Циклы for, while и do while в языке C
Циклы используются для многократного повторения кусков кода. Возможность повторения определенных фрагментов кода — это одна из основных и в тоже время важных задач, которые приходится решать программисту. Большинство программ или сайтов используют циклы, например — для вывода новостной информации или объявлений. То есть в таких задачах необходимо выполнять постоянно операции чтения и записи, и для того чтобы не дублировать один и тот же код на помощь приходят циклы. Циклы достаточно просто объявляются в коде, однако они выполняют сложные задачи, всего лишь простым повторением.
Чтобы приступить к изучению циклов, убедитесь в том, что вы хорошо понимаете концепцию истинных и ложных значений в языке программирования Си. Потому как это будет жизненно необходимо в использовании циклов, ведь в циклах также как и в операторах выбора присутствуют условные выражения. В языке Си существует три типа циклов: for , while , do while . Каждый из них имеет свои конкретные применения. Все они описаны ниже.
Самый часто используемый цикл — это цикл for , его структура показана ниже:
Инициализация переменной позволяет либо объявить переменную и присвоить ей значение либо присвоить значение уже существующей переменной. Во-вторых, значение этой переменной сообщает программе — истинно или ложно условие цикла. И пока условие цикла — истинно, цикл должен продолжать повторяться. Управляющую переменную обязательно необходимо как-то изменять, иначе цикл будет бесконечный, например можно обновлять её так: i++ , i = i + 2 или даже так i = random(5) . Обратите внимание, что каждую секцию в заголовке цикла, отделяет точка с запятой , что очень важно. Также отметим, что каждый из разделов может быть пустым, хотя точки с запятой все еще должны быть там. Если условие не пустое, то оно оценивается как истинное и цикл будет выполняться до тех пор, пока что-то не сделает условие цикла — ложным. Давайте рассмотрим простой пример использования цикла for .
Собственно, результат работы программы:
Эта программа представляет собой очень простой пример использования цикла. переменной i присваивается ноль, и пока i меньше 10 на экран печатается значения переменной i , после этого к переменной i прибавляется единица и все снова повторяется до тех пор, пока условие не станет ложным. Имейте в виду, что значение переменной i увеличивается после выполнения кода в теле цикла запускается в первый раз.
Цикл while — очень простой цикл, вот его структура:
Тело цикла начинает выполняться, если условие цикла — истинно. Условие представляет собой логическое выражение, например х == 1 или х! = 7 (х не равно 7). То есть условие может быть абсолютно любым — любое сочетание логических выражений. Вот пример составного условия — x == 3 || x > 10 , это условие будет истинным, если икс будет равен трем или икс будет больше 10. Обратите внимание, что while имеет раздела инициализации или раздела изменения управляемой переменной, поэтому перед использованием этого цикла, сначала необходимо объявить переменную, которая будет проверяться в условии цикла и в теле цикла изменять значение этой переменной. Собственно, давайте рассмотрим простой пример с использованием цикла while:
Вот мы и рассмотрели еще один пример использования циклов, и как видите и в этом примере нет ничего сложного. Просто представьте себе, что цикл всегда начинает повторять код, который находится в теле цикла. Как только выполняется последний оператор в теле цикла, выполняется проверка условия цикла. Если условие все ещё — истинное, то цикл продолжает и дальше работать, а если условие — ложное, то выполняется выход из цикла.
Есть еще один тип циклов — do while . Этот цикл полезен, когда необходимо выполнить код по крайней мере — 1 раз. Рассмотрим его структуру:
Структура очень простая, как видите условие находится в конце цикла ,соответственно и проверка условия будет выполняться после того, как выполнятся код в теле цикла. Обратите внимание, что условие проверяется в конце цикла, а не в начале, так что блок кода в теле цикла будет выполнен по крайней мере один раз. Если условие истинно, цикл прыгает обратно в начало и снова выполняет его. Цикл do while почти ничем не отличается от цикла while , за исключением того, что тело цикла гарантированно выполняется хотя бы один раз. Цикл while сначала проверяет условие, а потом выполняет блок кода в теле, конечно же, если условие — истинно, В то время как do while сначала выполняет код в теле цикла, а затем проверяет условие, и если оно — истинное, то он продолжает работать. Пример работы цикла do while показан ниже:
Обратите внимание на точку с запятой в конце цикла, вы всегда должны ставить эту точку с запятой так, как в приведенном выше примере. Очень часто эта точка с запятой не ставится, в результате — появляется ошибка компиляции. Только этот цикл заканчивается точкой с запятой, у остальных циклов в конце, кроме закрывающей скобочки — ничего не ставится. Обратите внимание, что в примере выше, этот цикл будет выполняться один раз, потому что сначала печатается сообщение а потом проверяется условие цикла.
Операторы break и continue
Эти два ключевых слова очень важны для циклов, они могут управлять повторениями в цикле. Оператор break делает принудительный выход из цикла, даже когда условие цикла — истинно. Оператор break удобно использовать, когда необходимо выйти из цикла при особых обстоятельствах. Оператор continue нужен если необходимо пропустить какой-то блок кода, но при этом не прекращать работу цикла. Подробно об операторах вы можете прочитать в разделе С++: статья про оператор continue, статья про оператор break.
Выход из цикла. Операторы C break и continue Инструкция
Иногда требуется выйти из цикла досрочно: выполняли, выполняли мы какое-то задание, нам это надоело и мы, не закончив дело до конца, решили забить на это задание.
Или мы собирали ягоды в лесу и собрали столько, сколько нам нужно (например, взяли с собой литровую банку и полностью её собрали), всё мы выходим из леса. Хотя могли остаться и ещё собирать. Как же это перевести на машинный язык?! Давайте попробуем!
Возьмем цикл While (пока).
Вопрос в том, как досрочно выйти из леса, а не остаться там собирать ягоды до бесконечности? Ведь они постоянно поспевают и закончатся нескоро. Не ночевать же нам в лесу!
В жизни понятно – мы просто собираемся и выходим из леса. В программировании для этого предусмотрено несколько операторов.
Выйти из цикла можно с помощью операторов C break и continue.
Приведем небольшие программы, когда используются эти операторы C.
1) Выход из бесконечного цикла
После запуска программа на экран выведется сообщение с суммой чисел, в нашем случае, это 5.
Следовательно, данные операторы C используются, когда нам нужно выйти из цикла, не дожидаясь его завершения.
Также можно ещё использовать оператор
но в отличие от других он полностью выходит из программы. Используется тогда, когда в процессе работы программы возникли ошибки, например деление на ноль. В таком случае лучше сразу выйти из программы, иначе программа может зависнуть.
Выход из цикла while
Как мне выйти из бесконечного цикла while внутри цикла for?
К сожалению, в отличие от Джавы, C и C++ не поддерживают механизм вроде break label , поэтому самый чистый вариант — использовать goto:
Также можно использовать флаг:
Большой разницы между этими вариантами нет.
Помимо этого случая, goto также используется в хорошем стиле C для обработки ошибок:
В C++ подобное не нужно, т.к. есть RAII, но из циклов по-прежнему выходят через goto .
Как выйти из while c
Циклы являются управляющими конструкциями, позволяя в зависимости от определенных условий выполнять некоторое действие множество раз. В C# имеются следующие виды циклов:
Цикл for
Цикл for имеет следующее формальное определение:
Объявление цикла for состоит из трех частей. Первая часть объявления цикла — некоторые действия, которые выполняются один раз до выполнения цикла. Обычно здесь определяются переменные, которые будут использоваться в цикле.
Вторая часть — условие, при котором будет выполняться цикл. Пока условие равно true , будет выполняться цикл.
И третья часть — некоторые действия, которые выполняются после завершения блока цикла. Эти действия выполняются каждый раз при завершении блока цикла.
После объявления цикла в фигурных скобках помещаются сами действия цикла.
Рассмотрим стандартный цикл for:
Здесь первая часть объявления цикла — int i = 1 — создает и инициализирует переменную i.
Вторая часть — условие i < 4 . То есть пока переменная i меньше 4, будет выполняться цикл.
И третья часть — действия, выполняемые после завершения действий из блока цикла — увеличение переменной i на единицу.
Весь процесс цикла можно представить следующим образом:
Определяется переменная int i = 1
Проверяется условие i < 4 . Оно истинно (так как 1 меньше 4), поэтому выполняется блок цикла, а именно инструкция Console.WriteLine(i) , которая выводит на консоль значение переменной i
Блок цикла закончил выполнение, поэтому выполняется треться часть объявления цикла — i++ . После этого переменная i будет равна 2.
Снова проверяется условие i < 4 . Оно истинно (так как 2 меньше 4), поэтому опять выполняется блок цикла — Console.WriteLine(i)
Блок цикла закончил выполнение, поэтому снова выполняется выражение i++ . После этого переменная i будет равна 3.
Снова проверяется условие i < 4 . Оно истинно (так как 3 меньше 4), поэтому опять выполняется блок цикла — Console.WriteLine(i)
Блок цикла закончил выполнение, поэтому снова выполняется выражение i++ . После этого переменная i будет равна 4.
В итоге блок цикла сработает 3 раза, пока значение i не станет равным 4. И каждый раз это значение будет увеличиваться на 1. Однократное выполнение блока цикла называется итерацией . Таким образом, здесь цикл выполнит три итерации. Результат работы программы:
Если блок цикла for содержит одну инструкцию, то мы можем его сократить, убрав фигурные свобки:
При этом необязательно именно в первой части цикла объявлять переменную, а в третий части изменять ее значение — это могут быть любые действия. Например:
Здесь опять же цикл срабатывает, пока переменная i меньше 4, только приращение переменной i происходит в блоке цикла. Консольный вывод данной программы:
Нам необязательно указывать все условия при объявлении цикла. Например, мы можем написать так:
Формально определение цикла осталось тем же, только теперь блоки в определении у нас пустые: for (; 😉 . У нас нет инициализированной переменной, нет условия, поэтому цикл будет работать вечно — бесконечный цикл.
Мы также можем опустить ряд блоков:
Этот пример по сути эквивалентен первому примеру: у нас также есть переменная-счетчик, только определена она вне цикла. У нас есть условие выполнения цикла. И есть приращение переменной уже в самом блоке for.
Также стоит отметить, что можно определять несколько переменных в объявлении цикла:
Здесь в первой части объявления цикла определяются две переменных: i и j. Цикл выполняется, пока i не будет равна 10. После каждой итерации переменые i и j увеличиваются на единицу. Консольный вывод программы:
Цикл do..while
В цикле do сначала выполняется код цикла, а потом происходит проверка условия в инструкции while. И пока это условие истинно, цикл повторяется.
Здесь код цикла сработает 6 раз, пока i не станет равным нулю. Но важно отметить, что цикл do гарантирует хотя бы единократное выполнение действий, даже если условие в инструкции while не будет истинно. То есть мы можем написать:
Хотя у нас переменная i меньше 0, цикл все равно один раз выполнится.
Цикл while
В отличие от цикла do цикл while сразу проверяет истинность некоторого условия, и если условие истинно, то код цикла выполняется:
Цикл foreach
Цикл foreach предназначен для перебора набора или коллекции элементов. Его общее определение:
После оператора foreach в скобках сначала идет определение переменной. Затем ключевое слово in и далее коллекция, элементы которой надо перебрать.
При выполнении цикл последовательно перебирает элементы коллекции и помещает их в переменную, и таким образом в блоке цикла мы можем выполнить с ними некоторые действия.
Например, возьмем строку. Строка по сути — это коллекция символов. И .NET позволяет перебрать все элементы строки — ее символы с помощью цикла foreach .
Здесь цикл foreach пробегается по всем символам строки «Tom» и каждый символ помещает в символьную переменную c . В блоке цикла значение переменной c выводится на консоль. Поскольку в строке «Tom» три символа, то цикл выполнится три раза. Консольный вывод программы:
Стоит отметить, что определяемая в объявлении цикла должна по типу соответствовать типу элементов перебираемой коллекции. Так, элементы строки — значения типа char — символы. Поэтому переменная c имеет тип char . Однако в реальности не всегда бывает очевидно, какой тип представляют элементы коллекции. В этом случае мы можем определить переменную с помощью оператора var :
В дальнейшем мы подробнее рассмотрим, что представляют собой коллекции в .NET и какие именно коллекции можно перебирать с помощью цикла foreach .
Операторы continue и break
Иногда возникает ситуация, когда требуется выйти из цикла, не дожидаясь его завершения. В этом случае мы можем воспользоваться оператором break .
Хотя в условии цикла сказано, что цикл будет выполняться, пока счетчик i не достигнет значения 9, в реальности цикл сработает 5 раз. Так как при достижении счетчиком i значения 5, сработает оператор break, и цикл завершится.
Теперь поставим себе другую задачу. А что если мы хотим, чтобы при проверке цикл не завершался, а просто пропускал текущую итерацию. Для этого мы можем воспользоваться оператором continue :
В этом случае цикл, когда дойдет до числа 5, которое не удовлетворяет условию проверки, просто пропустит это число и перейдет к следующей итерации:
Стоит отметить, что операторы break и continue можно применять в любом типе циклов.
Вложенные циклы
Одни циклы могут быть вложенными в другие. Например:
В данном случае цикл for (int i = 1; i < 10; i++) выполняется 9 раз, то есть имеет 9 итераций. Но в рамках каждой итерации выполняется девять раз вложенный цикл for (int j = 1; j < 10; j++) . В итоге данная программа выведет таблицу умножения.