Урок №67. Цикл while | Уроки С++

  Обновл. 26 Апр 2019  | 

В этом уроке мы детально рассмотрим цикл while, его конструкцию, особенности и использование.

Цикл while

Цикл while является самым простым из четырёх циклов, которые есть в C++, и очень похож на ветвление if/else:

while (условие)
    тело цикла;

Цикл while объявляется с использованием ключевого слова while. В начале цикла обрабатывается условие. Если его значением является true (любое ненулевое значение), то тогда выполняется тело цикла.

Однако, в отличие от оператора if, после завершения выполнения тела цикла, управление возвращается обратно к while и процесс проверки условия повторяется. Если условие опять является true, то тогда тело цикла выполняется ещё раз.

Например, следующая программа выводит все числа от 0 до 9:

#include <iostream> int main() { int count = 0; while (count < 10) { std::cout << count << » «; ++count; } std::cout << «done!»; return 0; }

#include <iostream>

int main()

{

    int count = 0;

    while (count < 10)

        {

        std::cout << count << » «;

        ++count;

        }

    std::cout << «done!»;

    return 0;

}

Результат выполнения программы выше:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 done!

Рассмотрим детальнее эту программу. Во-первых, инициализируется переменная: int count = 0;. Условие 0 < 10 имеет значение true, поэтому выполняется тело цикла. В первом стейтменте мы выводим 0, а во втором выполняем инкремент переменной count. Затем управление возвращается к началу цикла while для повторной проверки условия. Условие

1 < 10 имеет значение true, поэтому тело цикла выполняется ещё раз. Тело цикла будет повторно выполняться до тех пор, пока переменная count не будет равна 10, только в том случае, когда результат условия 10 < 10 будет false, цикл завершится.

Цикл while может и вообще не выполняться. Например:

#include <iostream> int main() { int count = 15; while (count < 10) { std::cout << count << » «; ++count; } std::cout << «done!»; return 0; }

#include <iostream>

int main()

{

    int count = 15;

    while (count < 10)

        {

        std::cout << count << » «;

        ++count;

        }

    std::cout << «done!»;

    return 0;

}

Условие 15 < 10 сразу принимает значение false, и тело цикла пропускается. Единственное, что выведет эта программа:

done!

Бесконечные циклы

С другой стороны, если условие цикла всегда принимает значение true, то и сам цикл будет выполняться бесконечно. Это называется бесконечным циклом. Например:

#include <iostream> int main() { int count = 0; while (count < 10) // это условие никогда не будет false std::cout << count << » «; // поэтому эта строка будет выполняться постоянно return 0; // а эта строка никогда не выполнится }

#include <iostream>

int main()

{

    int count = 0;

    while (count < 10) // это условие никогда не будет false

        std::cout << count << » «; // поэтому эта строка будет выполняться постоянно

    return 0; // а эта строка никогда не выполнится

}

Поскольку переменная count не увеличивается на единицу в этой программе, то условие count < 10 всегда будет true. Следовательно, цикл никогда не будет завершён, и программа будет постоянно выводить 0 0 0 0 0 ... .

Мы можем преднамеренно объявить бесконечный цикл следующим образом:

while (1) // или while (true) { // Этот цикл будет выполняться бесконечно }

while (1) // или while (true)

{

  // Этот цикл будет выполняться бесконечно

}

Единственный способ выйти из бесконечного цикла — использовать операторы return, break, exit, goto или выбросить исключение.

Программы, которые работают до тех пор, пока пользователь не решит остановить их, иногда преднамеренно используют бесконечные циклы вместе с операторами return, break или exit для завершения цикла. Распространена такая практика в серверных веб-приложениях, которые работают непрерывно и постоянно обслуживают веб-запросы.

Счётчик цикла while

Часто нам нужно будет, чтобы цикл выполнялся определённое количество раз. Для этого обычно используется переменная в виде счётчика цикла.

Счётчик цикла — это целочисленная переменная, которая объявляется с единственной целью: считать, сколько раз выполнился цикл. В примерах выше переменная count является счётчиком цикла.

Счётчикам цикла часто дают простые имена, такие как i, j или k. Однако, в этих именах есть одна серьёзная проблема. Если вы захотите узнать, где в вашей программе используется счётчик цикла и воспользуетесь функцией поиска i, j или k, то в результате получите половину своей программы, так как i, j или k используются во многих именах. Следовательно, лучше использовать iii, jjj или kkk в качестве имён для счётчиков. Они более уникальны, их значительно проще найти, и они выделяются в коде. А ещё лучше использовать «реальные» имена для переменных, например,

count или любое другое имя, которое предоставляет контекст использования этой переменной.

Также для счётчиков цикла лучше использовать тип signed int. Использование unsigned int может привести к неожиданным результатам. Например:

#include <iostream> int main() { unsigned int count = 10; // Считаем от 10 к 0 while (count >= 0) { if (count == 0) std::cout << «blastoff!»; else std::cout << count << » «; —count; } return 0; }

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

#include <iostream>

int main()

{

    unsigned int count = 10;

    // Считаем от 10 к 0

    while (count >= 0)

    {

        if (count == 0)

            std::cout << «blastoff!»;

        else

            std::cout << count << » «;

        —count;

    }

    return 0;

}

Взгляните на программу выше ещё раз и постарайтесь обнаружить ошибку.

Оказывается, эта программа представляет собой бесконечный цикл. Она начинается с вывода 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 blastoff! как и предполагалось, но затем уходит с рельсов и начинает отсчёт с 4294967295. Почему? Потому что условие цикла count >= 0 никогда не будет ложным! Когда

count = 0, то и условие 0 >= 0 имеет значение true, выводится blastoff, а затем выполняется декремент переменной count, происходит переполнение и значением переменной становится 4294967295. И так как условие 4294967295 >= 0 является истинным, то программа продолжает своё выполнение. А поскольку счётчик цикла является типа unsigned, то он никогда не сможет быть отрицательным, и поскольку он никогда не сможет быть отрицательным, то цикл никогда не завершится.

Правило: Всегда используйте тип signed int для счётчиков цикла.

Итерации

Каждое выполнение цикла называется итерацией

(или ещё «повтором»).

Поскольку тело цикла обычно является блоком, и поскольку этот блок выполняется по новой с каждым повтором, то любые переменные, объявленные внутри тела цикла, создаются, а затем и уничтожаются по новой. В следующем примере переменная z создаётся и уничтожается 6 раз:

#include <iostream> int main() { int count = 1; int result = 0; // переменная result определена здесь, поскольку она нам понадобится позже (вне тела цикла) while (count <= 6) // итераций будет 6 { int z; // z создаётся здесь по новой с каждой итерацией std::cout << «Enter integer #» << count << ‘:’; std::cin >> z; result += z; // Увеличиваем значение счётчика цикла на единицу ++count; } // z уничтожается здесь по новой с каждой итерацией std::cout << «The sum of all numbers entered is: » << result; return 0; }

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

#include <iostream>

int main()

{

    int count = 1;

    int result = 0; // переменная result определена здесь, поскольку она нам понадобится позже (вне тела цикла)

    while (count <= 6) // итераций будет 6

    {

        int z; // z создаётся здесь по новой с каждой итерацией

        std::cout << «Enter integer #» << count << ‘:’;

        std::cin >> z;

        result += z;

        // Увеличиваем значение счётчика цикла на единицу

        ++count;

    } // z уничтожается здесь по новой с каждой итерацией

    std::cout << «The sum of all numbers entered is: » << result;

    return 0;

}

Для фундаментальных типов переменных это нормально. Для не фундаментальных типов переменных (таких как структуры или классы) это может сказаться на производительности. Следовательно, не фундаментальные типы переменных лучше определять перед циклом.

Обратите внимание, переменная count объявлена вне тела цикла. Это важно и необходимо, поскольку нам нужно, чтобы значение переменной сохранялось на протяжении всех итераций (не уничтожалось по новой с каждым повтором цикла).

Иногда нам может быть нужно выполнить что-то при достижении определённого количества итераций, например, вставить символ новой строки. Это легко осуществить, используя оператор остатка от деления со счётчиком цикла:

#include <iostream> int main() { int count = 1; while (count <= 50) { // Выводим числа до 10 (добавляем к каждому числу 0) if (count < 10) std::cout << «0» << count << » «; else std::cout << count << » «; // выводим остальные числа // Если счётчик цикла делится на 10 без остатка, то тогда вставляем символ новой строки if (count % 10 == 0) std::cout << «\n»; // Увеличиваем значение счётчика цикла на единицу ++count; } return 0; }

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

#include <iostream>

int main()

{

    int count = 1;

    while (count <= 50)

    {

        // Выводим числа до 10 (добавляем к каждому числу 0)

        if (count < 10)

            std::cout << «0» << count << » «;

        else

            std::cout << count << » «;   // выводим остальные числа

        // Если счётчик цикла делится на 10 без остатка, то тогда вставляем символ новой строки

        if (count % 10 == 0)

            std::cout << «\n»;

        // Увеличиваем значение счётчика цикла на единицу

        ++count;

    }

    return 0;

}

Результат выполнения программы выше:

01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

Вложенные циклы while

Также одни циклы while могут быть вложены внутри других циклов while. В следующем примере внутренний и внешний циклы имеют свои собственные счётчики. Однако, обратите внимание, условие внутреннего цикла использует счётчик внешнего цикла!

#include <iostream> int main() { int outer = 1; while (outer <= 5) { int inner = 1; while (inner <= outer) std::cout << inner++ << » «; // Вставляем символ новой строки в конце каждого рядка std::cout << «\n»; ++outer; } return 0; }

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

#include <iostream>

int main()

{

    int outer = 1;

    while (outer <= 5)

    {

        int inner = 1;

        while (inner <= outer)

            std::cout << inner++ << » «;

        // Вставляем символ новой строки в конце каждого рядка

        std::cout << «\n»;

        ++outer;

    }

    return 0;

}

Результат выполнения программы выше:

1
1 2
1 2 3
1 2 3 4
1 2 3 4 5

Тест


Задание №1

Почему в программе выше переменная inner объявлена внутри блока while, а не сразу после объявления переменной outer (вне блока while)?

Ответ №1

Переменная inner объявлена внутри блока while так, чтобы она была восстановлена (и повторно инициализирована до 1) каждый раз, когда выполняется внешний цикл. Если бы переменная inner была объявлена вне цикла while, то её значение никогда не было бы сброшено до 1, или нам бы пришлось это сделать самостоятельно с помощью операции присваивания. Кроме того, поскольку переменная inner используется только внутри внешнего цикла while, то имеет смысл объявить её именно там. Помните, что переменные нужно объявлять максимально близко к их первому использованию!

Задание №2

Напишите программу, которая выводит буквы английского алфавита от a до z вместе с кодами из таблицы ASCII.

Подсказка: Чтобы выводить символы как целые числа — используйте оператор static_cast.

Ответ №2

#include <iostream> int main() { char mychar = ‘a’; while (mychar <= ‘z’) { std::cout << mychar << » » << static_cast<int>(mychar) << «\n»; ++mychar; } return 0; }

#include <iostream>

int main()

{

    char mychar = ‘a’;

    while (mychar <= ‘z’)

    {

        std::cout << mychar  << » » << static_cast<int>(mychar) << «\n»;

        ++mychar;

    }

    return 0;

}

Задание №3

Инвертируйте программу с последнего подзаголовка «Вложенные циклы» так, чтобы она выводила следующее:

5 4 3 2 1
4 3 2 1
3 2 1
2 1
1

Ответ №3

#include <iostream> int main() { int outer = 5; while (outer >= 1) { int inner = outer; while (inner >= 1) std::cout << inner— << » «; // Вставляем символ новой строки в конце каждого рядка std::cout << «\n»; —outer; } return 0; }

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

#include <iostream>

int main()

{

    int outer = 5;

    while (outer >= 1)

    {

        int inner = outer;

        while (inner >= 1)

            std::cout << inner— << » «;

        // Вставляем символ новой строки в конце каждого рядка

        std::cout << «\n»;

        —outer;

        }

    return 0;

}

Задание №4

Теперь сделайте так, чтобы цифры выводились следующим образом (используя программу из предыдущего задания):

        1
      2 1
    3 2 1
  4 3 2 1
5 4 3 2 1

Подсказка: Разберитесь сначала, как вывести числа следующим образом:

X X X X 1
X X X 2 1
X X 3 2 1
X 4 3 2 1
5 4 3 2 1

Ответ №4

#include <iostream> int main() { // Цикл с 1 до 5 int outer = 1; while (outer <= 5) { // Числа в рядах появляются в порядке убывания, поэтому цикл начинаем с 5 и до 1 int inner = 5; while (inner >= 1) { // Первое число в любом ряде совпадает с номером этого ряда // Поэтому числа должны выводиться только если <= номера ряда, в противном случае, выводится пробел if (inner <= outer) std::cout << inner << » «; else std::cout << » «; // вставляем дополнительные пробелы —inner; } // Этот ряд вывели, переходим к следующему std::cout << «\n»; ++outer; } }

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

#include <iostream>

int main()

{

// Цикл с 1 до 5

int outer = 1;

while (outer <= 5)

{

// Числа в рядах появляются в порядке убывания, поэтому цикл начинаем с 5 и до 1

int inner = 5;

while (inner >= 1)

{

// Первое число в любом ряде совпадает с номером этого ряда

// Поэтому числа должны выводиться только если <= номера ряда, в противном случае, выводится пробел

if (inner <= outer)

std::cout << inner << » «;

else

std::cout << »  «; // вставляем дополнительные пробелы

—inner;

}

// Этот ряд вывели, переходим к следующему

std::cout << «\n»;

++outer;

}

}

Оценить статью:

Загрузка…

За репост +20 к карме и моя благодарность!

ravesli.com

Циклы в Python

Каждый язык программирования, с которым я сталкивался, содержит какую-нибудь конструкцию цикла. В большей части языков есть больше одной такой конструкции. В мире Python есть два типа циклов:

  • Цикл for
  • Цикл while

Я заметил, что цикл for популярнее второго. Циклы используются в тех случаях, когда нам нужно сделать что-нибудь много раз. Нередко вам придется выполнить какую-нибудь операцию (или ряд операций) в части данных снова и снова. Тут то и вступают в силу циклы. Благодаря им становится возможно максимально упростить данный вопрос. Давайте подробно разберём, как работают эти структуры!

Как было сказано ранее, мы используем цикл в тех случаях, когда вам нужно повторить что-нибудь n-ное количество раз. Это проще понять, если взглянуть на пример. Мы используем встроенную функцию Python range. Функция range создаст список длинной в «n» элементов. В Python версии 2.Х существует другая функция под названием xrange, которая является генератором чисел и не такая ресурсоемкая, как range. Ранее разработчики сменили xrange на range в Python 3. Вот пример:

print(range(5)) # ответ: range(0, 5)

print(range(5)) # ответ: range(0, 5)

Как вы видите, функция range взяла целое число и вернула объект range. Функция range также принимает начальное значение, конечное значение и значение шага. Вот еще два примера:

a = range(5, 10) print(a) # range(5, 10) b = list(range(1, 10, 2)) print(b) # [1, 3, 5, 7, 9]

a = range(5, 10)

print(a) # range(5, 10)

 

b = list(range(1, 10, 2))

print(b) # [1, 3, 5, 7, 9]

В пером примере показано, что вы можете передать начальное и конечное значение, и функция range вернет числа, начиная с начального значения вплоть до (но не включая) последнее значение. Например, при запросе 5-10 мы получим 5-9. Во втором примере видно, как использовать функцию списка (list) для того, чтобы функция range вернула каждый второй элемент, между 1 и 10. Так что она начинает с 1, пропускает 2 и так далее. Теперь вы, наверное, гадаете, что же именно она будет делать с циклами? Что-ж, есть один простой способ показать, как работает цикл с использованием функции range! Давайте взглянем:

for number in range(5): print(number)

for number in range(5):

    print(number)

Что здесь произошло? Давайте почитаем слева на право, чтобы понять это. Для каждого числа в диапазоне 5 мы вводим число. Мы знаем, что если мы вызываем range со значением 5, мы получим список из 5 элементов. Так что каждый раз, проходя через цикл, она выводит каждый из элементов. Цикл for, показанный выше, может быть эквивалентом следующего:

for number in [0, 1, 2, 3, 4]: print(number)

for number in [0, 1, 2, 3, 4]:

    print(number)

Функция range лишь делает результат несколько меньшим. Цикл for может обходить любой итератор Python. Мы уже видели, как именно он может работать со списком. Давайте взглянем, может ли он выполнять итерацию со словарем.

a_dict = {«one»:1, «two»:2, «three»:3} for key in a_dict: print(key)

a_dict = {«one»:1, «two»:2, «three»:3}

 

for key in a_dict:

    print(key)

Когда вы используете for в словаре, вы увидите, что он автоматически перебирает ключи. Вам не нужно указывать ключ for в a_dict.keys() (впрочем, это также работает). Python делает только нужные нам вещи. Вы возможно думаете, почему ключи выводятся в другом порядке, отличном от того, какой был указан в словаре? Как мы знаем из соответствующей статьи, словари не упорядочены, так что мы можем выполнять итерацию над ними, при этом ключи могут быть в любом порядке. Теперь, зная, что ключи могут быть отсортированы, вы можете отсортировать их до итерации. Давайте немного изменим словарь, чтобы увидеть, как это работает.

a_dict = {1:»one», 2:»two», 3:»three»} keys = a_dict.keys() keys = sorted(keys) for key in keys: print(key)

a_dict = {1:»one», 2:»two», 3:»three»}

keys = a_dict.keys()

 

keys = sorted(keys)

for key in keys:

    print(key)

Результат:

Давайте остановимся и разберемся с тем, что делает этот код. Во-первых, мы создали словарь, в котором ключи выступают в качестве целых чисел, вместо строк. Далее, мы извлекли ключи из словаря. Каждый раз, когда вы взываете метод keys(), он возвращает неупорядоченный список ключей. Если вы выведите их, и увидите, что они расположен в порядке по возрастанию, то это просто случайность. Теперь у нас есть доступ к ключам словаря, которые хранятся в переменной, под названием keys. Мы сортируем наш список, после чего используем цикл for в нем. Теперь мы готовы к тому, чтобы сделать все немного интереснее. Мы попробуем применить цикл в функции range, но нам нужно вывести только целые числа. Чтобы сделать это, нам нужно использовать условный оператор вместо параметра шага range. Это можно сделать следующим образом:

for number in range(10): if number % 2 == 0: print(number)

for number in range(10):

    if number % 2 == 0:

        print(number)

Результат:

Вы наверное гадаете, что вообще здесь происходит? Что еще за знак процента? В Python, % называется оператором модуля. Когда вы используете оператор модуля, он возвращает остаток. Когда вы делите целое число на два, вы получаете число без остатка, так что мы выводим эти числа. Вам, возможно, не захочется использовать оператор модуля часто в будущем, но в моей работе он нередко помогает. Теперь мы можем взглянуть на цикл while.

Мы собрали ТОП Книг для Python программиста которые помогут быстро изучить язык программирования Python. Список книг: Книги по Python

Цикл while также используется для повторения частей кода, но вместо зацикливания на n количество раз, он выполняет работу до тех пор, пока не достигнет определенного условия. Давайте взглянем на простой пример:

i = 0 while i < 10: print(i) i = i + 1

i = 0

while i < 10:

    print(i)

    i = i + 1

Цикл while является своего рода условным оператором. Вот что значит этот код: пока переменная i меньше единицы, её нужно выводить на экран. Далее, в конце, мы увеличиваем её значение на единицу. Если вы запустите этот код, он выдаст от 0 до 9, каждая цифра будет в отдельной строке, после чего задача будет выполнена. Если вы удалите ту часть, в которой мы увеличиваем значение i, то мы получим бесконечный цикл. Как правило – это плохо. Бесконечные циклы известны как логические ошибки, и их нужно избегать. Существует другой способ вырваться из цикла, для этого нужно использовать встроенную функцию break. Давайте посмотрим, как это работает:

while i < 10: print(i) if i == 5: break i += 1

while i < 10:

    print(i)

    

    if i == 5:

        break

    

    i += 1

В этой части кода мы добавили условное выражение для проверки того, равняется ли когда-либо переменная i цифре 5. Если нет, тогда мы разрываем цикл. Как вы видите в выдаче кода, как только значение достигает пяти, код останавливается, даже если мы ранее указали while продолжать цикл, пока переменная не достигнет значения 10. Обратите внимание на то, что мы изменили то, как мы увеличиваем значение при помощи +=. Это удобный ярлык, который вы можете также использовать в других операциях, таких как вычитание -= и умножение *=. Встроенный break также известен как инструмент управления потока. Существует еще один, под названием continue, который в основном используется для пропуска итерации, или перейти к следующей итерации. Вот один из способов его применения:

i = 0 while i < 10: if i == 3: i += 1 continue print(i) if i == 5: break i += 1

i = 0

 

while i < 10:

    if i == 3:

        i += 1

        continue

    

    print(i)

    if i == 5:

        break

    

    i += 1

Слегка запутанно, не так ли? Мы добавили второе условное выражение, которое проверяет, не равняется ли i трем. Если да, мы увеличиваем переменную и переходим к следующему циклу, который удачно пропускает вывод значения 3 на экран. Как и ранее, когда мы достигаем значения 5, мы разрываем цикл. Существует еще одна тема, касающаяся циклов, которую нам нужно затронуть – это оператор else.

Зачем нужен else при работе с циклами?

Оператор else в циклах выполняется только в том случае, если цикл выполнен успешно. Главная задача оператора else, это поиск объектов:

my_list = [1, 2, 3, 4, 5] for i in my_list: if i == 3: print(«Item found!») break print(i) else: print(«Item not found!»)

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]

 

for i in my_list:

    if i == 3:

        print(«Item found!»)

        break

    print(i)

else:

    print(«Item not found!»)

В этом коде мы разорвали цикл, когда i равно 3. Это приводит к пропуску оператора else. Если вы хотите провести эксперимент, вы можете изменить условное выражение, чтобы посмотреть на значение, которое находится вне списка, и которое приведет оператор else к выполнению. Честно, ни разу не видел, чтобы кто-либо использовал данную структуру за все годы работы. Большая часть примеров, которые я видел, приведена блогерами, которые пытаются объяснить, как это работает. Я видел несколько людей, которые использовали эту структуру для провоцирования ошибки, когда объект не удается найти в искомом цикле. Вы можете почитать статью, в которой вопрос рассматривается весьма детально. Статья написана одним из разработчиков ядра Python.

Подведем итоги

Надеюсь, с этого момента вы осознали всю значимость циклов в Python. Они делают повторение очень простым, и весьма понятным. Вы будете сталкиваться с циклом for намного чаще, чем с циклом while. Если вы все еще не совсем понимаете, как это работает, настоятельно рекомендую перечитать эту статью, перед тем как продолжить.

python-scripts.com

вложенные и бесконечные, выход по break

Важной частью структурного программированию помимо операторов условий считаются циклы. Они помогают автоматизировать последовательные задачи в программе, а именно: повторить выполнение определенных участков кода. Такая необходимость возникает достаточно часто, когда нужно сделать что-нибудь много раз, тем самым, циклы упрощают эту задачу.

Понятие циклов

В нашей жизни мы достаточно часто сталкиваемся с цикличными задачами, к ним можно отнести любые списки, будь-то: продукты, задачи на день, запланированные экзамены. И действительно, когда мы приходим в магазин, то покупаем все, что есть в нашем списке, не останавливаясь, пока не сделаем этого.

В программировании циклы позволяют повторять некоторое действие в зависимости от соблюдения заданного условия. Таким образом организуется исполнение многократной последовательности инструкций.

Есть еще несколько важных понятий, которые нужно знать:

  • Телом цикла называется та последовательность кода, которую нужно выполнить несколько раз.
  • Единоразовое выполнение – это итерация.

Python позволяет также создавать вложенные циклы. Так, сначала программа запустит внешний и в первой его итерации перейдет во вложенный. Затем она снова вернется к началу внешнего и снова вызовет внутренний. Это будет происходить до тех пор, пока последовательность не завершится или не прервется. Такие циклы полезны в том случае, если нужно перебрать определенное количество элементов в списке.

В Python есть только два цикла: for и while. Первый используется по большей мере в тех случаях, когда нужно написать многоуровневую программу с множеством условий.

Цикл «for»

Цикл for в Python 3 выполняет написанный код повторно согласно введенной переменной или счетчику. Он используется только тогда, когда необходимо совершить перебор элементов заранее известное число раз. Что это значит? У нас имеется список, сначала из него берется первый элемент, потом – второй и так далее, но с каждым из них совершается действие, которое указано в теле for. Примерно это выглядит так:

for [элемент] in [последовательность]:
    [сделать указанное]

For может содержать данные разных типов: цифры, слова и пр. Рассмотрим пример:

for i in 10, 14, 'первый', 'второй':
    print(i)

На экране после запуска появится такая запись:

10
14
первый
второй

Для упрощения часто используется функция range(), или диапазон. В циклах она указывает на необходимое количество повторов последовательности, уточняя, какие именно элементы из списка for, нам необходимы в данный момент. В скобках может быть указано от одного до трех чисел:

  • одно указывает на то, что нужно проверить все числа от 0 и до него;
  • два говорят о том, что перебрать нужно все числа, находящиеся между ними;
  • три числа сгенерируют список от первого до второго, но с шагом, равным третьей цифре.

Рассмотрим пример. Теоретически вы можете записать так:

for i in [14, 15, 16, 17, 18]:
    print(i)

Но это слишком затратно, особенно если чисел слишком много, поэтому лучше сделать так, используя указанный выше range():

for i in range(14,18):
    print(i)

И в первом, и во втором случае на экране появится такая последовательность:

14
15
16
17

Цикл «while»

While с английского языка переводится, как «до тех пор, как». Это достаточно универсальный цикл, он немного похож на условие if, но его код выполняется не один раз. Его условие записывается до тела цикла. После того, как оно выполнено первый раз, программа возвращается к заголовку и снова повторяет все действия. Этот процесс заканчивается тогда, когда условие цикла больше не может быть соблюдено, иными словами перестает быть истинным. Тем, что заранее неизвестно количество проверок, он отличается от предыдущего цикла for. Кстати, еще его называют циклом с предусловием.

Запись цикла while в Python выглядит так:

while [условие истинно]:
    [сделать указанное]

Приведем пример использования этого цикла:

count = 0
while count < 6:
    print(count)
    count += 2

Здесь переменной присваивается значение 0, после чего начинается цикл, в котором проверяется условие, чтобы число было меньше 6. В теле цикла также содержится две инструкции: первая выводит само число на экран, а вторая увеличивает его значение на два. Цикл, таким образом, выполняется, пока условие продолжает быть истинным. На экране перед вами появится следующая последовательность чисел:

0
2
4

После тела цикла можно указать else и блок операций, которые необходимо выполнить, когда закончится while.

Обычно в ней есть смысл, только если указана инструкция break, но программа работает и без последней. Посмотрим на код:

count = 3
while count < 7:
    print count, " меньше 7"
    count = count + 1
else:
    print count, " не меньше 7"

Переменная – 3, задается условие, что пока она меньше 7, нужно выводить ее и выражение «меньше 7», затем прибавлять к ней 1. В тех случаях, когда она уже становится равной 7, то в ход пойдет условие, указанное в else, и на экране появится, что переменная не меньше 7. В результате выполнения этого кода мы увидим:

3 меньше 7
4 меньше 7
5 меньше 7
6 меньше 7
7 не меньше 7

Инструкции break и continue

Оператор break используется для выхода из цикла Python — прерывает его досрочно. Так, если во время выполнения кода, программа натыкается на break, то она сразу прекращает цикл и выходит из него, минуя else. Это необходимо, например, если при выполнении инструкций была обнаружена ошибка, и дальнейшая работа бессмысленна. Посмотрим на пример его применения:

while True:
    name = input(‘Введите имя:’)
    if name == ‘хватит’:
        break
print(‘Привет’, имя)

Его реализация будет выглядеть так:

Введите имя: Ирина
Привет Ирина
Введите имя: Алексей
Привет Алексей
Введите имя: хватит

После этого выполнение программы будет прервано.

Другая инструкция, которая может менять цикл, – это continue. Если она указана внутри кода, то все оставшиеся инструкции до конца цикла пропускаются и начинается следующая итерация.

В целом, не следует слишком увлекаться использованием этих инструкций.

Цикл с постусловием

Во многих других языках программирования существуют циклы с постусловием, обычно они описываются так:

  • repeat [тут исполняемый код] until [условия продолжения];
  • do [тут исполняемый код] while [условия продолжения];

К сожалению, в Python цикл с постусловием отсутствует!

Цикл while может стать циклом с постусловием, тогда его примерный вид будет таким:

while True:
    if not условие:
        break

Или таким:

while condition is True:
    stuff()
else:
    stuff()

Так получается, что сначала дается тело цикла, а потом задается условие.

Бесконечные циклы

Бесконечными циклами в программировании называются те, в которых условие выхода их них не выполняется.

Цикл while становится бесконечным, когда его условие не может быть ложным. Например, при помощи него можно реализовать программу «Часы», которая бесконечно отображает время.

Примером реализации в Python бесконечного цикла будет такой код:

Num = 3
while num < 5:
    print "Привет"

Очевидно, что заданная переменная всегда останется цифрой 3, поскольку никак не задано ее увеличение, поэтому на экране просто будет появляться слово «Привет».

Зачастую цикл не должен быть бесконечным, поскольку это причина неустойчивой работы программы. Для того чтобы выйти из него, нужно нажать комбинацию клавиш: CTRL+C. При этом программы, из которых нет выхода, также существуют. К ним относятся: операционные системы, прошивки микроконтроллеров.

Вложенные циклы

Рассмотрим вложенные циклы в Python. Для реализации можно использовать как вложенные for, так и while.

Про них мы уже писали выше. Здесь же хочется привести пару примеров использования. Они очень часто используются при обработке двухмерных списков.

Вот пример создания двумерного списка и вывода его на экран с помощью print.

d = [[1,2,3],[4,5,6]]
for i in range(2): 
    for j in range(3): 
        print(d[i][j])

Нельзя с помощью одного break в Python выйти сразу из двух циклов. В этом случае нужно во внешнем цикле создать условие следующим образом.

toExit = False
while True:
    while True:
        toExit = doSomething()
        if toExit:
            break
    if toExit:
        break

Здесь приведен пример использования в Python цикла в цикле. Оба бесконечны. Все будет выполняться бесконечно, до тех пор, пока функция doSomething не вернет True. После этого поочередно сработают break во внешнем и во внутреннем циклах.

Заключение

Как правило, команды в коде выполняются последовательно: одна за другой. Именно поэтому, когда есть необходимость выполнить тело кода несколько раз, используются циклы. Циклы для Python очень значимы, именно они делают повторение простым, логичным и очень понятным.

all-python.ru

Циклы в программировании. Цикл while. Урок 9

Циклы являются такой же важной частью структурного программирования, как условные операторы. С помощью циклов можно организовать повторение выполнения участков кода. Потребность в этом возникает довольно часто. Например, пользователь последовательно вводит числа, и каждое из них требуется добавлять к общей сумме. Или нужно вывести на экран квадраты ряда натуральных чисел и тому подобные задачи.

Цикл while

«While» переводится с английского как «пока». Но не в смысле «до свидания», а в смысле «пока имеем это, делаем то».

Можно сказать, while является универсальным циклом. Он присутствует во всех языках, поддерживающих структурное программирование, в том числе в Python. Его синтаксис обобщенно для всех языков можно выразить так:

while логическое_выражение {
    выражение 1;
    … 
    выражение n;
}

Это похоже на условный оператор if. Однако в случае циклических операторов их тела могут выполняться далеко не один раз. В случае if, если логическое выражение в заголовке возвращает истину, то тело выполняется единожды. После этого поток выполнения программы возвращается в основную ветку и выполняет следующие выражения, расположенные ниже всей конструкции условного оператора.

В случае while, после того как его тело выполнено, поток возвращается к заголовку цикла и снова проверяет условие. Если логическое выражение возвращает истину, то тело снова выполняется. Потом снова возвращаемся к заголовку и так далее.

Цикл завершает свою работу только тогда, когда логическое выражение в заголовке возвращает ложь, то есть условие выполнения цикла больше не соблюдается. После этого поток выполнения перемещается к выражениям, расположенным ниже всего цикла. Говорят, «происходит выход из цикла».

Рассмотрите блок-схему цикла while.

На ней ярко-голубыми прямоугольниками обозначена основная ветка программы, ромбом – заголовок цикла с логическим выражением, бирюзовым прямоугольником – тело цикла.

С циклом while возможны две исключительные ситуации:

  • Если при первом заходе в цикл логическое выражение возвращает False, то тело цикла не выполняется ни разу. Эту ситуацию можно считать нормальной, так как при определенных условиях логика программы может предполагать отсутствие необходимости в выполнении выражений тела цикла.

  • Если логическое выражение в заголовке while никогда не возвращает False, а всегда остается равным True, то цикл никогда не завершится, если только в его теле нет оператора принудительного выхода из цикла (break) или вызовов функций выхода из программы – quit(), exit() в случае Python. Если цикл повторяется и повторяется бесконечное количество раз, то в программе происходит зацикливание. В это время она зависает и самостоятельно завершиться не может.

Вспомним наш пример из урока про исключения. Пользователь должен ввести целое число. Поскольку функция input() возвращает строку, то программный код должен преобразовать введенное к целочисленному типу с помощью функции int(). Однако, если были введены символы, не являющиеся цифрами, то возникает исключение ValueError, которое обрабатывается веткой except. На этом программа завершается.

Другими словами, если бы программа предполагала дальнейшие действия с числом (например, проверку на четность), а она его не получила, то единственное, что программа могла сделать, это закончить свою работу досрочно.

Но ведь можно просить и просить пользователя корректно вести число, пока он его не введет. Вот как может выглядеть реализующий это код:

n = input("Введите целое число: ")
 
while type(n) != int:
    try:
        n = int(n)
    except ValueError:
        print("Неправильно ввели!")
        n = input("Введите целое число: ")
 
if n % 2 == 0:
    print("Четное")
else:
    print("Нечетное")

Примечание 1. Не забываем, в языке программирования Python в конце заголовков сложных инструкций ставится двоеточие.

Примечание 2. В выражении type(n) != int с помощью функции type() проверяется тип переменной n. Если он не равен int, т. е. значение n не является целым числом, а является в данном случае строкой, то выражение возвращает истину. Если же тип n равен int, то данное логическое выражение возвращает ложь.

Примечание 3. Оператор % в языке Python используется для нахождения остатка от деления. Так, если число четное, то оно без остатка делится на 2, т. е. остаток будет равен нулю. Если число нечетное, то остаток будет равен единице.

Проследим алгоритм выполнения этого кода. Пользователь вводит данные, они имеют строковый тип и присваиваются переменной n. В заголовке while проверяется тип n. При первом входе в цикл тип n всегда строковый, т. е. он не равен int. Следовательно, логическое выражение возвращает истину, что позволяет зайти в тело цикла.

Здесь в ветке try совершается попытка преобразования строки к целочисленному типу. Если она была удачной, то ветка except пропускается, и поток выполнения снова возвращается к заголовку while.

Теперь n связана с целым числом, следовательно, ее тип int, который не может быть не равен int. Он ему равен. Таким образом логическое выражение type(n) != int возвращает False, и весь цикл завершает свою работу. Далее поток выполнения переходит к оператору if-else, находящемуся в основной ветке программы. Здесь могло бы находиться что угодно, не обязательно условный оператор.

Вернемся назад. Если в теле try попытка преобразования к числу была неудачной, и было выброшено исключение ValueError, то поток выполнения программы отправляется в ветку except и выполняет находящиеся здесь выражения, последнее из которых просит пользователя снова ввести данные. Переменная n теперь имеет новое значение.

После завершения except снова проверяется логическое выражение в заголовке цикла. Оно даст True, т. к. значение n по-прежнему строка.

Выход из цикла возможен только тогда, когда значение n будет успешно конвертировано в число.

Рассмотрим следующий пример:

total = 100
 
i = 0
while i < 5:
    n = int(input())
    total = total - n
    i = i + 1
 
print("Осталось", total)

Сколько раз «прокрутится» цикл в этой программе, т. е. сколько итераций он сделает? Ответ: 5.

  1. Сначала переменная i равна 0. В заголовке цикла проверяется условие i < 5, и оно истинно. Тело цикла выполняется. В нем меняется значение i, путем добавления к нему единицы.

  2. Теперь переменная i равна 1. Это меньше пяти, и тело цикла выполняется второй раз. В нем i меняется, ее новое значение 2.

  3. Два меньше пяти. Тело цикла выполняется третий раз. Значение i становится равным трем.

  4. Три меньше пяти. На этой итерации i присваивается 4.

  5. Четыре по прежнему меньше пяти. К i добавляется единица, и теперь ее значение равно пяти.

Далее начинается шестая итерация цикла. Происходит проверка условия i < 5. Но поскольку теперь оно возвращает ложь, то выполнение цикла прерывается, и его тело не выполняется.

«Смысловая нагрузка» данного цикла – это последовательное вычитание из переменной total вводимых чисел. Переменная i в данном случае играет только роль счетчика итераций цикла. В других языках программирования для таких случаев предусмотрен цикл for, который так и называется: «цикл со счетчиком». Его преимущество заключается в том, что в теле цикла не надо изменять переменную-счетчик, ее значение меняется автоматически в заголовке for.

В языке Python тоже есть цикл for. Но это не цикл со счетчиком. В Питоне он предназначен для перебора элементов последовательностей и других сложных объектов. Данный цикл и последовательности будут изучены в последующих уроках.

Для while наличие счетчика не обязательно. Представим, что надо вводить числа, пока переменная total больше нуля. Тогда код будет выглядеть так:

total = 100
 
while total > 0:
    n = int(input())
    total = total - n
 
print("Ресурс исчерпан")

Сколько раз здесь выполнится цикл? Неизвестно, все зависит от вводимых значений. Поэтому у цикла со счетчиком известно количество итераций, а у цикла без счетчика – нет.

Самое главное для цикла while – чтобы в его теле происходили изменения значений переменных, которые проверяются в его заголовке, и чтобы хоть когда-нибудь наступил случай, когда логическое выражение в заголовке возвращает False. Иначе произойдет зацикливание.

Примечание 1. Не обязательно в выражениях total = total - n и i = i + 1 повторять одну и ту же переменную. В Python допустим сокращенный способ записи подобных выражений: total -= n и i += 1.

Примечание 2. При использовании счетчика он не обязательно должен увеличиваться на единицу, а может изменяться в любую сторону на любое значение. Например, если надо вывести числа кратные пяти от 100 до 0, то изменение счетчика будет таким i = i - 5, или i -= 5.

Примечание 3. Для счетчика не обязательно использовать переменную с идентификатором i. Можно назвать переменную-счетчик как угодно. Однако так принято в программировании, что счетчики обозначают именами i и j (иногда одновременно требуются два счетчика).

Практическая работа

  1. Измените последний код из урока так, чтобы переменная total не могла уйти в минус. Например, после предыдущих вычитаний ее значение стало равным 25. Пользователь вводит число 30. Однако программа не выполняет вычитание, а выводит сообщение о недопустимости операции, после чего осуществляет выход из цикла.

  2. Используя цикл while, выведите на экран для числа 2 его степени от 0 до 20. Возведение в степень в Python обозначается как **. Фрагмент вывода:

    ...
      32
      64
     128
     256
     512
    1024
    ...

Примеры решения и дополнительные уроки в android-приложении и pdf-версии курса.

younglinux.info

Python с нуля — часть 5: циклы

Python — цикл while

Цикл while в Python будет выполнять заданное выражение или блок кода до тех пор, пока заданное условие будет считаться истиной (true).

Синтаксис

Синтаксис цикла while в Python такой:

while условие:
   действие(я)

Тут действие(я) могут быть либо одним выражением, или набором выражений — блоком кода. Условие можно быть любым выражением, а условие будет считаться истиной (true), если результат не равен нулю или не пустой. Цикл будет выполняться пока условие будет считаться истиной.

Когда условие будет считаться как ложь (false) — программа передаст выполнение следующему после цикла участку кода.

В Python все выражения, имеющие одинаковые отступы в одной конструкции будет считаться единым блоком кода.

Ключевым моментом цикла while является то, что он может вообще не быть запущен при выполнении программы. Если выражение проверено и его результат — ложь, то всё тело цикла будет пропущено, и будет выполнено следующее после цикла выражение.

Пример
count = 0
while (count < 9):
   print 'The count is:', count
   count = count + 1

print "Good bye!"

Результат выполнения:

The count is: 0
The count is: 1
The count is: 2
The count is: 3
The count is: 4
The count is: 5
The count is: 6
The count is: 7
The count is: 8
Good bye!

Бесконечный цикл while

Цикл становится бесконечным если условие никогда не станет ложью — поэтому вы должны относиться с вниманием к циклам, в которых используется while. Такие циклы называются «бесконечным циклом».

Бесконечные циклы могут полезны в клиент-серверном программировании, где сервер должен работать постоянно, что бы клиенты могли с ним работать.

var = 1
while var == 1 :  # This constructs an infinite loop
   num = raw_input("Enter a number  :")
   print "You entered: ", num

print "Good bye!"

Будучи запущенным, такой код приведёт к такому результату:

$ ./1.py
Enter a number  :3
You entered:  3
Enter a number  :4
You entered:  4
Enter a number  :
You entered:
Enter a number  :3
You entered:  3
Enter a number  :5
You entered:  5
Enter a number  :6
You entered:  6
Enter a number  :1
You entered:  1
Enter a number  :^CTraceback (most recent call last):
  File "./1.py", line 5, in <module>
    num = raw_input("Enter a number  :")
KeyboardInterrupt

В этом примере будет выполняться бесконечный цикл, пока вы не нажмёте комбинацию Ctrl+C, что бы прервать выполнение программы.

Использование оператора else с циклом while

В Python допустимо использование оператора else, связанного с циклом:

  • если оператор else используется с циклом for — он будет выполнен, когда список для цикла будет завершен;
  • при использовании else вместе с циклом while — он будет использован, когда условие примет значение ложь (false).

В следующем примере демонстрирует ся использование оператора else с циклом while, который выводит сообщение до тех пор, пока счётчик меньше 5, после чего будет выполнение действие оператора else:

count = 0
while count < 5:
   print count, " is  less than 5"
   count = count + 1
else:
   print count, " is not less than 5"

Результат его выполнения:

0 is less than 5
1 is less than 5
2 is less than 5
3 is less than 5
4 is less than 5
5 is not less than 5

Цикл while с одним выражением

По аналогии с оператором if — если цикл while содержит единственное действие, то оно может быть помещено в той же строке:

flag = 1
while (flag): print 'Given flag is really true!'
print "Good bye!"

rtfm.co.ua

Цикл while

В этой части Учебника Perl мы узнаем, как работает цикл while в Perl.

use strict;
use warnings;
use 5.010;

my $counter = 10;

while ($counter > 0) {
  say $counter;
  $counter -= 2;
}
say 'done';

Цикл while имеет условие (в нашем случае оно проверяет, положительна ли переменная $counter) и блок кода в фигурных скобках.

Когда по ходу выполнения программа впервые встречает начало цикла while, она проверяет, истинно ли условие. Если оно возвращает FALSE, блок пропускается и программа переходит к следующему выражению, в нашем случае к выводу ‘done’.

Если условие цикла while возвращает TRUE, блок выполняется, и затем программа возвращается к проверке условия. Условие снова проверяется. Если результат проверки — ложь, блок пропускается и выводится ‘done’. Если результат — истина, то блок выполняется и программа возвращается к условию…

Это продолжается, пока условие выполняется, говоря по-русски:

while (условие-истинно) { сделать-что-то }

Бесконечный цикл

В предыдущем коде переменная всегда уменьшалась, так что мы были уверены, что условие рано или поздно перестанет выполняться. Если по какой-то причине условие никогда не станет ложным, мы попадем в бесконечный цикл. Программа застрянет в маленьком блоке, из которого не сможет выбраться.

Например, если мы забыли уменьшить $counter или мы вообще увеличиваем его и ждем, пока он окажется меньше какой-то величины.

Если это случается по ошибке, это баг.

С другой стороны, в некоторых случаях намеренное использование бесконечного цикла поможет нам проще и написать программу, и читать ее впоследствии. Мы любим читаемый код! Если нам нужен бесконечный цикл, стоит использовать условие, которое всегда истинно.

Например:

while (42) {
  # делать что-то
}

Конечно, люди без должной эрудиции удивятся, почему 42, так что более общепринятое, хотя и немного скучное, решение — всегда использовать в бесконечных циклах число 1.

while (1) {
  # делать что-то
}

Естественно, увидев, что в коде нет выхода из цикла, кто-то может удивиться, как вообще эта программа может закрыться без насильного прекращения извне?

Для этого существует несколько способов.

Один из них — это выражение last внутри цикла while. Оно пропускает остаток блока и не проверяет условие по новой, по сути, заканчивая цикл. Обычно его помещают в какое-нибудь условие.

use strict;
use warnings;
use 5.010;

while (1) {
  print "Какой язык программирования вы сейчас изучаете? ";
  my $name = <STDIN>;
  chomp $name;
  if ($name eq 'Perl') {
    last;
  }
  say 'Неверно! Попробуйте еще раз!';
}
say 'готово';

В этом примере мы спрашиваем пользователя и надеемся, что он сможет ответить на вопрос и использовать правильный регистр. Он застрянет на этом вопросе навечно, если не сможет набрать ‘Perl’.

Так что общение может происходить примерно так:

Какой язык программирования вы сейчас изучаете?
>  Java
Неверно! Попробуйте еще раз!
Какой язык программирования вы сейчас изучаете?
>  PHP
Неверно! Попробуйте еще раз!
Какой язык программирования вы сейчас изучаете?
>  Perl
готово

Как вы видите, когда пользователь ввел правильный ответ, вызвалось выражение last, остаток блока, включая say ‘Неверно! Попробуйте еще раз!’;, был пропущен, и выполнение продолжилось с конца цикла while.

ru.perlmaven.com