Лабораторная работа 4

Организация циклов в языке С++

Теоретическая часть

Операторы цикла относятся к управляющим конструкциям всякого языка программирования. Управляющие операторы и конструкции языка задают порядок, в котором выполняются вычислительные операции программы.

Оператор while

Изучение операторов цикла начнем с оператора while. Цикл while имеет следующий формат (синтаксис) записи:

while (expression)program statement;

Производится расчет выражения expression, заключенного в круглые скобки. Если в результате расчета выражения expression получается истинный результат (TRUE), то выполняется утверждение program statement, следующее непосредственно за закрывающей круглой скобкой. После выполнения этого утверждения вновь рассчитывается выражение expression. Если в результате расчета будет TRUE, то вновь будут выполнены утверждения program statement. Цикл повторяется до тех пор, пока в результате расчета выражения expression (в круглых скобках оператора while) не будет получено значение FALSE (ложный), которое является признаком окончания цикла, после чего выполнение программы продолжается с утверждения, следующего за утверждением program statement. Когда требуется выполнить группу утверждений, то она (группа) располагается в фигурных скобках:

while (expression){program statement;program2 statement2;program3 statement3;...}

Открывающаяся фигурная скобка может следовать непосредственно после закрывающей круглой скобки оператора while. Все, что находится в фигурных скобках, будет выполняться, пока верно выражение expression.

Очевидно, что неверное задание выражения expression может привести к бесконечному циклу (к зацикливанию).

Оператор for

Оператор цикла for имеет следующий формат записи:

for (init_expression; loop_condition; loop_expression)program statement;

 

Три выражения, заключенные в круглые скобки оператора цикла for, задают условия выполнения программного цикла.

Первый параметр init_expression используется для задания начального значения цикла.

Второй компонент loop_condition определяет условие или условия, в соответствии с которыми будет происходить выход из цикла. Повторение будет происходить до тех пор, пока это условие (или условия) выполняются. Если условие не выполняется, то цикл немедленно заканчивается.

Третий параметр loop_expression выполняется каждый раз, когда заканчивается обработка тела цикла, т.е. program statement.

Чаще всего выражения init_expression и loop_expression являются операторами присваивания или вызовами функций, а второе выражение loop_condition – выражением отношения или логическим выражением. Любую из трех частей можно опустить, но точки с запятыми должны остаться на своих местах. Если опустить init_expression или loop_expression, то соответствующие операции не будут выполняться. Если же опустить проверку условия loop_condition, то по умолчанию считается, что условие продолжения цикла всегда истинно, и тогда цикл станет бесконечным (произойдет зацикливание).

Когда требуется выполнения нескольких утверждений, то они должны заключаться в фигурные скобки:

for (init_expression; loop_condition; loop_expression){program1 statement1;program2 statement2;program3 statement3;...}

В представленном случае тело цикла находится в фигурных скобках.

Конструкция цикла, реализованная оператором for, может быть выполнена также и оператором while следующим образом:

 

init_expression;while (loop_condition){program statement;loop_expression;}

Исключением является применение операции continue.

В программах языка С возможно применять вложенные циклы, каждый из которых контролируется своей переменной цикла и своим отношением (второе выражение в круглых скобках оператора for). Вложенные циклы могут идти непосредственно друг за другом или составлять тело цикла с помощью фигурных скобок. Возможно также использование двух индексных переменных для инициализации начала цикла с последующим их инкрементированием (увеличением) или декрементированием (уменьшением).

Оператор do–while

Рассмотренные операторы цикла while и for производят проверку условия выполнения цикла до начала выполнения тела цикла. Поэтому тело цикла может ни разу не выполниться, если с самого начала результатом расчета условия выполнения цикла будет значение FALSE (ложь). В случае необходимости производить проверку условия выполнения цикла после тела цикла (т.е. когда выполняется хотя бы одно предписанное действие в теле цикла) прибегают к циклу do–while.

Оператор цикла do–while имеет следующий формат записи:

doprogram statement;while (loop_expression);

 

Выполнение цикла do–while происходит следующим образом: сначала выполняется утверждение program statement, затем производится проверка условия выполнения цикла loop_expression с помощью оператора while. Если результатом проверки будет значение TRUE (истина), то выполнение цикла продолжится, и утверждение program statement всякий раз будет выполняться вновь. Повторение цикла будет продолжаться до тех пор, пока в результате проверки условия выполнения цикла loop_expression будет получаться значение TRUE. Когда в результате проверки условия будет вычислено значение FALSE (ложь), то выполнение цикла прекратится и произойдет переход к утверждению (следующему фрагменту программы), непосредственно следующему за циклом.

Таким образом, цикл do–while гарантированно выполнится хотя бы один раз.

В случае выполнения нескольких утверждений используются фигурные скобки для выделения тела цикла:

do {program1 statement1;program2 statement2;program3 statement3;... } while (loop_expression);

 

Оператор цикла while называется оператором цикла с предусловием, оператор цикла for называется оператором цикла с параметром, оператор цикла do–while называется оператором цикла c постусловием.

Практическая часть

 

Рассмотрим примеры программ с операторами циклов while, for и do–while.

Пример 1. Напишите программу вывода на экран пользователя целых положительных чисел с помощью оператора while. Начальное и последнее число должно задаваться пользователем с клавиатуры.

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>#include <conio.h> int main(void) {int i, j = 0, n;printf("\n\t Enter the primary natural number: ");scanf_s("%d", &i);printf("\t Enter the last natural number: ");scanf_s("%d", &n); printf("\n\t The numbers are:");while (i <= n) {printf("\n\t %3d", i);++i;++j; }printf("\n\t Total numbers: %d\n", j); printf("\n Press any key: "); _getch(); return 0; }

Рис. 4.1. Результат выполнения программы с вводом целых чисел

 

Возможный результат выполнения программы показан на рис. 4.1.

В программе использована функция scanf_s(), принятая в MS Visual Studio. В программе применено инкрементирование переменных, принятое в языке С, а именно ++i или ++j означает, что переменные увеличиваются на единицу. При этом знаки "++" могут располагаться перед именем переменной или после. Отличие в том, что ++i – это значение переменной после увеличения, а i++ – сначала переменная имеет заданное значение, а потом происходит ее увеличение. Для переменных цикла обе формы равнозначны.

Условием цикла является то, что пока переменная i меньше или равна переменной n (предполагается, что n больше начального значения i), то будут выполняться действия (печать и увеличение переменной j), заложенные в теле цикла. Расчет выражения, заключенного в круглые скобки оператора, предназначен для проверки нестрогого неравенства переменной i по отношению к переменной n. Если это неравенство выполняется, то в теле цикла происходят печать и увеличение (инкрементирование) переменных i, j.

Пример 2. Напишите программу табличного вывода строчных букв латинского алфавита и их десятичных кодов с помощью оператора цикла for.

Как известно, в латинском алфавите 26 букв. Поэтому можно создать массив символов этих букв. С учетом того, что тип char представляет собой целочисленный тип, то можно обойтись без создания массива.

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>#include <conio.h>int main(void){ int j = 1; char a = 'a'; printf("\n Table code characters:\n");for (; a <= 'z'; ++a) printf("\n %4d) %2c: code%4d", j++, a, a); printf("\n\n Press any key: "); _getch(); return 0;}

Результат выполнения программы показан на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Таблица десятичных кодов букв латинского алфавита

 

Форматированный вывод данных предусматривает выравнивание по правому краю, для чего предусматриваются числовые спецификаторы типа %4d и %2c для целых чисел и символов в функции printf().

Пример 3. Вычислите с точностью до "машинного нуля" значение суммы числового ряда:

 

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>#include <conio.h> int main(void) { double denom; double sum1 = 0.0, sum2 = 0.0; int k = 1; denom = k * (k + 1) * (k + 2); // знаменатель ряда do { sum1 = sum2; sum2 += 1.0 / denom; denom = denom / k * (k + 3); ++k; } while (sum1 < sum2); printf("\n\t The amount of numerical series: %lg\n", sum2); printf("\n Press any key: "); _getch(); return 0;}

В приведенной программе сумма вычисляется как значение переменной sum2. Ее предыдущее значение сохраняется в переменной sum1. Так как приближенное значение с добавлением неотрицательных слагаемых не уменьшается, условием продолжения цикла служит отношение sum1 < sum2 (поскольку растет знаменатель denom). Когда при добавлении очередного слагаемого значение суммы остается неизменным (за счет конечной разрядной сетки для представления вещественных чисел), нарушается условие sum1 < sum2 и цикл прекращается. Таким образом, конечность разрядной сетки представления вещественных чисел в компьютере определяет собой "машинный нуль".

Инициализация знаменателя сделана до начала цикла. Форматный вывод результата выполнен с помощью спецификатора символа "l".

Результат выполнения программы показан на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Результат подсчета суммы бесконечного ряда

 

Пример 4. Произведите реверс цифр заданного целого числа, вводимого с клавиатуры пользователем.

Задача заключается в том, чтобы, например, число 123 переписать как 321.

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>#include <conio.h> int main(void) { long int x, r; printf("\n Enter an integer: "); scanf_s("%ld", &x); printf("\n Reverse-digit number %ld:\n\n\t", x); do { r = x % 10; printf(" %ld", r); x = x / 10; } while (x!= 0); printf("\n\n Press any key: "); _getch(); return 0;}

В программе применена операция арифметическая операция деления по модулю, которая имеет символ процента, т.е. "%". Любой остаток, получающийся в результате деления целых чисел, будет отброшен. В шкале старшинства оператор деления по модулю имеет приоритет, равный приоритету операторов умножения и деления. Переменные, используемые в программе, объявлены как длинные числа, поэтому применен тип long int (или long). В некоторых компиляторах имеются отличия между типами int и long int в смысле максимально поддерживаемого значения числа.

Результат выполнения программы показан на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Результат программы по реверсу числа

 

Пример 5. На основе только оператора цикла for напишите программу по выводу "горки" заглавных букв, симметрично убывающих к букве, введенной пользователем. Также на основе оператора цикла for предусмотрите защиту от неправильного ввода.

Программный код решения примера:

#include <stdio.h>#include <conio.h>int main (void) { int p = 0; char ch = 'A'; char i, j, k, ch2, kk, chA; chA = ch;printf("\n Enter a capital letter between \"A\" and \"S\": ");scanf_s("%c", &ch2, sizeof(char));for(chA -= 1; chA >= ch2; chA--) { printf("\n Error! Press any key: "); _getch(); return -1; }for (kk = 'S'+1; kk <= ch2; kk++) {printf("\n Error! Press any key: "); _getch(); return -1;}k = ch2;for (kk = ch; kk <= k; kk++) { printf("\n ");for (ch2 = ch; ch2 <= k-p; ch2++) printf(" "); for (j = ch; j <= kk; j++) printf(" %c", j); for (i = kk; i > ch; i--) printf(" %c", i-1); p++;} printf("\n\n Press any key: "); _getch(); return 0;}

Пример выполнения программы показан на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Пример горки букв

Пример 6. Создать таблицу табуляции функции

с использованием оператора While на отрезке [-2; 5] с шагом 0,8.

Программный код решения примера:

 

// Четвертая программа на языке Си++

// Автор Загребельный С.Л.

#include <stdio.h>

#include <conio.h>

#define _USE_MATH_DEFINES

#include <math.h>

#include <limits.h>

#include <float.h>

int main(void)

{

double xn, xk, xh, a, x, y;

printf("\n\t Vvedite xn= ");

scanf_s("%lf", &xn);

printf("\t vvedite Xk= ");

scanf_s("%lf", &xk);

printf("\t vvedite Xh= ");

scanf_s("%lf", &xh);

printf("\t vvedite a= ");

scanf_s("%lf", &a);

printf("\n\t Tablica znacheniy");

x=xn;

while (x <= xk) {

if (x<=0){ y=2*x+2;}else {

if (x<=a) {y=sqrt(x+3);}else{

if (x>a) {y=pow(cos(x+2),2);}}}

printf("\n\t %4.3f\t\t%4.3f\n", x,y);

x=x+xh;

}

printf("\n Press any key: ");

_getch();

return 0;

}

Рис. 4.6. Окно программы

Рис. 4.7. Результат выполнения программы

---

Дата добавления: 2015-12-20; просмотров: 17; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!