Лабораторна Робота
На тему: ОПЕРАТОР ЦИКЛУ for

ОПЕРАТОР ЦИКЛУ for
1. Призначення і синтаксис
У комп'ютерних програмах часто виникає необхідність виконання певного набору операторів задану кількість разів, (або, інакше, до тих пір, поки виконана деяка умова). Такі алгоритми реалізуються за допомогою циклів. Під циклом будемо розуміти повторювана дія (або набір дій), організоване за допомогою структури, керованої лічильником. Розглянемо це на наступному простому прикладі.
Приклад 1. Напишіть програму, що виводить на екран всі цілі числа від 0 до 99, включно.
Рішення. Використовуючи відомі нам функції введення-виведення, можна запропонувати, принаймні, два наступних алгоритму рішення задачі.
Блок-схеми цих алгоритмів зображені нижче.

SHAPE \ * MERGEFORMAT (K <100)? false (-) true (+) початок висновок k кінець k = 0 k = k + 1 Цикл з постусловіем

кінець SHAPE \ * MERGEFORMAT (K <100)? false (-) true (+) початок висновок k k = 0 k = k + 1 Цикл з передумовою

Незважаючи на те, що результат роботи обох алгоритмів однаковий, існує різниця в їх організації. Відмінність пов'язана з розташуванням умови продовження циклу: у першому випадку перевірка відбувається після того, як виконано черговий крок, у другому - перед черговим кроком. Відповідно до цього, запропоновані алгоритми називаються циклом з пост-умовою і циклом з перед-умовою, відповідно. Мінливу k будемо називати лічильником циклу, а повторюються в циклі оператори - тілом циклу.
У С + + існує декілька мовних конструкцій для організації циклів. У цій роботі ми розглядаємо цикл for, що іноді також називають ітераційним циклом.
Загальний формат його записи
for (<ініціалізація>; <условіе_продолженія>; <ізмененіе_счетчіка>)
{
<Блок операторів>;
}
Цикл for починається з виконання блоку <ініціалізації>, де, як правило, визначається початкове значення лічильника циклу. Далі слід перевірка <условія_продолженія>, і в разі, якщо це умова істинна, цілком виконується <блок_операторов> у тілі циклу.
SHAPE \ * MERGEFORMAT

<Умова>

false (-)

true (+)

<Ініціалізація>

<Ізмененіе_счетчіка>

<Тело_цікла>

На цьому завершується перший крок циклу, і управління знову передається заголовку for, який виробляє <ізмененіе_счетчіка>. Наступний крок також буде включати в себе перевірку <условія_продолженія> і, в разі його істинності, послідовне виконання операторів тіла циклу. Циклічне повторення буде продовжено до тих пір, поки <условіе_продолженія> не стане хибним. На цьому виконання циклу припиняється, і управління передається наступному оператору за межами тіла циклу for.
Блок-схема цього алгоритму представлена ​​на малюнку справа. Таким чином, for за визначенням є циклом з перед-умовою. Відзначимо, що блок ініціалізації в ньому виконується тільки один раз.
Як приклад використання цієї конструкції, розглянемо лістинг програми, вирішальної сформульовану вище завдання про виведення на екран всіх цілих чисел від 0 до 99.
//----------- Висновок значень у циклі ------------
# Pragma hdrstop
# Include <iostream.h>
# Include <conio.h>
# Pragma argsused
int main (int argc, char * argv [])
{
int k; / / оголошуємо змінну-лічильник
for (k = 0; k <100; k = k +1) / / цикл по k від 0 до 99 з кроком 1
{
cout <<k <<endl; / / тіло циклу: виведення на екран k
}
getch (); / / затримка
return 0;
}
//-----------------------------------------------
Ще раз відзначимо тут деякі особливості запису циклу for. По-перше, кожен їх блоків заголовка (всередині круглих дужок) відокремлюється від іншого символом крапки з комою. По-друге, крапка з комою після заголовка не ставиться (так як запис оператора на цьому не закінчена). По-третє, безпосередньо після заголовка має бути розташоване повторюване тіло циклу, виділене фігурними дужками.
У наведеному прикладі змінна-лічильник k оголошена в програмі окремої записом int k. Однак C + + також допускає оголошення лічильника безпосередньо в заголовку циклу
for (int k = 0; k <100; k = k +1)
{
cout <<k <<endl;
}
У Turbo C + + така змінна буде дійсна і видно тільки всередині циклу for, тоді як область дії змінної k з прикладу вище поширюється до кінця програми.
В якості лічильника циклу може використовуватися не тільки цілочисельна, але і речова змінна. Крок зміни лічильника також може бути будь-яким, в тому числі дробовим і від'ємним. Наприклад, наступний фрагмент коду виводить на екран значення функції sin (x) на інтервалі [0, 2p] з кроком p/180
for (float x = 0; x <2 * M_PI; x = x + M_PI/180)
{
cout <<x <<"" <<sin (x) <<endl;
}
Аналогічно if-else, оператори в тілі циклу for (усередині фігурних дужок) прийнято зміщувати на декілька позицій праворуч для поліпшення читаності програмного коду.

2. Скорочені варіанти запису
У випадку, коли тіло циклу складається лише з одного оператора, допускається відсутність обмежують його фігурних дужок, що досить часто використовується для скорочення запису. В іншому конструкція залишається незмінною
for (<ініціалізація>; <условіе_продолженія>; <ізмененіе_счетчіка>)
оператор;
Окремі (або всі) блоки в заголовку циклу for можуть бути порожніми, однак розділові крапки з комою є обов'язковими. Наприклад, запис
for (;;;)
{
<Оператори>;
}
є припустимою і означає нескінченний цикл повторення блоку операторів. Незважаючи на гадану абсурдність такого циклу в працюючій програмі, конструкції подібного виду іноді використовуються програмістами. Тут вихід з циклу організовується за допомогою оператора break, який означає завершення циклу і вихід з нього.
for (;;;)
{
<Оператори>;
if (<умова>) break;
}
У заголовку циклу for також часто використовуються скорочені варіанти запису деяких арифметичних операцій, наприклад, операцій інкремента і декремента. Деякі (але далеко не всі) із таких скорочень наведено в таблиці нижче

Стандартна запис	Опис	Скорочена запис	Приклад використання
A = A + 1;	збільшити значення змінної A на 1	A + +;	i + +;
A = A - 1;	зменшити значення змінної A на 1	A -;	index -;
A = A + B;	збільшити значення A на величину B	A + = B;	x + = 0.1;
A = A - B;	зменшити значення A на величину B	A -= B;	result -= 10;
A = A * C;	збільшити значення A в C раз	A *= C;	R *= rs;
A = A / D;	зменшити значення A в D разів	A / = D;	S / = 10.;

Зокрема, записи
k = k + 1;
k + +;
k + = 1;
в програмі є еквівалентними, і означають одне і те ж дію - збільшення значення k на одиницю.
Приклад 2. Розрахуйте суму доданків ряду . Заданими вважаються: 1-е доданок a _0, і рекурентне співвідношення, що зв'язує k-е доданок a _k з попереднім (k-1)-м доданком a _{k -1} в вигляді (Арифметична прогресія). Значення вводяться з клавіатури.
Рішення. Будемо використовувати допоміжну змінну ak для зберігання значення чергового члена a _k, і змінну sum для обчислення суми. Розрахунок організуємо з допомогою циклу for, в якому будемо послідовно обчислювати значення a _k, додавати його до sum і виводити на екран поточну інформацію (номер кроку k, значення чергового доданка, поточну суму).

//-------------- Розрахунок суми ряду --------------
# Pragma hdrstop
# Include <iostream.h>
# Include <conio.h>
# Pragma argsused
int main (int argc, char * argv [])
{
float d, a0, ak; / / речові d, a0, ak
int k, N; / / цілочисельні k, N
cout <<"Vvedite N ="; / / вводимо з клавіатури вихідні
cin>> N; / / значення - N, a0, d
cout <<"Vvedite a0 =";
cin>> a0;
cout <<"Vvedite d =";
cin>> d;
float sum = 0; / / Допоміжна змінна
for (k = 0; k <= N; k + +) / / цикл по k від 0 до N
{/ / Початок тіла циклу
ak = a0 + d * k; / / 1. обчислюємо ak
sum = sum + ak; / / 2. додаємо ak до sum
cout <<"shag" <<k <<": ak =" / / 3. виводимо на екран
<<Ak <<", S =" <<sum <<endl;
} / / Закінчення тіла циклу
cout <<"Summa -" <<sum; / / результат на екран
getch ();
return 0;
}
//-----------------------------------------------
Наберіть і відкомпілюйте код цієї програми. Дослідіть результати її роботи. Зобразіть блок-схему і поясніть алгоритм роботи програми.
3. Вкладені оператори циклу
Аналогічно операторам умови if-else, цикли for можуть бути вкладені одна в одну, причому ступінь «вкладеності» також може бути довільною. В якості лічильників такі цикли, як правило, використовують різні змінні.
Основне застосування вкладених циклів в комп'ютерних програмах пов'язано з перебором значень у декількох вимірах (тобто кількох координат). В якості прикладу розглянемо задачу про розрахунок значень функції 2-х змінних всередині квадрата хÎ [-p, p], yÎ [-p, p] з кроком p / 8 по обом сторонам. Завдання може бути вирішена програмно за допомогою вкладених циклів, як показано нижче (наведено тільки фрагмент)
for (float x =- M_PI; x <M_PI; x + = M_PI / 8)
for (float y =- M_PI; y <M_PI; y + = M_PI / 8)
cout <<x <<"" <<y <<"" <<exp (-x) * sqrt (y) <<endl;
Тут зовнішній цикл перебирає всі значення x-координати точки, і запускає вкладений у нього цикл по y-координатах. У внутрішньому циклі шукані значення функції виводяться на екран.
Розглянемо ще один приклад використання вкладених циклів.
Приклад 3. На порожній шахівниці знаходиться чорний ферзь в позиції (n, m). Знайдіть всі можливі положення білого короля, в яких він не знаходиться під ударом. Поточні координати ферзя вводяться з клавіатури.
Рішення. У найпростішому варіанті завдання може бути вирішена перебором всіх можливих положень короля (k, l) і вибором тих з них, де він в безпеці. Враховуючи можливості ферзя атакувати по вертикалі, по горизонталі і по обох діагоналях, можна легко сформулювати умови «безпечної» позиції
· K! = N - ні атаки по вертикалі
· L! = M - ні атаки по горизонталі
· L - k! = M - n - ні атаки по діагоналі «північний схід»
· L + k! = M + n - ні атаки по діагоналі «північно-захід»
У силу того, що всі умови повинні бути дотримані одночасно, їх необхідно об'єднати з допомогою логічної операції «І».
Нижче наведено лістинг програми, вирішальної поставлене завдання
//------------ Шахова завдання 2 --------------
# Pragma hdrstop
# Include <iostream.h>
# Include <conio.h>
# Pragma argsused
int main (int argc, char * argv [])
{
int n, m, k, l, num = 0;
cout <<"Enter black queen position:" <<endl;
cout <<"colunm n =";
cin>> n;
cout <<"row m =";
cin>> m;
cout <<endl <<"Safe white king positions:" <<endl;
for (k = 1; k <= 8; k + +) / / цикл по стовпцях
{
for (l = 1; l <= 8; l + +) / / цикл по рядках
{
if ((k! = n) & &
(L! = m) & &
(Lk! = mn) & &
(L + k! = m + n)) / / якщо всі умови виконані
{/ / Виводимо позицію (k, l) на екран
cout <<"(" <<k <<"," <<l <<")" <<endl;
num + +; / / і збільшуємо лічильник на 1
}
} / / Кінець циклу по рядках
} / / Кінець циклу по стовпцях
cout <<"number of safe positions -" <<num;
getch ();
return 0;
}
//---------------------------------------------