что называется телом цикла

Как использовать циклы в языке Java. Полное руководство

Всё — от простейших конструкций до тонкостей и самых неочевидных моментов — в одной статье.

Цикл — это конструкция, которая позволяет многократно выполнять один и тот же участок кода. Например, вы хотите написать в консоль слово «Привет» 10 раз. Это можно сделать таким образом:

Вроде бы и не очень сложно, но код постоянно дублируется. А если нам нужно повторить это 100 раз — не добавлять же в программу 100 одинаковых строк? В таких случаях на помощь приходят циклы.

Вот как можно записать этот же код с помощью одного из циклов (далее мы рассмотрим его подробнее) — получилось всего три строчки вместо десяти:

А вот вариант для стократного вывода в консоль сообщения «Привет»:

Количество строк не увеличилось, мы просто заменили число 10 на число 100. Ровно так же будет и в случае с тысячей строк, и с миллионом, и с любым другим числом повторений.

В языке Java существует четыре вида циклов:

Начнём рассматривать их по порядку.

Java-разработчик, преподаёт в Skillbox, осваивает машинное обучение.

Содержание

Цикл for

В самом начале мы уже привели пример, в котором использовался именно цикл for — для вывода повторяющихся строк. Рассмотрим его подробнее.

Синтаксис цикла for имеет такой вид:

Здесь итерация — одно выполнение тела цикла. Смысл параметров, используемых в записи цикла:

— в этом месте обычно объявляется счётчик цикла, но может быть произведено любое иное действие. Данная часть выполнится только единожды, перед началом цикла. — в этой части мы указываем условие для цикла. Если условие возвращает true, то цикл выполняет указанные в его цикле действия, иначе — прекращает работу. — действие, которое будет выполнено после каждой итерации, если она не была прервана. Если в параметре счётчик цикла обычно объявляется, то здесь он, как правило, увеличивается. Но может быть совершено и любое другое действие.

Эти три части цикла указываются в круглых скобках цикла и обязательно разделяются знаком точки с запятой. За ними следует:

— код, который будет выполняться при каждой итерации.

Последовательность выполнения цикла (пошаговый алгоритм работы):

Шаг 3. Выполняем итерацию цикла (команды, которые записаны в строках ). Если выполнение итерации не было прервано, то переходим к шагу 4, иначе — к шагу 5.

Шаг 5. Выходим из цикла, продолжаем работу программы.

Для нашего примера (вывод повторяющихся строк) можно нарисовать такую блок-схему:

Источник

2.3. Циклы¶

В программах довольно часто встречается необходимость повторить некоторое действие несколько раз. Часто вы даже не знаете заранее, сколько именно раз. Для этого существует специальная конструкция, команда языка — цикл.

В питоне есть циклы двух типов.

(Я тут буду приводить примеры кодов. Конечно, экспериментируйте с ними для лучшего понимания.)

2.3.1. Цикл while¶

Цикл while — это простейший вариант цикла. Он выполняет некоторые действия, после чего определяет, не надо ли их выполнить еще раз. «Определяет» путем проверки указанного программистом условия. Выглядит код так:

А код — это произвольная последовательность комад (может занимать и несколько строк), содержащая любые команды, которые вы знаете или узнаете потом: присваивания, if’ы, даже другие циклы и т.д.

Что будет делать компьютер, когда дойдет до такого цикла? Сначала он проверит, выполняется ли условие. Если выполняется, то компьютер выполнит указанный код и опять проверит условие. Если оно все еще выполняется, то компьютер выполнит этот код еще раз, и так далее, до тех пор, пока при очередной проверке не окажется, что условие не выполняется. Тогда компьютер закончит выполнение цикла и перейдет к коду, написанному после него.

Как может условие выполняться-выполняться, и вдруг перестать выполняться? Очень просто: код может изменить какие-то переменные, из-за которых условие перестанет выполняться. Собственно, в этом и состоит весь смысл процесса. (А если код ничего такого не меняет, то условие будет выполняться всегда, и получится «бесконечный цикл» — программа зависнет. Не делайте так.)

В частности, может быть так, что условие цикла не будет выполняться с самого начала. Тогда цикл не выполнится ни разу, исполнение сразу перейдет на команды после цикла.

2.3.1.1. Примеры¶

Цикл закончился, поэтому переходим на то, что после цикла — выводим на экран Done.

Еще один пример, уже довольно навороченный:

Здесь цикл, вложенный в цикл. Это работает следующим образом. Пусть пользователь ввел 6. Переменная a становится равна 1.

2.3.2. Цикл for¶

Цикл while работает тупо: проверяет условие и выполняет код, и так пока условие не перестанет выполняться. Это позволяет реализовать практически любые правила зацикленности, какие нужны в задаче, и потому часто применяется.

Этот цикл работает так: указанной переменной присваивается первое значение из списка, и выполняется код. Потом ей присваивается следующее значение, и так далее.

Этот код выведет на экран по очереди все три указанных числа (7, 42 и 137).

Список значений можно задавать как в примере выше, через запятую, а можно и разными другими способами. Общие правила тут вы узнаете позже, пока просто приведу наиболее распространенный вариант, который вам сейчас чаще всего будет нужен (а вариант с явным перечислением значений, как выше, вам сейчас довольно редко будет нужен).

выводит на экран таблицу квадратов всех чисел от 1 до 20 включительно (или до 21 невключительно).

У команды range можно не указывать первый параметр, тогда он будет считаться равным 0: for i in range(4) переберет числа 0, 1, 2, 3. Это может показаться странным и непоследовательным, но в следующей теме (про массивы) вы поймете, что это очень естественно.

И наоборот, у команды range можно указать третий параметр — шаг, с которым будет меняться значение переменной. Например, range(1, 7, 2) обозначает «от 1 (включительно) до 7 (невключительно) с шагом 2», т.е. дает числа 1, 3, 5. Или range(0, 100, 10) дает числа 0, 10, 20, 30, …, 90.

И напоследок — еще один, более сложный, пример применения цикла for :

выводит на экран таблицу умножения.

2.3.3. Про команды break и continue¶

При работе с циклами есть две полезных команды — break и continue. Здесь я опишу, что они делают и как их использовать.

2.3.3.1. Понятие тела цикла и итерации¶

Сначала введу/повторю несколько терминов, которые полезны при обсуждении циклов.

Тело цикла — это собственно те команды, которые находятся внутри цикла. Например, в цикле

тело цикла состоит из двух команд: присваивания и вывода.

Итерацией называется каждый отдельный проход по телу цикла. Цикл всегда повторяет команды из тела цикла несколько раз — вот каждое такое повторение и называется итерацией. В примере выше можно сказать, что цикл сделает n итераций. Можно, например, сказать, что на пятой итерации цикла будет выведена строка «5 25».

2.3.3.2. Команда break¶

Команда break обозначает прервать выполнение цикла, и идти дальше выполнять те команды, которые идут после цикла. Т.е. если вы в некоторый момент решили, что больше вам циклиться не надо, и цикл уже отработал все, что надо, и вам нужно переходить к тому, что написано после цикла, то пишите break. Если это произошло посреди итерации, то итерация будет прервана — тело цикла до конца выполнено не будет.

— как только условие if’а выполнится, на экран будет выведено соответствующее i, и выполнение цикла будет прервано — дальше будет выведено слово «Конец!» и т.д. При этом строка «Попробовали…» будет выводиться для всех i, не включая то, на котором выполнилось условие цикла.

Например, для n==9 вывод будет следующий:

(Правда, данный конкретный код было бы проще написать через while — подумайте, как)

Команду break можно также применять и с циклами while и repeat, один из примеров будет ниже.

2.3.3.3. Команда continue¶

Команда continue обозначает прервать выполнение текущей итерации цикла и начать следующую итерацию. Т.е. как будто бы, не доделывая то, что написано ниже в теле цикла, прыгнуть на начало цикла, при этом выполнив все действия, которые должны быть выполнены после очередной итерации — т.е. в цикле for увеличив значение счетчика цикла на 1, а в циклах while/repeat проверив условие и, если оно не выполняется, то вообще прервав работу.

— здесь цикл пройдется по всем числам от 2 до n-1 и для каждого выведет, делится ли n на i или нет. Например, при n==9 вывод будет такой:

2.3.3.4. while True и break¶

Один важный случай применения команды break состоит в следующем. Часто бывает так, что вам надо повторять какую-то последовательность действий, и проверять условие окончания вам хочется в середине этой последовательности. Например, вам надо считывать с клавиатуры числа, пока не будет введен ноль. Все числа, кроме нуля, надо как-то обрабатывать (для простоты будем считать, что выводить на экран — это нам не существенно).

Естественная последовательность действий следующая:

У вас будет несколько вариантов: например, так

Второй вариант, который вам может придти в голову, такой:

Но можно сделать следующим образом:

Этот вариант свободен от всех указанных выше недостатков. Каждая итерация работает с очередным числом, код считывания не дублируется, код проверки не дублируется, общая последовательность действий понятна, и основная ветка выполнения цикла находится в основном коде.

Вот так и следует писать любые циклы, в которых проверка условия нужна в середине тела цикла:

2.3.4. Примеры решения задач¶

Приведу несколько примеров задач, аналогичных тем, которые встречаются на олимпиадах и в моем курсе.

В классе \(N\) школьников. На уроке физкультуры тренер говорит «на первый-второй рассчитайтесь». Выведите, что скажут ученики.

Входные данные: Вводится одно целое число — количество человек в классе.

Входные данные: Выведите последовательность чисел 1 и 2, в том порядке, как будут говорить школьники.

Пример:

Сначала, конечно, считываем \(N\) :

Вводятся \(N\) чисел. Посчитайте, сколько среди них четных.

Входные данные: Выведите ответ на задачу.

Пример:

Но как раз циклы и позволяют повторить некоторую операцию заданное число раз, причем на этапе написания программы вам не обязательно знать, сколько раз надо это делать. В примере выше внутри цикла вы выводили данные, а тут по смыслу задачи внутри цикла вам придется считывать данные.

Вы считываете сначала \(N\) :

а дальше вам надо написать цикл, повторяющийся \(N\) раз, и внутри цикла считывать числа:

Обратите внимание, что вывод ответа ( k ) надо делать после окончания цикла, поэтому команда print пишется без отступа.

Входные данные: Выведите искомую сумму.

Пример:

(Конечно, эту задачу можно решить известной формулой, но давайте все-таки напишем цикл.)

В такой задаче полезно подумать, как бы вы считали ответ вручную. Часто говорят: сложил бы все числа. Но если подумать, вы же не сможете сложить сразу все пять чисел. Вы наверняка будете складывать числа по очереди: сначала к 1 прибавляете 2, потом к результату прибавляете 3, потом к результату прибавляете 4, и т.д.

Итоговый код, вместе с вводом и выводом переменных:

Маша хочет накопить на новый телефон. Телефон стоит \(N\) рублей. Маша может откладывать \(K\) рублей в день каждый день, за исключением воскресенья, когда она тратит деньги на поход в кино. Маша начинает копить в понедельник. За сколько дней она накопит нужную сумму?

Входные данные: Выведите искомое количество дней

Источник

Цикл (программирование)

Цикл — разновидность управляющей конструкции в высокоуровневых языках программирования, предназначенная для организации многократного исполнения набора инструкций. Также циклом может называться любая многократно исполняемая последовательность инструкций, организованная любым способом (например, с помощью условного перехода).

Содержание

Определения

Последовательность инструкций, предназначенная для многократного исполнения, называется телом цикла. Единичное выполнение тела цикла называется итерацией. Выражение определяющее, будет в очередной раз выполняться итерация, или цикл завершится, называется условием выхода или условием окончания цикла (либо условием продолжения в зависимости от того, как интерпретируется его истинность — как признак необходимости завершения или продолжения цикла). Переменная, хранящая текущий номер итерации, называется счётчиком итераций цикла или просто счётчиком цикла. Цикл не обязательно содержит счётчик, счётчик не обязан быть один — условие выхода из цикла может зависеть от нескольких изменяемых в цикле переменных, а может определяться внешними условиями (например, наступлением определённого времени), в последнем случае счётчик может вообще не понадобиться.

Исполнение любого цикла включает первоначальную инициализацию переменных цикла, проверку условия выхода, исполнение тела цикла и обновление переменной цикла на каждой итерации. Кроме того большинство языков программирования предоставляют средства для досрочного завершения цикла, то есть выхода из цикла независимо от истинности условия выхода.

Виды циклов

Безусловные циклы

Иногда в программах используются циклы, выход из которых не предусмотрен логикой программы. Такие циклы называются безусловными, или бесконечными. Специальных синтаксических средств для создания бесконечных циклов, ввиду их нетипичности, языки программирования не предусматривают, поэтому такие циклы создаются с помощью конструкций, предназначенных для создания обычных (или условных) циклов. Для обеспечения бесконечного повторения проверка условия в таком цикле либо отсутствует (если позволяет синтаксис, как, например, в цикле LOOP…END LOOP языка Ада), либо заменяется константным значением (while true do … в Паскале).

Цикл с предусловием

Цикл с предусловием — цикл, который выполняется пока истинно некоторое условие, указанное перед его началом. Это условие проверяется до выполнения тела цикла, поэтому тело может быть не выполнено ни разу (если условие с самого начала ложно). В большинстве процедурных языков программирования реализуется оператором while, отсюда его второе название — while-цикл. На языке Pascal цикл с предусловием имеет следующий вид:

Цикл с постусловием

Цикл с постусловием — цикл, в котором условие проверяется после выполнения тела цикла. Отсюда следует, что тело всегда выполняется хотя бы один раз. В языке Паскаль этот цикл реализует оператор repeat..until; в Си — do…while.
Pascal:

В трактовке условия цикла с постусловием в разных языках есть различия. В Паскале и языках, произошедших от него, условие такого цикла трактуется как условие выхода (цикл завершается, когда условие истинно, в русской терминологии такие циклы называют ещё «цикл до»), а в Си и его потомках — как условие продолжения (цикл завершается, когда условие ложно, такие циклы иногда называют «цикл пока»)…..

Цикл с выходом из середины

Цикл с выходом из середины — наиболее общая форма условного цикла. Синтаксически такой цикл оформляется с помощью трёх конструкций: начала цикла, конца цикла и команды выхода из цикла. Конструкция начала маркирует точку программы, в которой начинается тело цикла, конструкция конца — точку, где тело заканчивается. Внутри тела должна присутствовать команда выхода из цикла, при выполнении которой цикл заканчивается и управление передаётся на оператор, следующий за конструкцией конца цикла. Естественно, чтобы цикл выполнился более одного раза, команда выхода должна вызываться не безусловно, а только при выполнении условия выхода из цикла.

Принципиальным отличием такого вида цикла от рассмотренных выше является то, что часть тела цикла, расположенная после начала цикла и до команды выхода, выполняется всегда (даже если условие выхода из цикла истинно при первой итерации), а часть тела цикла, находящаяся после команды выхода, не выполняется при последней итерации.

Легко видеть, что с помощью цикла с выходом из середины можно легко смоделировать и цикл с предусловием (разместив команду выхода в начале тела цикла), и цикл с постусловием (разместив команду выхода в конце тела цикла).

Часть языков программирования содержат специальные конструкции для организации цикла с выходом из середины. Так, в языке Ада для этого используется конструкция LOOP…END LOOP и команда выхода EXIT или EXIT WHEN:

Здесь внутри цикла может быть любое количество команд выхода обоих типов. Сами команды выхода принципиально не различаются, обычно EXIT WHEN применяют, когда проверяется только условие выхода, а просто EXIT — когда выход из цикла производится в одном из вариантов сложного условного оператора.

В тех языках, где подобных конструкций не предусмотрено, цикл с выходом из середины может быть смоделирован с помощью любого условного цикла и оператора досрочного выхода из цикла (такого, как break в Си), либо оператора безусловного перехода goto.

Цикл cо счётчиком

Цикл со счётчиком — цикл, в котором некоторая переменная изменяет своё значение от заданного начального значения до конечного значения с некоторым шагом, и для каждого значения этой переменной тело цикла выполняется один раз. В большинстве процедурных языков программирования реализуется оператором for, в котором указывается счётчик (так называемая «переменная цикла»), требуемое количество проходов (или граничное значение счётчика) и, возможно, шаг, с которым изменяется счётчик. Например, в языке Оберон-2 такой цикл имеет вид:

(здесь v — счётчик, b — начальное значение счётчика, e — граничное значение счётчика, s — шаг).

Неоднозначен вопрос о значении переменной по завершении цикла, в котором эта переменная использовалась как счётчик. Например, если в программе на языке Паскаль встретится конструкция вида:

возникает вопрос: какое значение будет в итоге присвоено переменной k: 9, 10, 100, может быть, какое-то другое? А если цикл завершится досрочно? Ответы зависят от того, увеличивается ли значение счётчика после последней итерации и не изменяет ли транслятор это значение дополнительно. Ещё один вопрос: что будет, если внутри цикла счётчику будет явно присвоено новое значение? Различные языки программирования решают данные вопросы по-разному. В некоторых поведение счётчика чётко регламентировано. В других, например, в том же Паскале, стандарт языка не определяет ни конечного значения счётчика, ни последствий его явного изменения в цикле, но не рекомендует изменять счётчик явно и использовать его по завершении цикла без повторной инициализации. Программа на Паскале, игнорирующая эту рекомендацию, может давать разные результаты при выполнении на разных системах и использовании разных трансляторов.

Радикально решён вопрос в языке Ада: счётчик считается описанным в заголовке цикла, и вне его просто не существует. Даже если имя счётчика в программе уже используется, внутри цикла в качестве счётчика используется отдельная переменная. Счётчику запрещено явно присваивать какие бы то ни было значения, он может меняться только внутренним механизмом оператора цикла. В результате конструкция

внешне аналогичная вышеприведённому циклу на Паскале, трактуется однозначно: переменной k будет присвоено значение 100, поскольку переменная i, используемая вне данного цикла, не имеет никакого отношения к счётчику i, который создаётся и изменяется внутри цикла. Считается, что подобное обособление счётчика наиболее удобно и безопасно: не требуется отдельное описание для него и минимальна вероятность случайных ошибок, связанных со случайным разрушением внешних по отношению к циклу переменных. Если программисту требуется включить в готовый код цикл со счётчиком, то он может не проверять, существует ли переменная с именем, которое он выбрал в качестве счётчика, не добавлять описание нового счётчика в заголовок соответствующей процедуры, не пытаться использовать один из имеющихся, но в данный момент «свободных» счётчиков. Он просто пишет цикл с переменной-счётчиком, имя которой ему удобно, и может быть уверен, что никакой коллизии имён не произойдёт.

Цикл со счётчиком всегда можно записать как условный цикл, перед началом которого счётчику присваивается начальное значение, а условием выхода является достижение счётчиком конечного значения; к телу цикла при этом добавляется оператор изменения счётчика на заданный шаг. Однако специальные операторы цикла со счётчиком могут эффективнее транслироваться, так как формализованный вид такого цикла позволяет использовать специальные процессорные команды организации циклов.

В некоторых языках, например, Си и других, произошедших от него, цикл for, несмотря на синтаксическую форму цикла со счётчиком, в действительности является циклом с предусловием. То есть в Си конструкция цикла:

фактически представляет собой другую форму записи конструкции:

То есть в конструкции for сначала пишется произвольное предложение инициализации цикла, затем — условие продолжения и, наконец, выполняемая после каждого тела цикла некоторая операция (это не обязательно должно быть изменение счётчика; это может быть правка указателя или какая-нибудь совершенно посторонняя операция). Для языков такого вида вышеописанная проблема решается очень просто: переменная-счётчик ведёт себя совершенно предсказуемо и по завершении цикла сохраняет своё последнее значение.

Вложенные циклы

Существует возможность организовать цикл внутри тела другого цикла. Такой цикл будет называться вложенным циклом. Вложенный цикл по отношению к циклу в тело которого он вложен будет именоваться внутренним циклом, и наоборот цикл в теле которого существует вложенный цикл будет именоваться внешним по отношению к вложенному. Внутри вложенного цикла в свою очередь может быть вложен еще один цикл, образуя следующий уровень вложенности и так далее. Количество уровней вложенности как правило не ограничивается.

Полное число исполнений тела внутреннего цикла не превышает произведения числа итераций внутреннего и всех внешних циклов. Например взяв три вложенных друг в друга цикла, каждый по 10 итераций, получим 10 исполнений тела для внешнего цикла, 100 для цикла второго уровня и 1000 в самом внутреннем цикле.

Одна из проблем, связанных с вложенными циклами — организация досрочного выхода из них. Во многих языках программирования есть оператор досрочного завершения цикла (break в Си, exit в Турбо Паскале, last в Perl и т. п.), но он, как правило, обеспечивает выход только из цикла того уровня, откуда вызван. Вызов его из вложенного цикла приведёт к завершению только этого внутреннего цикла, объемлющий же цикл продолжит выполняться. Проблема может показаться надуманной, но она действительно иногда возникает при программировании сложной обработки данных, когда алгоритм требует немедленного прерывания в определённых условиях, наличие которых можно проверить только в глубоко вложенном цикле.

Решений проблемы выхода из вложенных циклов несколько.

Совместный цикл

Ещё одним вариантом цикла является цикл, задающий выполнение некоторой операции для объектов из заданного множества, без явного указания порядка перечисления этих объектов. Такие циклы называются совместными (а также циклами по коллекции, циклами просмотра) и представляют собой формальную запись инструкции вида: «Выполнить операцию X для всех элементов, входящих в множество M». Совместный цикл, теоретически, никак не определяет, в каком порядке операция будет применяться к элементам множества, хотя конкретные языки программирования, разумеется, могут задавать конкретный порядок перебора элементов. Произвольность даёт возможность оптимизации исполнения цикла за счёт организации доступа не в заданном программистом, а в наиболее выгодном порядке. При наличии возможности параллельного выполнения нескольких операций возможно даже распараллеливание выполнения совместного цикла, когда одна и та же операция одновременно выполняется на разных вычислительных модулях для разных объектов, при том что логически программа остаётся последовательной.

Совместные циклы имеются в некоторых языках программирования (C#, Java, JavaScript, Perl, Python, PHP, LISP, Tcl и др.) — они позволяют выполнять цикл по всем элементам заданной коллекции объектов. В определении такого цикла требуется указать только коллекцию объектов и переменную, которой в теле цикла будет присвоено значение обрабатываемого в данный момент объекта (или ссылка на него). В различных языках программирования синтаксис оператора различен:

Источник