестве счётчика, не добавлять описание нового счётчика в заголовок соответствующей процедуры, не пытаться использовать один из имеющихся, но в данный момент «свободных» счётчиков. Он просто пишет цикл с переменной-счётчиком, имя которой ему удобно, и может быть уверен, что никакой коллизии имён не произойдёт.

Цикл со счётчиком всегда можно записать как условный цикл, перед началом которого счётчику присваивается начальное значение, а условием выхода является достижение счётчиком конечного значения; к телу цикла при этом добавляется оператор изменения счётчика на заданный шаг. Однако специальные операторы цикла со счётчиком могут эффективнее транслироваться, так как формализованный вид такого цикла позволяет использовать специальные процессорные команды организации циклов.

В некоторых языках, например, Си и других, произошедших от него, цикл for, несмотря на синтаксическую форму цикла со счётчиком, в действительности является циклом с предусловием. То есть в Си конструкция цикла:

for (i = 0; i < 10; ++i)
{
  ... тело цикла 
}

фактически представляет собой другую форму записи конструкции:

i = 0;
while (i < 10)
{
  ... тело цикла 
  ++i;
}

То есть в конструкции for сначала пишется произвольное предложение инициализации цикла, затем — условие продолжения и, наконец, выполняемая после каждого тела цикла некоторая операция (это не обязательно должно быть изменение счётчика; это может быть правка указателя или какая-нибудь совершенно посторонняя операция). Для языков такого вида вышеописанная проблема решается очень просто: переменная-счётчик ведёт себя совершенно предсказуемо и по завершении цикла сохраняет своё последнее значение.

Вложенные циклы

Существует возможность организовать цикл внутри тела другого цикла. Такой цикл будет называться вложенным циклом. Вложенный цикл по отношению к циклу в тело которого он вложен будет именоваться внутренним циклом, и наоборот цикл в теле которого существует вложенный цикл будет именоваться внешним по отношению к вложенному. Внутри вложенного цикла в свою очередь может быть вложен еще один цикл, образуя следующий уровень вложенности и так далее. Количество уровней вложенности как правило не ограничивается.

Полное число исполнений тела внутреннего цикла не превышает произведения числа итераций внутреннего и всех внешних циклов. Например взяв три вложенных друг в друга цикла, каждый по 10 итераций, получим 10 исполнений тела для внешнего цикла, 100 для цикла второго уровня и 1000 в самом внутреннем цикле.

Одна из проблем, связанных с вложенными циклами — организация досрочного выхода из них. Во многих языках программирования есть оператор досрочного завершения цикла (break в Си, exit в Турбо Паскале, last в Perl и т. п.), но он, как правило, обеспечивает выход только из цикла того уровня, откуда вызван. Вызов его из вложенного цикла приведёт к завершению только этого внутреннего цикла, объемлющий же цикл продолжит выполняться. Проблема может показаться надуманной, но она действительно иногда возникает при программировании сложной обработки данных, когда алгоритм требует немедленного прерывания в определённых условиях, наличие которых можно проверить только в глубоко вложенном цикле.

Решений проблемы выхода из вложенных циклов несколько.

  • Простейший — использовать оператор безусловного перехода goto для выхода в точку программы, непосредственно следующую за вложенным циклом. Этот вариант критикуется сторонниками структурного программирования, как и все конструкции, требующие использования goto. Некоторые языки программирования, например Modula-2, просто не имеют оператора безусловного перехода, и в них подобная конструкция невозможна.
  • Альтернатива — использовать штатные средства завершения циклов, в случае необходимости устанавливая специальные флаги, требующие немедленного завершения обработки. Недостаток — усложнение кода, снижение производительности без каких-либо преимуществ, кроме теоретической «правильности» из-за отказа от goto.
  • Размещение вложенного цикла в процедуре. Идея состоит в том, чтобы всё действие, которое может потребоваться прервать досрочно, оформить в виде отдельной процедуры, и для досрочного завершения использовать оператор выхода из процедуры (если такой есть в языке программирования). В Си, например, можно построить функцию с вложенным циклом, а выход из неё организовать с помощью оператора return. Недостаток — выделение фрагмента кода в процедуру не всегда логически обосновано, и не все языки имеют штатные средства досрочного завершения процедур.
  • Воспользоваться механизмом генерации и обработки исключений (исключительных ситуаций), который имеется сейчас в большинстве ЯВУ. В этом случае в нештатной ситуации код во вложенном цикле возбуждает исключение, а блок обработки исключений, в который помещён весь вложенный цикл, перехватывает и обрабатывает его. Недостаток — реализация механизма обработки исключений в большинстве случаев такова, что скорость работы программы уменьшается. Правда, в современных условиях это не особенно важно: практически потеря производительности столь мала, что имеет значение лишь для очень немногих приложений.
  • Наконец, существуют специальные языковые средства для выхода из вложенных циклов. Так, в языке Ада программист может пометить цикл (верхний уровень вложенного цикла) меткой, и в команде досрочного завершения цикла указать эту метку. Выход произойдёт не из текущего цикла, а из всех вложенных циклов до помеченного, включительно.

Совместный цикл

Ещё одним вариантом цикла является цикл, задающий выполнение некоторой операции для объектов из заданного множества, без явного указания порядка перечисления этих объектов. Такие циклы называются совместными (а также циклами по коллекции, циклами просмотра) и представляют собой формальную запись инструкции вида: «Выполнить операцию X для всех элементов, входящих в множество M». Совместный цикл, теоретически, никак не определяет, в каком порядке операция будет применяться к элементам множества, хотя конкретные языки программирования, разумеется, могут задавать конкретный порядок перебора элементов. Произвольность даёт возможность оптимизации исполнения цикла за счёт организации доступа не в заданном программистом, а в наиболее выгодном порядке. При наличии возможности параллельного выполнения нескольких операций возможно даже распараллеливание выполнения совместного цикла, когда одна и та же операция одновременно выполняется на разных вычислительных модулях для разных объектов, при том что логически программа остаётся последовательной.

Совместные циклы имеются в некоторых языках программирования (C#, JavaScript, Python, LISP, коллекции объектов. В определении такого цикла требуется указать только коллекцию объектов и переменную, которой в теле цикла будет присвоено значение обрабатываемого в данный момент объекта (или ссылка на него). Синтаксис в различных языках программирования синтаксис оператора различен:

C#:

foreach (type item in set) 
{
    //использование item
}

foreach (@set) 
{
    #использование $_
}

Циклы с условием языка программирования "Паскаль"

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Продолжительность занятий: 2 урока по 45 минут.

Цель занятий: формирование у учащихся представлений об операторах цикла с условием языка программирования Паскаль.

Задачи урока:

  • Образовательные:
    • усвоение учащимися операторов цикла с условием и области их применения;
    • формирование у учащихся умений и навыков написания программ с использованием циклов с условием.
  • Развивающие:
    • развитие логического и алгоритмического мышления учащихся;
    • развитие устойчивости внимания, умения наблюдать, сравнивать, анализировать, делать выводы;
    • развитие коммуникационной компетентности у учащихся;
  • Воспитательные:
    • воспитание интереса  к предмету,  уважительного отношения к труду;
    • воспитание информационной культуры учащихся, дисциплинированности, усидчивости;
    • формирование навыков работы в группе.

Тип урока. Урок изучения нового материала.

Вид урока. Комбинированный.

Формы работы. Коллективная, групповая, индивидуальная.

Оборудование занятия:

  • компьютерный класс;
  • мультимедийный проектор,  экран;
  • презентация.ppt;
  • раздаточный материал для каждого учащегося: Приложение 1 – Индивидуальные задания для компьютерного практикума; Приложение 2 – Домашнее задание.

Структура урока.

  1. Организационный момент (1 мин.).
  2. Актуализация знаний и умений учащихся (5 мин.).
  3.  Мотивация, целеполагание  (7 мин.).
  4. Изучение нового материала (27 мин.).
  5. Закрепление полученных знаний (45 мин.).
  6. Подведение итогов урока (2 мин.).
  7. Домашнее задание. Рефлексия. (3 мин.).

1.  Организационный момент.

2.  Актуализация знаний и умений учащихся.

Учитель. Слайд 1. Мы с вами уже научились составлять программы с циклами. Давайте вспомним, что такое цикл, и какие циклы мы использовали для решения задач?  

Учащиеся. Цикл – это такая организация действий, при которой некоторый  набор команд, называемый телом цикла, может повторяться несколько раз (или  ни разу). Мы работали с циклами с параметром, т.е. с таким циклом, у которого заранее известно количество повторений. Такие циклы называют циклами типа Для или циклами с параметром.

Учитель. А каков формат этого цикла?

Учащиеся. Такой цикл бывает двух видов в зависимости от условия, которое задано.  Слайд 2.

Учитель. Как выполняется такой оператор цикла?

Учащиеся. Сначала вычисляются значения выражений  A и B. Если A < B, то <параметр > последовательно принимает значения, равные A , A + 1,  A + 2,…, B – 1, B, и для каждого из этих значений выполняется тело цикла. Как только условие станет ложным, тело цикла выполняться не будет, а действие будет передано следующей после цикла команде. Если A > B сразу, то тело цикла не выполнится ни разу. Это применимо для прямого цикла. Для обратного цикла тело цикла начинает выполняться, когда A > B.

Учитель. Как будет выглядеть текст программы, если нужно найти количество целых чисел в диапазоне от 20 до 100?    Слайд 3.

3. Мотивация,  целеполагание

Учитель. А теперь попробуем решить следующую задачу. Слайд 4-5.

– Какова идея решения этой задачи?
– Какая проблема встала перед нами?
– А когда нужно остановиться? Когда задача будет решена?

Учитель. Таким образом,  чтобы решить эту задачу, необходимо в её решение ввести  некоторое условие. В данном случае, пока число не станет равным нулю.
А сейчас давайте рассмотрим две жизненные ситуации, когда используется цикл. Слайд 6.
Как вы прокомментируете этот пример?

Учащиеся. В данном примере присутствуют условие и повторяемые действия. Сначала проверяется условие, а потом выполняются действия.

Учитель. Молодцы. А сейчас посмотрите  ситуацию 2. Слайд 7.
Ваши комментарии к этой ситуации.

Учащиеся. В этом примере тоже есть условие и действия, которые повторяются. Но в отличие от первого примера, здесь сначала  выполняется действие (спортсмен бежит), а потом проверяется условие (устал?).

Учитель. Правильно. Скажите, часто в жизни встречаются подобные примеры?  Отвечают учащиеся.

Учитель. Молодцы. А теперь  попробуйте сформулировать цель нашего урока. Какова она?

Учащиеся. Мы должны познакомиться с циклами, содержащими условие и научиться их использовать при решении задач.

Учитель. Правильно.Таким образом, запишите тему нашего сегодняшнего урока «Циклы с условием». Слайд 8.

4. Изучение  нового материала

Учащиеся работают в режиме диалога с учителем, конспектируют в тетрадь основные  моменты нового материала. Учитель сообщает, что оценку можно получить за активную работу на каждом этапе урока.

Учитель.В языке программирования Паскаль можно выделить два цикла с условием: цикл с предусловием или предварительным условием (первый пример) и цикл с постусловием или последующим условием (второй пример).
В  первом приведенном примере рассматривается цикл с предусловием, где  сначала проверяется условие (есть желание?), а потом делается шаг (посещай занятия спортом). Во втором примере рассматривается  цикл с постусловием, где  сначала делается шаг, а потом выполняется проверка (сначала спортсмен бежит, а потом проверяется условие «Устал»?).
В каждой конкретной задаче каждый решает сам, какой цикл использовать.
Если, сделав шаг без проверки, можно свалиться в яму, то лучше поставить проверку вначале (как слепой с палочкой). Ну, а если шаг без проверки вас не пугает, то можно отложить ее до завершения шага.

Рассмотрим подробнее цикл с предусловием. Слайд 9.
Здесь  <условие>  – любое логическое выражение.
Блок-схема выглядит следующим образом. Слайд 9.
Как выполняется такой оператор?

Пока условие принимает истинное значение (True), тело цикла будет выполняться. Его истинность проверяется каждый раз перед очередным повторением тела цикла. Как только условие принимает значение ложь (False), осуществляется переход к оператору, следующему за while. Если условие с самого начала было ложным (False), то тело цикла  не будет выполнено ни разу. В отличие от цикла с параметром в этом виде цикла не предусмотрено автоматическое изменение переменной цикла, поэтому в теле цикла должны быть команды, изменяющие значение переменной цикла. В противном случае при запуске произойдет так называемое зацикливание программы (т.е. выполнение бесконечного цикла).

Здесь также следует помнить, что если тело цикла состоит из нескольких операторов,  то их следует заключать в операторные скобки (begin…end):

while  <условие>  do  begin
<тело цикла>
end;

Рассмотрим пример. Давайте попробуем решить задачу, которую мы с вами ставили в начале урока.  Слайд 10.

Составим блок-схему решения этой задачи: (Учащиеся помогают при  составлении блок-схемы).

Текст программы выглядит следующим образом. Слайд 10. (Учащиеся участвуют в составлении программы).

Учитель.  А теперь рассмотрим цикл с постусловием. Слайд 11.
Блок-схема   оператора цикла с постусловием выглядит следующим образом. Слайд 11.

Учитель.  Принципиальное отличие оператора repeat...until (повторять до тех пор, пока) от оператора while...do в том, что проверка условия производится не перед началом выполнения оператора, а в его конце, когда решается вопрос, повторить ли еще раз действия. Поэтому тело этого цикла всегда выполняется, по крайней мере, один раз. Кроме того (и это очень важно) цикл будет повторяться, когда условие – ложно (False), как только условие станет истинным (True) – происходит выход из цикла.
Давайте решим предыдущую задачу с использованием цикла с постусловием.
Блок-схема задачи будет выглядеть следующим образом.  Слайд 12.
В соответствии с блок-схемой напишем текст программы. Слайд 12.

Учитель. А теперь, подводя итог сказанному, давайте  отметим отличия и особенности хорошего стиля работы с данными циклическими операторами и оформим все это в виде таблицы. Слайд 13.

 (Учащиеся коллективно обсуждают, отвечают, делают выводы).

Учитель. Оператор цикла с предусловием можно считать наиболее универсальным – с использованием таких операторов можно задать и циклические процессы, определяемые операторами цикла с параметром и оператором цикла с постусловием.

5. Закрепление полученных знаний

Учитель. А сейчас вы должны ответить правильно на вопросы. Задания и варианты ответов представлены на слайдах. Слайды 14-17. Если вы выбираете неверный ответ, то он исчезает, верный ответ остается на слайде.

Учащиеся обсуждают вместе решение, учитель помогает, если возникают затруднения.

Учитель.А сейчас вам предстоит практическая работа за компьютером. Задания представлены в раздаточном материале (Приложение 1) и продублированы на слайде. Слайд 18.

Учащиеся обсуждают задания, предлагают алгоритм их решения, после чего рассаживаются за компьютеры и приступают к работе. Во время работы за компьютером более сильные ученики, быстрее всех справившиеся с заданиями, становятся помощниками  для более слабых учеников. Учитель проверяет программы, написанные  учениками, комментирует решение, помогает найти ошибки. Работа за компьютером чередуется с коллективным обсуждением наиболее сложных моментов, которые возникают при решении задач.

6. Подведение итогов урока. Объявление оценок за работу на уроке

Учитель. На сегодняшнем уроке  вы познакомились еще с двумя видами циклов. Давайте повторим.

  • Какие существуют циклы с условием? Какие служебные слова используются в этих операторах?
  • Как выполняется оператор цикла с предусловием?
  • В чём отличие оператора цикла с постусловием от цикла с предусловием?
  • Что необходимо предусмотреть, чтобы не произошло зацикливания программы?
  • В чём, на ваш взгляд, заключается основное отличие в выполнении этих операторов?

Выставление оценок.

7. Домашнее задание. Рефлексия

Учитель. Дома вам необходимо внимательно изучить конспект урока и выполнить задания по теме урока. Задания представлены в Прилож

Цикл с постусловием - это... Что такое Цикл с постусловием?

Цикл — разновидность управляющей конструкции в высокоуровневых языках программирования, предназначенная для организации многократного исполнения набора инструкций. Также циклом может называться любая многократно исполняемая последовательность инструкций, организованная любым способом (например, с помощью условного перехода).

Определения

Последовательность инструкций, предназначенная для многократного исполнения, называется телом цикла. Однократное выполнение тела цикла называется итерацией. Выражение определяющее, будет в очередной раз выполняться итерация, или цикл завершится, называется условием выхода или условием окончания цикла (либо условием продолжения в зависимости от того, как интерпретируется его истинность — как признак необходимости завершения или продолжения цикла). Переменная, хранящая текущий номер итерации, называется счётчиком итераций цикла или просто счётчиком цикла. Цикл не обязательно содержит счётчик, счётчик не обязан быть один — условие выхода из цикла может зависеть от нескольких изменяемых в цикле переменных, а может определяться внешними условиями (например, наступлением определённого времени), в последнем случае счётчик может вообще не понадобиться.

Исполнение любого цикла включает первоначальную инициализацию переменных цикла, проверку условия выхода, исполнение тела цикла и обновление переменной цикла на каждой итерации. Кроме того большинство языков программирования предоставляют средства для досрочного завершения цикла, то есть выхода из цикла независимо от истинности условия выхода.

Виды циклов

Безусловные циклы

Иногда в программах используются циклы, выход из которых не предусмотрен логикой программы. Такие циклы называются безусловными, или бесконечными. Специальных синтаксических средств для создания бесконечных циклов, ввиду их нетипичности, языки программирования не предусматривают, поэтому такие циклы создаются с помощью конструкций, предназначенных для создания обычных (или условных) циклов. Для обеспечения бесконечного повторения проверка условия в таком цикле либо отсутствует (если позволяет синтаксис, как, например, в цикле LOOP…END LOOP языка Ада), либо заменяется константным значением (while true do … в Паскале).

Цикл с предусловием

Цикл с предусловием — цикл, который выполняется пока истинно некоторое условие, указанное перед его началом. Это условие проверяется до выполнения тела цикла, поэтому тело может быть не выполнено ни разу (если условие с самого начала ложно). В большинстве процедурных языков программирования реализуется оператором while, отсюда его второе название — while-цикл.

Цикл с постусловием

Цикл с постусловием — цикл, в котором условие проверяется после выполнения тела цикла. Отсюда следует, что тело всегда выполняется хотя бы один раз. В языке Паскаль этот цикл реализует оператор repeat..until; в Си — do…while.

В трактовке условия цикла с постусловием в разных языках есть различия. В Паскале и языках, произошедших от него, условие такого цикла трактуется как условие выхода (цикл завершается, когда условие истинно, в русской терминологии такие циклы называют ещё «цикл до»), а в Си и его потомках — как условие продолжения (цикл завершается, когда условие ложно, такие циклы иногда называют «цикл пока»)…..

Цикл с выходом из середины

Цикл с выходом из середины — наиболее общая форма условного цикла. Синтаксически такой цикл оформляется с помощью трёх конструкций: начала цикла, конца цикла и команды выхода из цикла. Конструкция начала маркирует точку программы, в которой начинается тело цикла, конструкция конца — точку, где тело заканчивается. Внутри тела должна присутствовать команда выхода из цикла, при выполнении которой цикл заканчивается и управление передаётся на оператор, следующий за конструкцией конца цикла. Естественно, чтобы цикл выполнился более одного раза, команда выхода должна вызываться не безусловно, а только при выполнении условия выхода из цикла.

Принципиальным отличием такого вида цикла от рассмотренных выше является то, что часть тела цикла, расположенная после начала цикла и до команды выхода, выполняется всегда (даже если условие выхода из цикла истинно при первой итерации), а часть тела цикла, находящаяся после команды выхода, не выполняется при последней итерации.

Легко видеть, что с помощью цикла с выходом из середины можно легко смоделировать и цикл с предусловием (разместив команду выхода в начале тела цикла), и цикл с постусловием (разместив команду выхода в конце тела цикла).

Часть языков программирования содержат специальные конструкции для организации цикла с выходом из середины. Так, в языке Ада для этого используется конструкция LOOP…END LOOP и команда выхода EXIT или EXIT WHEN:

LOOP
  ... Часть тела цикла
  EXIT WHEN <условие выхода>;
  ... Часть тела цикла
  IF <условие выхода> THEN 
    EXIT; 
  END;
  ... Часть тела цикла
END LOOP:

Здесь внутри цикла может быть любое количество команд выхода обоих типов. Сами команды выхода принципиально не различаются, обычно EXIT WHEN применяют, когда проверяется только условие выхода, а просто EXIT — когда выход из цикла производится в одном из вариантов сложного условного оператора.

В тех языках, где подобных конструкций не предусмотрено, цикл с выходом из середины может быть смоделирован с помощью любого условного цикла и оператора досрочного выхода из цикла (такого, как break в Си), либо оператора безусловного перехода goto.

Цикл cо счётчиком

Цикл со счётчиком — цикл, в котором некоторая переменная изменяет своё значение от заданного начального значения до конечного значения с некоторым шагом, и для каждого значения этой переменной тело цикла выполняется один раз. В большинстве процедурных языков программирования реализуется оператором for, в котором указывается счётчик (так называемая «переменная цикла»), требуемое количество проходов (или граничное значение счётчика) и, возможно, шаг, с которым изменяется счётчик. Например, в языке Оберон-2 такой цикл имеет вид:

 FOR v := b TO e BY s DO
   ... тело цикла
 END

(здесь v — счётчик, b — начальное значение счётчика, e — граничное значение счётчика, s — шаг).

Неоднозначен вопрос о значении переменной по завершении цикла, в котором эта переменная использовалась как счётчик. Например, если в программе на языке Паскаль встретится конструкция вида:

i := 100;
for i := 0 to 9 do begin
  ... тело цикла
end;
k := i;

возникает вопрос: какое значение будет в итоге присвоено переменной k: 9, 10, 100, может быть, какое-то другое? А если цикл завершится досрочно? Ответы зависят от того, увеличивается ли значение счётчика после последней итерации и не изменяет ли транслятор это значение дополнительно. Ещё один вопрос: что будет, если внутри цикла счётчику будет явно присвоено новое значение? Различные языки программирования решают данные вопросы по-разному. В некоторых поведение счётчика чётко регламентировано. В других, например, в том же Паскале, стандарт языка не определяет ни конечного значения счётчика, ни последствий его явного изменения в цикле, но не рекомендует изменять счётчик явно и использовать его по завершении цикла без повторной инициализации. Программа на Паскале, игнорирующая эту рекомендацию, может давать разные результаты при выполнении на разных системах и использовании разных трансляторов.

Радикально решён вопрос в языке Ада: счётчик считается описанным в заголовке цикла, и вне его просто не существует. Даже если имя счётчика в программе уже используется, внутри цикла в качестве счётчика используется отдельная переменная. Счётчику запрещено явно присваивать какие бы то ни было значения, он может меняться только внутренним механизмом оператора цикла. В результате конструкция

i := 100;
for i in (0..9) loop
  ... тело цикла
end loop;
k := i;

внешне аналогичная вышеприведённому циклу на Паскале, трактуется однозначно: переменной k будет присвоено значение 100, поскольку переменная i, используемая вне данного цикла, не имеет никакого отношения к счётчику i, который создаётся и изменяется внутри цикла. Считается, что подобное обособление счётчика наиболее удобно и безопасно: не требуется отдельное описание для него и минимальна вероятность случайных ошибок, связанных со случайным разрушением внешних по отношению к циклу переменных. Если программисту требуется включить в готовый код цикл со счётчиком, то он может не проверять, существует ли переменная с именем, которое он выбрал в качестве счётчика, не добавлять описание нового счётчика в заголовок соответствующей процедуры, не пытаться использовать один из имеющихся, но в данный момент «свободных» счётчиков. Он просто пишет цикл с переменной-счётчиком, имя которой ему удобно, и может быть уверен, что никакой коллизии имён не произойдёт.

Цикл со счётчиком всегда можно записать как условный цикл, перед началом которого счётчику присваивается начальное значение, а условием выхода является достижение счётчиком конечного значения; к телу цикла при этом добавляется оператор изменения счётчика на заданный шаг. Однако специальные операторы цикла со счётчиком могут эффективнее транслироваться, так как формализованный вид такого цикла позволяет использовать специальные процессорные команды организации циклов.

В некоторых языках, например, Си и других, произошедших от него, цикл for, несмотря на синтаксическую форму цикла со счётчиком, в действительности является циклом с предусловием. То есть в Си конструкция цикла:

for (i = 0; i < 10; ++i)
{
  ... тело цикла 
}

фактически представляет собой другую форму записи конструкции:

i = 0;
while (i < 10)
{
  ... тело цикла 
  ++i;
}

То есть в конструкции for сначала пишется произвольное предложение инициализации цикла, затем — условие продолжения и, наконец, выполняемая после каждого тела цикла некоторая операция (это не обязательно должно быть изменение счётчика; это может быть правка указателя или какая-нибудь совершенно посторонняя операция). Для языков такого вида вышеописанная проблема решается очень просто: переменная-счётчик ведёт себя совершенно предсказуемо и по завершении цикла сохраняет своё последнее значение.

Вложенные циклы

Существует возможность организовать цикл внутри тела другого цикла. Такой цикл будет называться вложенным циклом. Вложенный цикл по отношению к циклу в тело которого он вложен будет именоваться внутренним циклом, и наоборот цикл в теле которого существует вложенный цикл будет именоваться внешним по отношению к вложенному. Внутри вложенного цикла в свою очередь может быть вложен еще один цикл, образуя следующий уровень вложенности и так далее. Количество уровней вложенности как правило не ограничивается.

Полное число исполнений тела внутреннего цикла не превышает произведения числа итераций внутреннего и всех внешних циклов. Например взяв три вложенных друг в друга цикла, каждый по 10 итераций, получим 10 исполнений тела для внешнего цикла, 100 для цикла второго уровня и 1000 в самом внутреннем цикле.

Одна из проблем, связанных с вложенными циклами — организация досрочного выхода из них. Во многих языках программирования есть оператор досрочного завершения цикла (break в Си, exit в Турбо Паскале, last в Perl и т. п.), но он, как правило, обеспечивает выход только из цикла того уровня, откуда вызван. Вызов его из вложенного цикла приведёт к завершению только этого внутреннего цикла, объемлющий же цикл продолжит выполняться. Проблема может показаться надуманной, но она действительно иногда возникает при программировании сложной обработки данных, когда алгоритм требует немедленного прерывания в определённых условиях, наличие которых можно проверить только в глубоко вложенном цикле.

Решений проблемы выхода из вложенных циклов несколько.

  • Простейший — использовать оператор безусловного перехода goto для выхода в точку программы, непосредственно следующую за вложенным циклом. Этот вариант критикуется сторонниками структурного программирования, как и все конструкции, требующие использования goto. Некоторые языки программирования, например Modula-2, просто не имеют оператора безусловного перехода, и в них подобная конструкция невозможна.
  • Альтернатива — использовать штатные средства завершения циклов, в случае необходимости устанавливая специальные флаги, требующие немедленного завершения обработки. Недостаток — усложнение кода, снижение производительности без каких-либо преимуществ, кроме теоретической «правильности» из-за отказа от goto.
  • Размещение вложенного цикла в процедуре. Идея состоит в том, чтобы всё действие, которое может потребоваться прервать досрочно, оформить в виде отдельной процедуры, и для досрочного завершения использовать оператор выхода из процедуры (если такой есть в языке программирования). В Си, например, можно построить функцию с вложенным циклом, а выход из неё организовать с помощью оператора return. Недостаток — выделение фрагмента кода в процедуру не всегда логически обосновано, и не все языки имеют штатные средства досрочного завершения процедур.
  • Воспользоваться механизмом генерации и обработки исключений (исключительных ситуаций), который имеется сейчас в большинстве ЯВУ. В этом случае в нештатной ситуации код во вложенном цикле возбуждает исключение, а блок обработки исключений, в который помещён весь вложенный цикл, перехватывает и обрабатывает его. Недостаток — реализация механизма обработки исключений в большинстве случаев такова, что скорость работы программы уменьшается. Правда, в современных условиях это не особенно важно: практически потеря производительности столь мала, что имеет значение лишь для очень немногих приложений.
  • Наконец, существуют специальные языковые средства для выхода из вложенных циклов. Так, в языке Ада программист может пометить цикл (верхний уровень вложенного цикла) меткой, и в команде досрочного завершения цикла указать эту метку. Выход произойдёт не из текущего цикла, а из всех вложенных циклов до помеченного, включительно.

Совместный цикл

Ещё одним вариантом цикла является цикл, задающий выполнение некоторой операции для объектов из заданного множества, без явного указания порядка перечисления этих объектов. Такие циклы называются совместными (а также циклами по коллекции, циклами просмотра) и представляют собой формальную запись инструкции вида: «Выполнить операцию X для всех элементов, входящих в множество M». Совместный цикл, теоретически, никак не определяет, в каком порядке операция будет применяться к элементам множества, хотя конкретные языки программирования, разумеется, могут задавать конкретный порядок перебора элементов. Произвольность даёт возможность оптимизации исполнения цикла за счёт организации доступа не в заданном программистом, а в наиболее выгодном порядке. При наличии возможности параллельного выполнения нескольких операций возможно даже распараллеливание выполнения совместного цикла, когда одна и та же операция одновременно выполняется на разных вычислительных модулях для разных объектов, при том что логически программа остаётся последовательной.

Совместные циклы имеются в некоторых языках программирования (C#, JavaScript, Python, LISP, коллекции объектов. В определении такого цикла требуется указать только коллекцию объектов и переменную, которой в теле цикла будет присвоено значение обрабатываемого в данный момент объекта (или ссылка на него). Синтаксис в различных языках программирования синтаксис оператора различен:

C#:

foreach (type item in set) 
{
    //использование item
}

foreach (@set) 
{
    #использование $_
}

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *