Циклы
Для выполнения некоторых действий множество раз в зависимости от определенного условия используются циклы. В языке C++ имеются следующие виды циклов:
for
while
do...while
Цикл while
Цикл while выполняет некоторый код, пока его условие истинно, то есть возвращает true. Он имеет следующее формальное определение:
while(условие)
{
// выполняемые действия
}
После ключевого слова while в скобках идет условное выражение, которое возвращает true или false. Затем в фигурных скобках идет набор инструкций, которые составляют тело цикла. И пока условие возвращает true, будут выполняться инструкции в теле цикла.
Например, выведем квадраты чисел от 1 до 9:
#include <iostream>
int main()
{
int i = 1;
while(i < 10)
{
std::cout << i << " * " << i << " = " << i * i << std::endl;
i++;
}
return 0;
}
Здесь пока условие i < 10 истинно, будет выполняться цикл while, в котором выводится на консоль квадрат числа и инкрементируется переменная i. В какой-то момент переменная i увеличится до 10, условие i < 10 возвратит false, и цикл завершится.
Консольный вывод программы:
1 * 1 = 1
2 * 2 = 4
3 * 3 = 9
4 * 4 = 16
5 * 5 = 25
6 * 6 = 36
7 * 7 = 49
8 * 8 = 64
9 * 9 = 81
Каждый отдельный проход цикла называется итерацией. То есть в примере выше было 9 итераций.
Если цикл содержит одну инструкцию, то фигурные скобки можно опустить:
int i = 0;
while(++i < 10)
std::cout << i << " * " << i << " = " << i * i << std::endl;
Цикл for
Цикл for имеет следующее формальное определение:
for (выражение_1; выражение_2; выражение_3)
{
// тело цикла
}
выражение_1 выполняется один раз при начале выполнения цикла и представляет установку начальных условий, как правило, это инициализация счетчиков - специальных переменных, которые используются для контроля за циклом.
выражение_2 представляет условие, при соблюдении которого выполняется цикл. Как правило, в качестве условия используется операция сравнения, и если она возвращает ненулевое значение (то есть условие истинно), то выполняется тело цикла, а затем вычисляется выражение_3.
выражение_3 задает изменение параметров цикла, нередко здесь происходит увеличение счетчиков цикла на единицу.
Например, перепишем программу по выводу квадратов чисел с помощью цикла for:
#include <iostream>
int main()
{
for(int i =1; i < 10; i++)
{
std::cout << i << " * " << i << " = " << i * i << std::endl;
}
return 0;
}
Первая часть объявления цикла - int i = 1 - создает и инициализирует счетчик i. Фактически это то же самое, что и объявление и инициализация переменной. Счетчик необязательно должен представлять тип int. Это может быть и другой числовой тип, например, float. И перед выполнением цикла его значение будет равно 1.
Вторая часть - условие, при котором будет выполняться цикл. В данном случае цикл будет выполняться, пока переменная i не станет равна 10.
И третья часть - приращение счетчика на единицу. Опять же нам необязательно увеличивать на единицу. Можно уменьшать: i--. Можно изменять на другое значение: i+=2.
В итоге блок цикла сработает 9 раз, пока переменная i не станет равна 10. И каждый раз это значение будет увеличиваться на 1. И по сути мы получим тот же самый результат, что и в случае с циклом while:
1 * 1 = 1
2 * 2 = 4
3 * 3 = 9
4 * 4 = 16
5 * 5 = 25
6 * 6 = 36
7 * 7 = 49
8 * 8 = 64
9 * 9 = 81
Необязательно указывать все три выражения в определении цикла, мы можем одно или даже все из них опустить:
int i = 1;
for(; i < 10;)
{
std::cout << i << " * " << i << " = " << i * i << std::endl;
i++;
}
Формально определение цикла осталось тем же, только теперь первое и третье выражения в определении цикла отсутствуют: for (; i < 10;). Переменная-счетчик определена и инициализирована вне цикла, а ее приращение происходит в самом цикле.
Можно определять вложенные циклы. Например, выведем таблицу умножения:
#include <iostream>
int main()
{
for (int i=1; i < 10; i++)
{
for(int j = 1; j < 10; j++)
{
std::cout << i * j << "\t";
}
std::cout << std::endl;
}
return 0;
}
Таблица умножения на языке C++
Цикл do
В цикле do сначала выполняется код цикла, а потом происходит проверка условия в инструкции while. И пока это условие истинно, то есть не равно 0, то цикл повторяется. Формальное определение цикла:
do
{
инструкции
}
while(условие);
Например:
#include <iostream>
int main()
{
int i = 6;
do
{
std::cout << i << std::endl;
i--;
}
while(i>0);
return 0;
}
Здесь код цикла сработает 6 раз, пока i не станет равным нулю.
Но важно отметить, что цикл do гарантирует хотя бы однократное выполнение действий, даже если условие в инструкции while не будет истинно. То есть мы можем написать:
int i = -1;
do
{
std::cout << i << std::endl;
i--;
}
while(i>0);
}
Хотя у нас переменная i меньше 0, цикл все равно один раз выполнится.
Операторы continue и break
Иногда возникает необходимость выйти из цикла до его завершения. В этом случае можно воспользоваться оператором break. Например:
#include <iostream>
int main()
{
int i = 1;
for ( ; ; )
{
std::cout << i << " * " << i << " = " << i * i << std::endl;
i++;
if (i > 9) break;
}
return 0;
}
Здесь когда значение переменной i достигнет 10, осуществляется выход из цикла с помощью оператора break.
В отличие от оператора break, оператор continue производит переход к следующей итерации. Например, нам надо посчитать сумму только нечетных чисел из некоторого диапазона:
#include <iostream>
int main()
{
int result = 0;
for (int i=0; i<10; i++)
{
if (i % 2 == 0) continue;
result +=i;
}
std::cout << "result = " << result << std::endl; // 25
return 0;
}
Чтобы узнать, четное ли число, мы получаем остаток от целочисленного деления на 2, и если он равен 0, то с помощью оператора continue переходим к следующей итерации цикла. А если число нечетное, то складываем его с остальными нечетными числами.
