Цикл — это команда в программировании, которая выполняет один и тот же участок программного кода несколько раз. В буквальном смысле, цикл нужен для многократного повторения некоторых действий внутри программы. Это может быть работа со строками, отправка информации через интернет, сохранение картинок, обработка набора файлов, и что угодно прочее.
Объединяющей особенностью для циклов является именно повторение программного кода, выполняющего однотипное действие. К таким однотипным действиям, например, часто относится работа с массивами (наборами данных). Использование циклов позволяет «упаковывать» одинаковый код в компактный вид, давая программисту возможность создавать простые и понятные программы.
Циклы имеют повсеместное применение практически во всех программах, и они есть практически во всех языках. Циклы используются для управления логикой, для работы с данными, и для взаимодействия с пользователями.
Потребность в циклах — пример
Представь себе текстовый файл, внутри которого есть 5 тысяч строк. Допустим, это имена и фамилии известных физиков с датами их рождения. У программиста стоит задача создать программу, которая должна найти физика по фамилии «Эйнштейн», и показать на экране дату его рождения. Логичный способ решения такой задачи — использовать оператор IF, и сравнить все строки в файле со словом «Эйнштейн», одну за другой. Вот что-то вроде этого:
Циклы в программировании
IF (строка1 СОДЕРЖИТ «Эйнштейн»)
IF (строка2 СОДЕРЖИТ «Эйнштейн»)
IF (строка5000 СОДЕРЖИТ «Эйнштейн»)
При таком подходе, с точки зрения линейного программирования, у нас получится 5 тысяч однотипных конструкций IF. Это не очень-то удобно, правда? Вот именно в такой ситуации к нам на помощь и придут циклы.
Простейший цикл позволит нам радикально сократить программный код, и сделать структуру программы более понятной. И это явно улучшит как нашу жизнь, так и жизнь других программистов из нашей команды.
Применяем простой цикл
Так вот. В примере с файлом, вместо 5 тысяч одинаковых конструкций IF, мы можем применить один простой цикл FOR. В этом случае, программный код скукожится буквально до нескольких строк, вот так:
FOR (int i = 0; i < 5000; i++)
IF (строка[i] СОДЕРЖИТ «Эйнштейн»)
Иначе говоря, мы объявили цикл FOR, внутри которого попросили программу повторить некоторое действие 5 тысяч раз. Для нумерации конкретного шага, мы объявили числовую переменную i. В этой переменной, на каждом шаге цикла, будет доступен номер текущего шага (1,2, 5, 4000, и так далее). Внутри тела цикла, мы обратились к конкретной строке по её номеру, используя квадратные скобки [i]. То есть, мы обратились к строке по её номеру для каждого шага который будет сделан при работе цикла. Если упрощать ещё дальше, то на шаге 4600 программа дешифрует и буквально выполнит конкретно вот эту команду:
IF(Строка[4600] СОДЕРЖИТ «Эйнштейн»)
Для упрощения понимания циклов, давай обратим внимание вот на что. Программный код выполняется сверху вниз. Всегда. Точно так же, как мы пишем текст в файле, и новые строчки добавляются в нижнюю сторону. Вот именно так и выполняется программный код: от строки 1, к строке 2, потом 3, и так далее.
Уроки Python для начинающих: Циклы в программировании, как работает цикл while #10
Соответственно, когда мы «зациклили» некоторый код, то он будет выполняться сверху вниз, но уже не один раз, а несколько (в соответствии с количеством шагов в цикле). Дойдя до последней строчки программа проверит, есть ли новые шаги в цикле. Если они есть — то выполнение перепрыгнет к строчке 1, и продолжится.
Какие типы циклов существуют?
Существует несколько типов циклов. В классическом высокоуровневом стеке ООП это циклы For, While, Do-While, Foreach .
Самый простой и популярный цикл — FOR. Он предназначен для последовательного выполнения программного кода, шаг за шагом. Именно его мы использовали в примере выше. Технически, внутри такого цикла объявляется переменная, условие завершения цикла (например переменная должна быть меньше 100), и выражение для увеличения переменной. Все блоки заключаются в круглые скобки, и разделяются точкой с запятой. Вот так:
FOR (ПЕРЕМЕННАЯ; УСЛОВИЕ; УВЕЛИЧЕНИЕ-ПЕРЕМЕННОЙ)
Такой ПовторяющийсяКод в фигурных скобках будет выполняться шаг за шагом, пока выполняется УСЛОВИЕ.
И ещё. Во многих языках, ПЕРЕМЕННАЯ и УВЕЛИЧЕНИЕ-ПЕРЕМЕННОЙ не являются обязательными. Для продолжения работы цикла FOR достаточно, чтобы условие продолжало выполняться. Например, вот такой цикл будет работать бесконечно, пока выполняется программа: FOR ( ; 2х2 == 4 ; )
Философия использования циклов
И конечно же немного философии, куда без неё? Любая программа по своей сути предназначена для решения конкретной задачи. На мой взгляд, для правильного понимания программирования, стоит рассматривать именно такую интерпретацию.
Будильники, шагомеры, социальные сети, редакторы фотографий, интерактивные карты — всё это программы для решения задач, больших или маленьких, но вполне конкретных. Как известно, любая задача содержит входные данные, набор условий, и выходные данные. Условный будильник принимает на входе дату и время срабатывания, а на выходе активирует динамик телефона с мелодией звонка. Шагомер получает на входе сигнал от акселерометра (специальный датчик в телефоне), а на выходе рисует красивые графики на экране. И так далее.
Независимо от предметной области и задачи, программа обычно работает с большим набором данных, и практически всегда сталкивается с повторяющимся программным кодом. Тот же самый шагомер обычно рисует нам 7 столбиков с количеством шагов, соответствующих дням недели. Тот же будильник отображает на экране 12 часовых меток, одну за другой. И там и там, для последовательного рисования, используются циклы. В одном случае — условный цикл рисования столбиков от 1 до 7, в другом — цикл для рисования часовых меток от 1 до 12.
Таким образом, используя обычный мобильный телефон или смотря любимый сериал, мы сталкиваемся с циклами. Да, это та самая чудо-конструкция, которая окружает наш мир повсеместно, решая задачи от самых простых, до самых сложных. Каждый день.
Источник: dzen.ru
Циклы
Выполнение программ, написанных на любом языке программирования, по умолчанию является последовательным. Иногда нам может понадобиться изменить выполнение программы. Выполнение определенного кода может потребоваться повторить несколько раз.
Для этого в языках программирования предусмотрены различные типы циклов, которые способны повторять определенный код несколько раз. Чтобы понять принцип работы оператора цикла, рассмотрим следующую схему.
Для чего нужны циклы в python?
Циклы упрощают сложные задачи до простых. Он позволяет нам изменить поток программы таким образом, что вместо того, чтобы писать один и тот же код снова и снова, мы можем повторять его конечное число раз. Например, если нам нужно вывести первые 10 натуральных чисел, то вместо того, чтобы использовать оператор print 10 раз, мы можем вывести их внутри цикла, который выполняется до 10 итераций.
Преимущества циклов
В Python преимущества циклов, как и в других язвках программирования, заключаются в следующем:
- Это обеспечивает возможность повторного использования кода.
- Используя циклы, нам не нужно писать один и тот же код снова и снова.
- С помощью циклов мы можем перебирать элементы структур данных (массивов или связанных списков).
В Python существуют следующие операторы циклов.
| for | Цикл for используется в том случае, когда необходимо выполнить некоторую часть кода до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие. Цикл for также называют циклом c предусловием. Лучше использовать цикл for, если количество итераций известно заранее. |
| while | Цикл while используется в сценарии, когда мы не знаем заранее количество итераций. Блок операторов в цикле while выполняется до тех пор, пока не будет выполнено условие, указанное в цикле while. Его также называют циклом с предварительной проверкой условия. |
| do-while | Цикл do-while продолжается до тех пор, пока не будет выполнено заданное условие. Его также называют циклом с пстусловием. Он используется, когда необходимо выполнить цикл хотя бы один раз. |
Цикл for в Python
Цикл for в Python используется для многократного повторения операторов или части программы. Он часто используется для обхода структур данных, таких как список, кортеж или словарь.
Синтаксис цикла for в python приведен ниже.
for iterating_var in sequence: statement(s)
Цикл For с использованием последовательности
Пример 1: Итерация строки с помощью цикла for
str = «Python» for i in str: print(i)
P y t h o n
Пример 2: Программа для печати таблицы заданного числа.
list = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] n = 5 for i in list: c = n*i print(c)
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50s
Пример 3: Программа для печати суммы заданного списка.
list = [10,30,23,43,65,12] sum = 0 for i in list: sum = sum+i print(«The sum is:»,sum)
The sum is: 183
Цикл For с использованием функции range()
Функция range()
Функция range() используется для генерации последовательности чисел. Если мы передадим range(10) , она сгенерирует числа от 0 до 9 . Синтаксис функции range() приведен ниже.
range(start,stop,step size)
- Start означает начало итерации.
- Stop означает, что цикл будет повторяться до stop-1. range(1,5) будет генерировать числа от 1 до 4 итераций. Это необязательный параметр.
- Размер шага используется для пропуска определенных чисел в итерации. Его использование необязательно. По умолчанию размер шага равен 1. Это необязательно.
Рассмотрим следующие примеры:
Пример 1: Программа для печати чисел по порядку.
for i in range(10): print(i,end = ‘ ‘)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Пример 2: Программа для печати таблицы заданного числа.
n = int(input(«Enter the number «)) for i in range(1,11): c = n*i print(n,»*»,i,»=»,c)
Enter the number 10 10 * 1 = 10 10 * 2 = 20 10 * 3 = 30 10 * 4 = 40 10 * 5 = 50 10 * 6 = 60 10 * 7 = 70 10 * 8 = 80 10 * 9 = 90 10 * 10 = 100
Пример 3: Программа для печати четного числа с использованием размера шага в range().
n = int(input(«Enter the number «)) for i in range(2,n,2): print(i)
Enter the number 20 2 4 6 8 10 12 14 16 18
Операторы цикла
Цикл – это многократно повторяемая последовательность действий (операторов). Применение циклов в программе позволяет эффективно использовать ПК, приводит к уменьшению объема программы к уменьшению времени на ее составление и отладку. Программы с циклом называются циклическими. Особенность операторов цикла: повторяющиеся записи записываются один раз. В TP существует 3 вида операторов цикла:
1. Цикл с параметром (счетчик)
Используется тогда, когда точно известно сколько раз должна повторяться циклическая часть. Ф
ормат записи: for i:=a to b do тело цикла>; где i – параметр цикла, a – начальное значение, b – конечное значение, — последовательность повторяющихся действий. Условие: a
| I способ. i:=a; 1: if i≤b then begin ; i:=i+1; end; goto 1; 2: ; | II способ. for i:=a to b do ; end; |
2. Цикл с предварительным условием (с предусловием, цикл «Пока»)
Цикл с предусловием используется тогда, когда заранее неизвестно число повторений цикла. В TP используется оператор while. Формат записи: while do пока выполнить While, do – служебные слова Принцип действия: предварительно проверяется значение логического выражения (условия). Пока оно истинно, выполняется тело цикла.
Как только оно становится ложным, происходит выход из цикла. Если с самого начала значение логического выражения ложно, то тело цикла не выполняется ни разу. Если состоит из нескольких операторов, то их следует заключить в операторные скобки.
| Задача. Вычислить 10! с помощью цикла с предварительным условием. Program factorial; var f,n: integer; begin f:=1; n:=1; while n n:=n+1; end; writeln (’10!=’,f); end. |
3. Цикл с постусловием.
Ц
икл с постусловием используется в тех случаях, когда заранее неизвестно число повторений цикла. Цикл с постусловием применяется при необходимости выполнить какое-либо вычисление несколько раз до выполнения некоторого условия.
Особенность цикла: цикл выполняется хотя бы один раз, т.к. первая проверка условия выхода из цикла происходит после того, как тело цикла выполнено. В языке TP для данного цикла существует оператор: Ф repeat, until – служебные слова ормат записи: (повторить) Repeat (до тех пор) until Принцип действия: операторы тела цикла выполняются (хотя бы один раз) до тех пор, пока значение логического выражения ложно. Сначала выполняется тело цикла, затем проверяется условие. Прекращается цикла, как только значение логического выражения становится истинным. Так как repeat и until играют роль операторных скобок, то использование служебных слов begin и end не обязательно.
| Задача. Вычислить значение функции y=x 2 при x=8,6,4,2 Начальное значение x=8. (Внутри цикла выполняется вычисление функции при текущем значении x; выводятся на экран значения x и y; вычисляется новое значение x путем вычитания числа 2 из предыдущего значения x. Тело цикла повторяется до тех пор, пока условие x=0 не станет истинным) Program f; var x,y: integer; begin x:=8; repeat y:=sqr(x); x:=x-2; writeln(x,’ ‘,y); until x=0; end. |
Источник: studfile.net