Статья призвана дать базовые понятия о том, что такое циклический алгоритм, которые являются общими для любого языка программирования и уровня подготовки программиста.
Понятие алгоритма
Алгоритмом называется последовательность действий для достижения решения какой-либо вычислительной и иной задачи за конечное число шагов. Действия (инструкции) по выполнению алгоритма могут исполняться одна за другой (последовательно), одновременно (параллельно) или в произвольном порядке, используя циклы и условия перехода. Алгоритмы используются не только в программировании, а и в других сферах деятельности, например в управлении производственными и бизнес-процессами.
Циклические алгоритмы
Алгоритм называется циклическим, если в нем имеются действия или наборы действий, которые необходимо выполнить более одного раза. Повторяющиеся алгоритмические действия являются телом цикла. Дополнительно каждый цикл имеет условие, по которому выполнение циклического алгоритма заканчивается.
Информатика 9 Цикл с параметром
Виды циклических алгоритмов
Каждый циклический алгоритм имеет в своем составе условие цикла, т. е. логическое выражение, результат проверки которого определяет, будет выполняться тело цикла еще раз или цикл будет завершен. По способу обработки все циклические алгоритмы делятся на три группы.
Цикл с предусловием
В таких циклических алгоритмах условие продолжения проверяется до обработки тела цикла, т. е. наличествует необходимость повторения обработки цикла.
Рассмотрим вывод на печать чисел от -5 до 0 как пример циклических алгоритмов с предусловием:
Элементы алгоритма:
- Задаем начальное значение базовой переменной j, равное -5.
- Проверяем условие цикла. Условие положительное, и тело цикла выполняется первый раз.
- Далее прибавляем к переменной j единицу, снова проверяем условие цикла.
- Цикл продолжает выполняться, пока значение j меньше нуля или равно ему, в противном случае выходим из цикла по ветке FALSE
Цикл с постусловием
Проверка условия выполняется после первой обработки тела цикла и контролирует выход из него.
Разберем расчет суммы от 1 до числа n как пример циклических алгоритмов, в которых используются постусловие:
- Вводим конечное число расчета суммы n и задаем нулевые начальные значения итоговой суммы sum и счетчика цикла i.
- Цикл выполняется до первой проверки условия.
- Проверяем условие цикла, т. е. значение счетчика i меньше или равен n.
- Если результат условия положительный, выполняем цикл еще раз, иначе заканчиваем цикл и выводим сумму на дисплей или печать.
Безусловный цикл
Обычно используется в алгоритмах, когда нужное количество выполнений цикла заранее известно, и очень часто применяется при работе с массивами.
Цикл с параметром | Информатика Паскаль #13 | Инфоурок
Такой алгоритм содержит три обязательных элемента:
- Стартовое значение, которое называют параметром цикла, т. к. именно эта переменная изменяется после каждого выполнения цикла и определяет момент его завершения.
- Значение, при котором цикл завершается.
- Шаг цикла.
На каждом шаге программа проверяет, не превосходит ли стартовое значение конечное. И если да, то цикл завершается. В противном случае к стартовому значению прибавляем величину шага и цикл повторяется. Особо следует отметить, что любой безусловный цикл можно заменить условным с пред- или постусловием.
При составлении циклических алгоритмов необходимо придерживаться двух обязательных условий. Первое: для окончания цикла необходимо, чтобы содержимое тела влияло на пост- или предусловие, иначе мы в итоге можем получить бесконечный цикл. Но для некоторых программных задач такие циклы применяются. Как пример циклических алгоритмов, выполняющихся бесконечно, можно привести операционную систему Windows, где используется бесконечный цикл опроса положения мыши для определения действий пользователя. Второе: переменные, передаваемые в цикл, должны обеспечивать хотя бы одно его выполнение.
Расчет факториала
Для закрепления прочитанного приведем пример циклических алгоритмов для расчета факториала целого числа. Приведенный пример является циклом с предусловием, но возможна реализация любым видом циклического алгоритма.
- Исходные данные: data – целое число, для которого определяется факториал.
- Системные переменные: параметр цикла i, принимающий значения от 1 до data c шагом 1.
- Результат: переменная factorial – факториал числа data, являющийся произведением целых чисел от 1 до data.
Рассмотрим алгоритм по шагам:
- Алгоритм получил число data, для которого необходимо вычислить факториал.
- Переменной factorial, в которой будет храниться итоговый результат, присвоено значение единицы.
- Организовываем цикл с параметром i и стартовым значением 1. Конечным значением будет являться исходное число data. Как только значение счетчика i будет больше, цикл завершается.
- Выполняется цикл вычисления факториала – перемножаются текущие значения factorial и счетчика i.
- К значению счетчика добавляем единицу, проверям условие цикла и, если результат положительный, завершаем его.
- После завершения последней итерации цикла значение факториала data! остается в factorial и выводится на дисплей или печать.
Источник: fb.ru
Программирование алгоритмов циклической структуры. Цикл с переменной .
Наглядное пособие: презентация «Программирование циклических алгоритмов», подготовленная в PowerPoint .
Реализация поставленных задач.
На начальном этапе урока проводится актуализация знаний, проверка домашнего задания (было задано повторить циклические алгоритмы с предусловием и постусловием, а также пройденные операторы языка программирования Паскаль).
Затем учащиеся выполняют тест на компьютере на повторение материала.
Изучение нового материала сопровождается презентацией: управление презентацией происходит с компьютера учителя. Объяснение ведется параллельно с записью учениками основных понятий и определений.
Закрепление материала происходит при решении задач и выполнении практической работы.
- Постановка цели урока. (3 мин)
- Актуализация знаний – устный опрос. (10 мин)
- Актуализация знаний – компьютерный тест. (10 мин)
- Физкультминутка (2 мин).
- Изучение нового материала. (20 мин)
- Закрепление изученного материала. (20 мин)
- Физкультминутка (2 мин).
- Практическая работа (15 мин)
- Подведение итогов урока. (5 мин)
- Домашнее задание. (3 мин)
Учитель. На предыдущих уроках мы изучили операторы, с помощью которых научились составлять алгоритмы и решать задачи с использованием линейных, разветвляющихся и циклических алгоритмов. Сегодня мы с вами продолжаем изучать операторы, которые помогают решать задачи циклической структуры, но сначала проверим выполнение домашнего задания: вам нужно было повторить, что такое циклический алгоритм, простое и составное условие, цикл с предусловием и постусловием.
- Актуализация знаний – устный опрос.
Опрос проводится для повторения основных понятий. После ответа учащихся на поставленный вопрос учителем демонстрируется слайд с правильным ответом, и учащиеся делают соответствующие записи в тетрадь.
Вопросы:
- Какой алгоритм называется циклическим?
Алгоритм, в котором некоторая последовательность команд повторяется несколько раз.
- Какой цикл называется циклом с условием?
Цикл, в котором заранее неизвестно количество повторений, окончание которого зависит от истинности или ложности определенного условия.
- Какие виды циклов с условием вы знаете?
Цикл с предусловием (Проверка условия осуществляется до первого повторения тела цикла).
Цикл с постусловием (Проверка условия осуществляется после первого повторения тела цикла).
- Как записывается и как выполняется цикл с предусловием?
while do ;. Выполняется, пока условие истинно.
- Как записывается и как выполняется цикл с постусловием?
repeat until ; Выполняется, пока условие ложно.
Указание: отметить, что тело цикла выполняется всегда, хотя бы 1 раз.
- Что может входить в тело цикла с условием?
Телом цикла с условием может быть линейный алгоритм, ветвление или цикл. Условием цикла является логическое выражение.
По блок-схеме записать код программы
По коду программы построить
Источник: www.uchmet.ru
Программирование циклов с заданным числом повторений в языке Паскаль, Программирование циклов с неизвестным заранее числом повторений в языке Паскаль
Цикл является одной из важнейших алгоритмических структур и представляет собой последовательность операторов, которая выполняется неоднократно. В программах, связанных с обработкой данных или вычислениями, часто приходится выполнять циклически повторяющиеся действия. Циклы позволяют записать такие действия в компактной форме.
Циклы принадлежат к числу управляющих операторов. Внимательный ученик мог заметить, что до сих пор вы использовали два вида операторов. Одни из них (Read, Write, оператор присваивания) только выполняли какие-либо действия, другие же управляли ходом выполнения программы (например, условный оператор). Последние и называются управляющими операторами.
Способ использования циклов в программах на Паскале. Рассмотрим задачу на вычисление суммы большого числа слагаемых:
1 + 2 + 3 + 4 + .. + n
Можно было бы выбрать простое решение и записать вычисление данной суммы в строчку, употребив n операций сложения. Ну а если число элементов суммы равно 1000? Представьте себе программу с оператором, который занимает несколько страниц и содержит 999 сложений! Очевидно, простое решение здесь уже не подходит. Можно заметить, что при вычислении суммы повторяются всего две операции, причем в определенном порядке:
1. Увеличить значение переменной цикла на 1
2. Прибавить к ранее полученной сумме.
В языке программирования Паскаль имеется три разновидности цикла:
- Цикл с предусловием (цикл “пока” – whi1е);
- Цикл с постусловием (цикл “до тех пор, пока” repeat. until);
- Цикл с параметром (со счетчиком) (цикл “для” – for . to / downto… do);
Каждая из трех разновидностей цикла имеет свои особенности, для каждой из них есть свой круг задач, наиболее естественно решаемых именно с ее помощью.
При разработке программы циклической структуры выделяют следующие понятия:
o параметр (переменная цикла) – величина, с изменением значения которой связано многократное выполнение цикла;
o начальное и конечное значения параметра цикла;
o шаг цикла — значение, но которое изменяется параметр цикла при каждом повторении;
Действия, повторяющиеся в цикле, называются телом цикла.
Цикл организуют по определенным правилам. Цикл состоит из следующих блоков:
- подготовки цикла;
- тела цикла;
- условия продолжения цикла.
В подготовку цикла входят действия, связанные с заданием исходных значений для параметра цикла.
В тело цикла входят многократно повторяющиеся действия для вычисления искомых величин и подготовка следующего значения параметра цикла.
В условии продолжения цикла определяется необходимость дальнейшего выполнения повторяющихся действий (тела цикла). Если параметр цикла не удовлетворяет поставленному условию, то выполнение цикла прекращается.
Оператор цикла с параметром применяют тогда, когда заранее известно число повторений одной и той же последовательности операторов. Начальные и конечные значения параметра цикла могут быть представлены константами, переменными или арифметическими выражениями.
FOR i:=M1 TO M2 DO оператор1
операторы циклической части
операторы циклической части
ГДЕ i — параметр цикла, М1 и М2 — начальное и конечное значение параметра цикла. DOWNTO изменяет параметр с шагом -1.
Блок-схема цикла с параметром:
Пример программы (цикл с параметром):
Вычислить сумму S=1+2+3+…+N:
var n,s, i : integer;
write(‘введите число N ’); readln(n);
writeln(‘сумма чисел равна’, s);
Алгоритм циклической структуры — это алгоритм, в котором происходит многократное повторение одного и того же участка программы. Такие повторяемые участки вычислительного процесса называются циклами. Программа циклической структуры содержит один или несколько циклов. Различают детерминированные циклы с заранее известным числом повторений и итерационные циклы, в которых число повторений заранее неизвестно. Изменяющаяся в цикле переменная называется параметром цикла.
Для организации цикла необходимо выполнить следующие действия:
1) задать перед циклом начальное значение параметра цикла;
2) изменять параметр перед каждым новым повторением цикла;
3) проверять условие повторения цикла;
4) управлять циклом, т.е. переходить к его началу, если он не закончен, или выходить из него по окончании.
В языке Паскаль существует 3 вида циклов:
1) цикл с параметром или цикл типа for,
2) цикл с предусловием или цикл типа while,
3) цикл с постусловием или цикл типа repeat . until.
В цикле типа for число повторений известно заранее, в циклах типа while и repeat . until число повторений цикла заранее неизвестно, производится проверка условия повторения цикла: в цикле типа while — перед циклом, в цикле типа repeat . until — после его окончания.
В циклах типов for и while повторяющяся часть (тело цикла) состоит из одного оператора, если требуется выполнить в цикле несколько операторов, они заключаются в операторные скобки begin . end, образуя составной оператор. В цикле типа repeat . until тело цикла помещается между зарезервированными словами языка (лексемами) repeat и until, операторные скобки не требуются, в названии цикла его тело условно обозначается тремя точками.
С помощью цикла типа for удобно находить суммы, произведения, искать максимальные и минимальные значения и т.п. При нахождении суммы некоторой переменной, например S присваивается значение 0, затем в цикле к этой переменной прибавляется соответствующий член заданной последовательности. При нахождении произведения переменной присваивается значение 1, затем в цикле эта переменная умножается на общий член последовательности.
Пример цикла типа for
Вычисление n чисел Фибоначчи:
F1=1; F2=1;…; Fn=Fn-1+Fn-2 ,
например F3=F2+F1=1 + 1 = 2; F4 = 2 + 1 = 3 и т.д.
program fib;
var x, y, z, i, n : integer;
begin
writeln (‘Введите n’); read (n);
x:=1; y:=0;
for i:=1 to n do
begin
z:=x ; x:=x+y ; y:=z ;
write (‘ ‘, x ) ;
end;
readln;
end.
Источник: megaobuchalka.ru