Циклические алгоритмы. Циклы с предусловием и постусловием

29.12.2021

Вложенные циклы в Паскале

Существует возможность использования вложенных циклов в Паскале , когда в теле одного цикла вместо оператора стоит другой цикл.

Важно: Главным обстоятельством во вложенных циклах является использование разных переменных для счетчиков внутреннего и внешнего циклов

Рассмотрим пример:

Пример: Вывести таблицу умножения, используя вложенные циклы в паскале.

Показать решение:

Произведение в Паскале

Точно также, как существует для сложения, для умножения в паскале тоже существует специальная конструкция:

Произведение вычисляется по рекуррентному выражению:

где P – промежуточные произведения

Y — сомножители

Рассмотрим пример вычисления факториала числа в Паскале с использованием цикла while .

Пример цикла While в Паскале для вычисления факториала 10! (10!=1 * 2 * 3 * 4 * 5 * 6 * 7 * 8 * 9 * 10 )

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

var fact, n : integer ; begin fact : = 1 ; {начальное значение факториала =0! } n : = 1 ; {начальное значение для условия } while n<= 10 do {условие } begin {начало тела конструкции с составным оператором } fact : = fact* n; {вычисление факториала n! } n : = n + 1 {n должно меняться в теле конструкции} end ; {конец тела цикла } writeln (’10 != ’, fact) ; {вывод результата расчета } end .

var fact, n: integer; begin fact:= 1; {начальное значение факториала =0! } n:= 1; {начальное значение для условия } while n<=10 do {условие } begin {начало тела конструкции с составным оператором } fact:= fact*n; {вычисление факториала n! } n:= n + 1 {n должно меняться в теле конструкции} end; {конец тела цикла } writeln(’10!= ’,fact); {вывод результата расчета } end.

Здесь необходимо обратить внимание на то, что присваивание n:= 1 стоит до цикла, если этого не сделать, то условие будет работать некорректно, так как переменная n будет пуста.

Программа возведения в степень числа в Паскале

Для начала уточним, что есть . Но мы не будем ее использовать, а разберем алгоритм решения задачи возведения в степень.

Для того чтобы возвести число в степень, его надо умножить само на себя ровно столько раз, чему равен показатель степени.

Таким образом, возведение числа n в степень d можно выразить так:
n d = n 1 * n 2 * n 3 * … * n d , где нижние индексы просто указывают очередное по счету число n .

Еще необходимо учесть следующее:

число в нулевой степени равняется 1
если показатель степени отрицателен, т.е. d n d = 1 / (n 1 * n 2 * n 3 * … * n d)

Т.е., решая программу на Паскале, учитываем:

в программе на языке Паскаль количество итераций (повторений) цикла while должно быть равно показателю степени числа ;
если показатель степени - отрицательное число, то нужно впоследствии единицу разделить на результат.

Задача 6. Вычислить в Паскале степень числа, используя цикл while .

В общих чертах, сегодня узнаем о каждом из циклов в паскале поподробней и увидим как они задаются. Будем разбирать цикл while с предусловием , цикл for с параметром и цикл repeat - until с постусловием .

1. Цикл с параметром в Паскале - FOR

Цикл FOR задаёт определённое условие по которому программа будет работать до его выполнения, допустим нужно нам 5 (или n) раз зациклить программу, то это легко сделать с помощью данного цикла. У цикла FOR есть характерная черта - счетчик который обычно обозначается буквой i или j.

Внешний вид цикла с параметром в паскале:

for i:= 1 to n do // присваиваем i сначала одному, потом двум, трем, ..., n

После 1-го прохода переменной i присваиваем 1, после второго присваиваем 2 и так до тех пор, пока не дойдем до n. to - это до.. в порядке возрастания, также есть downto - до.. в порядке убывания.

Блок - схема цикла с параметром:

2. Цикл с предусловием в Паскале - WHILE

Оператор цикла с предусловием выполняет действия заранее неизвестное число раз. Выход из цикла осуществляется, если некоторое логическое выражение или его результат окажется ложным. Так как верность логического выражения проверяется в начале, тело цикла может не выполнится ни одного разу.

Структура цикла с предусловием:

WHILE DO begin end;

Логическое выражение, истинность которого проверяется вначале выполнения циклического оператора;

Любые выполняемые операторы языка.

Порядок выполнения цикла:

Пока условие истинно выполняется тело цикла. Как только условие становится ложно выполнение цикла прекращается.

Блок - схема цикла с предусловием:

Примечание: в прямоугольных блоках показано любое действие, которое выполняется в цикле или после него (шаг цикла), в овалах - начало или конец всей программы или её части. Главную роль в данной блок - схеме играет её центральная часть.

Пример:

Задача: вычислить сумму ряда 1+1.5+2+2.5+3+3.5+ .. + 30

program example-while;

Var sum:real; n:real; BEGIN sum:=0; n:=1; while n

3. Цикл с постусловием - Repeat - until.

Этот оператор аналогичен оператору цикла с предусловием, но отличается от него тем, что проверка условия производится после выполнения тела (действий) цикла. Это обеспечивает его выполнение хотя бы один раз в отличие от ранее разобранных циклов.

Обратите внимание на то, что данный оператор цикла предполагает наличие нескольких операторов в теле цикла, то есть можно выполнять несколько действий, поэтому служебные слова Begin и End не нужны.

Последовательность операторов, входящих в тело цикла выполняется один раз, после чего проверяется соблюдение условия, записанного следом за служебным словом Until. Если условие не соблюдается, цикл завершается. В противном случае - тело цикла повторяется ещё раз, после чего снова проверяется соблюдение условия.

Блок - схема цикла с постусловием:

Формат записи, структура цикла:
REPEAT UNTIL ;

Пример:

Program test2; Var b:Real; Begin b:=100; Repeat b:=b/2; Until b

Выводы:

1.Цикл с параметром используется переменная, называемая параметром цикла или счётчиком. Перед выполнением цикла параметру (счётчику) устанавливается начальное значение. После выполнения шага цикла значение параметра увеличивается на единицу. Цикл продолжается до тех пор пока параметр не достигнет своего конечного значения, которое указывается после to (downto).

2. Цикл с предусловием выполняется до тех пор, пока условие выполнения не станет ложным, и продолжается, если условие истинно.

3. Цикл с постусловием выполняется до тех пор, пока условие не станет истинно, если условие ложно, цикл продолжается.

Как мы уже говорили, в паскале существуют 3 способа организации цикла (типа):

2) Цикл с постусловием

3) Цикл с предусловием

Цикл В данной статье рассмотрим второй тип цикла — цикл с предусловием (цикл WHILE) . Если цикл со счетчиком мы используем в случаях, когда необходимо организовать цикл с известным числом повторений, то цикл с предусловием используется, когда число повторений неизвестно.

WHILE условие DO действие; // тело цикла

Тело цикла выполняется пока условие ИСТИННО.

Если в теле цикла действий несколько — используются операторные скобки begin … end ;

WHILE условие do begin действие_1; действие_2; действие_3; ... end;

Рассмотрим пример, аналогичный рассмотренному в теме «Цикл со счетчиком», но реализуем его с помощью цикла WHILE .

Требуется на экране вывести:

Привет
Привет
Привет
Привет

Для реализации данного примера с помощью цикла с предусловием нам потребуется переменная n :

WHILE n<4 do writeln("Привет");

Данный цикл будет выполнять команду writeln(‘Привет’) бесконечное число раз. Почему? Потому что переменная n не изменяется и всегда будет меньше 4. Поэтому необходимо в цикле добавить код, изменяющий переменную n. Например: n:=n+1.

WHILE n<4 do begin writeln("Привет"); n:=n+1; end;

Теперь переменная n будет изменяться с каждым выполнением команд тела цикла (с каждой итерацией).

Нужно запомнить: чтобы не произошло зацикливание в цикле WHILE — необходимо проследить за тем, чтобы переменная из условия изменялась в теле цикла. В цикле со счетчиком такого не случится (зацикливание), т.к. мы указываем точное число итераций.

Рассмотрим несколько задач, где число повторений в цикле явно не известно.

Решение данной задачи основывается на использовании цикла WHILE, т.к. мы не знаем, когда будет введен ноль и мы перестанем вводить числа.

var a,s:integer; begin s:=0; writeln("Введите число"); readln(a); while(a<>0) do begin s:=s+a; //подсчет суммы S writeln("Введите число"); readln(a); end; writeln(s); end.

Зачем два раза используем ввод числа а (readln(a);)? Первый раз вводим число а для того, чтобы войти в цикл с некоторым значением переменной a, которое будет использоваться в условии цикла WHILE. Второй раз команда readln(a) используется внутри цикла — вводим числа до тех пор, пока не введем ноль.

Задача 2.

Даны два отрезка А и B (A>B). Не используя операции умножения и деления, определить, сколько отрезков В уместится в отрезке А.

Рассмотрим изображение:

Т.е. из рисунка видно, что нам нужно складывать длины отрезка A до тех пор, пока сумма не станет больше длины отрезка В . В этом нам поможет цикл с предусловием — цикл while .

var a,b,s,k:integer; begin writeln("Введите длину отрезка А"); readln(a); writeln("Введите длину отрезка B"); readln(b); k:=0; S:=a; while s k:=k+1; //переменная k считает количество выполнения тела цикла s:=s+a; //суммирует длину отрезка А end; writeln("В отрезке В содержится ",k," отрезков А"); end.
Рассмотрим работу программы на примере: А=5 , В=21 . Рассуждения запишем в таблицу:

Задача 3.

Используя алгоритм Евклида, найти НОД двух чисел.

Рассмотрим блок-схему алгоритма Евклида:

Запишем данной алгоритм с помощью Паскаля, опираясь на данную блок-схему. Как видим, у нас имеется цикл с предусловием (M>N) . Внутри цикла еще одно условие (M>N) , т.е. оператор IF… THEN .
var M, N: integer; begin writeln("Введите М и N"); readln(M, N); while M<>N do begin if M>N then M:=M-N else N:=N-M end; write("Н0Д = ",М) end.
Аналогично задаче 2 можно проверить данный алгоритм, записав рассуждения в таблицу.

Циклический вычислительный процесс (ЦВП) характеризуется повторением одних и тех же вычислений над некоторым набором данных. Числом повторений цикла управляет специальная переменная, называемая его счетчиком илиуправляющей переменной цикла. На счетчик накладывается условие, определяющее, до каких пор следует выполнять цикл.
Повторяемый блок вычислений называют телом цикла. В теле цикла должно быть обеспеченоизменение значения счетчика , чтобы он мог завершиться. Если тело цикла состоит более, чем из одного оператора, онозаключается в операторные скобки begin ... end;. Однократное выполнение тела цикла называют егошагом .
Таким образом, для программирования цикла достаточно определить условие, управляющее числом его повторений и описать операторы, образующие тело цикла. С этой точки зрения, теоретически возможны всего два вида циклов – проверка условия либо предшествует выполнению тела цикла, либо происходит после него. Изобразим эти циклы в виде блок-схем с соответствующими описаниями:

Цикл с предусловием : сначала проверяется условие, затем, в зависимости от того, истинно оно или ложно, либо выполняется тело цикла, либо следует переход к оператору, следующему за телом цикла. После завершения тела цикла управление вновь передается на проверку условия. Естественно, предполагается, что в теле цикла было обеспечено некоторое изменение входящих в условие переменных – в противном случае произойдетзацикливание и программа "зависнет".

Цикл с постусловием : сначала выполняется тело цикла, затем управление передается на проверку условия. В зависимости от истинности или ложности условия, тело цикла выполняется повторно или же происходит переход к оператору, следующему за телом цикла. Всё, сказанное о возможном зацикливании для цикла с предусловием, справедливо и для цикла с постусловием.

Исходя из приведенных блок-схем, очевидно основное различие двух циклов: цикл с постусловием гарантированно выполняется хотя бы раз, а цикл с предусловием может не выполняться ни разу , если условие сразу же окажется ложным.
В языке Паскаль реализованы оба вида циклов. Цикл с предусловием имеет следующий общий вид:
while логическое_выражение do begin
{операторы тела цикла}
Работу цикла можно описать словами: "пока логическое выражение истинно, повторяется тело цикла ".
Логическое выражение строится по правилам, изученным в главе 7. Тело цикла могут образовывать любые операторы Паскаля. Если в теле цикла всего один оператор, операторные скобки можно и не писать.
Общая запись цикла с постусловием следующая:
{операторы тела цикла}
until логическое_выражение;
Работает цикл с постусловием следующим образом: "тело цикла повторяется до тех пор, пока логическое выражение не станет истинным ". Обратите внимание, что, в отличие отwhile, циклrepeatв Паскале работает, пока условиеложно . Это отличие подчеркивается использованием ключевого словаuntil("до тех пор, покане ") вместоwhile("до тех пор, пока"). Кроме того, в виде исключения, тело циклаrepeat, даже если оно состоит из нескольких операторов, можноне заключать в операторные скобки.
Довольно часто циклы взаимозаменяемы. Представим, например, что для каждого из значений переменной x=1,2,…,20, нужно выполнить некоторый расчет (математически этот закон измененияxможно записать как
или
). Покажем общий вид цикловwhileиrepeat:

while x<=20 do begin
{операторы расчета}

{операторы расчета}

Как видно из листинга, управляющей переменной xв обоих случаях присвоено начальное значение1, оба цикла изменяют значениеxи, соответственно, условие цикла, операторомx:=x+1;, но для циклаrepeatусловие "перевернуто" ("покаxне станет больше20"), а тело не заключено в операторные скобки.
Зачастую использование одного из циклов выглядит предпочтительней. Например, обработка ввода пользователя с клавиатуры удобней с помощью repeat(сначала пользователь должен нажать клавишу, затем следуют проверки и обработка).

Оператор цикла while организует выполнение одного оператора (простого или составного) неизвестное заранее число раз.

Формат цикла while : while (B) S;

где B

S – тело цикла - оператор (простой или составной).

Перед каждым выполнением тела цикла анализируется значение выражения В: если оно истинно, то выполняется тело цикла, и управление передается на повторную проверку условия В; если значение В ложно – цикл завершается и управление передается на оператор, следующий за оператором S.

Если результат выражения B окажется ложным при первой проверке, то тело цикла не выполнится ни разу. Отметим, что если условие B во время работы цикла не будет изменяться, то возможна ситуация зацикливания, то есть невозможность выхода из цикла. Поэтому внутри тела должны находиться операторы, приводящие к изменению значения выражения B так, чтобы цикл мог корректно завершиться.

Пример:

n.

static void Main()

Console.Write("N= ");

while (i <= n) //пока i меньше или равно n

//выводим i на экран, затем увеличиваем его на 1

Console.Write(" "+ i++);

Результат:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Цикл с постусловием

Оператор цикла do while также организует выполнение одного оператора (простого или составного) неизвестное заранее число раз. Однако в отличие от цикла while условие завершения цикла проверяется после выполнения тела цикла.

Формат цикла do while : do S while (B);

где В – выражение, истинность которого проверяется (условие завершения цикла);

S – тело цикла - оператор (простой или блок).

Сначала выполняется оператор S, а затем анализируется значение выражения В: если оно истинно, то управление передается оператору S, если ложно - цикл завершается, и управление передается на оператор, следующий за условием B. Так как условие В проверяется после выполнения тела цикла, то в любом случае тело цикла выполнится хотя бы один раз.

В операторе do while, так же как и в операторе while, возможна ситуация зацикливания в случае, если условие В всегда будет оставаться истинным.

Пример:

Вывод на экран целых чисел из интервала от 1 до n.

static void Main()

Console.Write("N= "); int n=int.Parse(Console.ReadLine());

do Console.Write(" " + i++);

while (i <= n); //пока i меньше или равно n

Цикл с параметром

Цикл с параметром имеет следующую структуру:

for (<инициализация>; <выражение>; <модификация>) <оператор>;

Инициализация используется для объявления и/или присвоения начальных значений величинам, используемым в цикле в качестве параметров (счетчиков). В этой части можно записать несколько операторов, разделенных запятой. Областью действия переменных, объявленных в части инициализации цикла, является цикл и вложенные блоки. Инициализация выполняется один раз в начале исполнения цикла.

Выражение определяет условие выполнения цикла: если его результат истинен, цикл выполняется. Истинность выражения проверяется перед каждым выполнением тела цикла, таким образом, цикл с параметром реализован как цикл с предусловием. В блоке выражение через запятую можно записать несколько логических выражений, тогда запятая равносильна операции логическое И (&&).

Модификация выполняется после каждой итерации цикла и служит обычно для изменения параметров цикла. В части модификация можно записать несколько операторов через запятую.

Оператор (простой или составной) представляет собой тело цикла.

Любая из частей оператора for (инициализация, выражение, модификация, оператор) может отсутствовать, но точку с запятой, определяющую позицию пропускаемой части, надо оставить.

static void Main()

Console.Write("N= ");

int n=int.Parse(Console.ReadLine());

for (int i=1; i<=n;) //блок модификации пустой

Console.Write(" " + i++);

Вложенные циклы

Циклы могут быть простые или вложенные (кратные, циклы в цикле). Вложенными могут быть циклы любых типов: while, do while, for . Каждый внутренний цикл должен быть полностью вложен во все внешние циклы. «Пересечения» циклов не допускаются.

Циклические алгоритмы. Циклы с предусловием и постусловием

Читайте также

Вложенные циклы в Паскале

Произведение в Паскале

Программа возведения в степень числа в Паскале