Конструкции цикла в языке Pascal

В практике программирования циклы - повторяющиеся выполне­ния однотипных действий - играют очень важную роль. Существует три стандартных способа организации циклических действий:

1. оператор цикла с параметром (цикл FOR)

2. оператор цикла с предусловием (цикл WHILE)

3. оператор цикла с постусловием (цикл REPEAT)

1. Оператор цикла FOR

Оператор цикла FOR организует выполнение одного оператора или группы операторов заранее известное число раз. Достигается это с помощью управляющей переменной, называемой параметром цик­ла. Следующий простой пример иллюстрирует использование цикла с параметром:

for I:=1 to 10 do writeln('Привет!');

В данном примере задано десятикратное повторение оператора вывода. Переменная I является параметром цикла и последовательно принимает значения 1, 2, 3,..., 10, т.е. параметр цикла авто­матически принимает последовательно все целые значения, начиная от начального значения (в примере - от 1) до конечного значения (в примере - до 10). В результате выполнения данного оператора на экран дисплея будет выведено десять строчек со словом 'При­вет!'.

Существует другой вариант оператора цикла FOR. Рассмотрим его на примере:

forI:=10 downto 1 dowriteln(I);

В данном примере вместо ключевого слова TO используется клю­чевое слово DOWNTO. И это будет означать, что параметр цикла бу­дет уменьшаться на 1 при каждом новом выполнении тела цикла.

Т.е. переменная I будет принимать последовательно значения 10, 9, 8,..., 1.

В общем виде оператор цикла с параметром имеет два варианта записи.

Вариант 1:

For <имя>:=<выражение1> TO <выражение2> DO <оператор>

Вариант 2:

For <имя>:=<выражение1> DOWNTO <выражение2> DO <оператор>

В этих операторах:

<имя> - параметр цикла, являющийся переменной порядкового

типа (перечислимого или ограниченного); <выражение1> - выражение, определяющее начальное значение

параметра;

<выражение2> - выражение, определяющее конечное значение

параметра;

<оператор> - тело цикла (выполняемый оператор или группа

операторов, оформленных как составной оператор: begin... end).

Таким образом, оператор цикла с параметром определяет:

- диапазон изменения значений управляющей переменной и, од­новременно, число повторений оператора, содержащего тело цикла;

- направление изменения значения переменной (возрастание или убывание);

- собственно действия, выполняемые на каждом шаге (тело цикла).

Цикл действует таким образом.

Шаг 1. Сначала вычисляются и запоминаются начальное (<выра­жение1>) и конечное значение (<выражение2>) параметра цикла.

Шаг 2. Параметру цикла <имя> присваивается начальное значе­ние <выражение2>.

Шаг 3. Значение параметра цикла сравнивается со значением <выражение2>. Если параметр цикла больше конечного значения (в первом варианте оператора), или меньше конечного значения (во втором варианте оператора), то выполнение оператора цикла завер­шается и управление передается команде, следующей за оператором цикла.

Шаг 4. Выполняется тело цикла.

Шаг 5. После выполнения тела цикла происходит присваивание параметру цикла следующего значения (большего - в первом вариан­те записи, меньшего-во втором случае). Переход к шагу 3.

На использование управляющей переменной накладываются сле­дующие ограничения:

1. Управляющая переменная должна быть описана в текущем блоке.

2. Управляющая переменная должна иметь дискретный тип.

3. Начальные и конечные значения диапазона должны иметь тип, совместимый с типом управляющей переменной.

4. В теле цикла запрещается явное изменение значения управ­ляющей переменной (например, оператором присваивания).

5. После завершения оператора цикла значение управляющей переменной становится неопределенным.

Рассмотрим примеры использования цикла FOR.

Предположим, что у нас есть следующее описание переменных:

Var

I:integer;

C:char;

B:boolean;

Col=(Red,Yellow,Green,Blue,White);

Тогда будут правильными с синтаксической точки зрения сле­дующие конструкции цикла:

а) for I:=-10 to 10 do writeln(I);

б) for I:=10 downto -10 do writeln(I);

в) for C:='a' to 'r' do writeln(C);

г) for b:=False to True do writeln(b);

д) for Col:=Red to White do writeln(ord(Col);

2. Вычисление сумм и произведений.

Ниже приводится пример программы, вычисляющей сумму квад­ратов первых N целых чисел, SUM=1*1+2*2+...+N*N

Пр.1.

program SUM;

var N,sum,I:integer;

begin - начало тела главной программы

writeln;

writeln('<<< вычисления суммы квадратов первых N чисел >>>');

writeln;

write('N =? ');

readln(N);

sum:=0;

FOR I:=1 TO N DO sum:=sum+I*I;

writeln('сумма квадратов первых ',N,' чисел pавна ',sum);

readln;

end.

 

Пр.2 Подсчитать произведение Р= 1*2*3*...*N.

program Proizv;

var

P:real;

N,I:integer;

begin - начало тела главной программы

writeln;

writeln('<<< вычисление произведения N чисел >>>');

writeln; write('N =? ');

readln(N);

P:=1;

FOR I:=1 TO N DO

P:=P*I;

writeln('произведение ',N,' чисел pавно ',P);

readln;

end.

В практике программирования достаточно часто возникает пот­ребность использовать вложенные циклы. Примером такого использо­вания вложенных циклов может быть программа, вычисляющая и печа­тающая таблицу Пифагора:

Пр.3

program PIFAGOR;

var I,J:integer;

begin - начало тела главной программы

writeln('<<< ТАБЛИЦА ПИФАГОРА >>>');

writeln;

for I:=1 to 10 do повертикали

begin

for J:=1 to 10 do погоризонтали

write((I*J):4);

writeln переход на следующую горизонталь

end;

readln

end.

3. Максимумы и минимумы.

Еще одна часто встречающаяся задача - выбрать наибольшее число из вводимой последовательности. Идею алгоритма можно проиллюстрировать на такой ситуации: идет строй юношей, нам нужно определить рост самого высокого из них. Мы устанавливаем планку на высоте роста первого из них, а дальше действуем так: если юноша не проходит под планкой - поднимаем планку на высоту его роста, если же проходит - планка остается на месте. После того, как строй закончился, высота планки соответствует наибольшему росту.

Вот, как это записывается на языке Pascal:

program Pr;

var i,max,a:real;

begin

Write('Введите рост: ');

readln(a); вводим первое число

max:= a; устанавливаем "планку"

for i:=2 to n do начинаем с 2, т.к. первое

число уже обработано

begin

write('Введите рост:');

readln(a); вводим очередное число

if a > max если "не прошел под планкой"

then max:= a; "подняли планку"

end;

max - наибольшее число

ReadLn end.

Если кроме самого числа нас интересует его номер, то нужно в цикле запоминать номер каждого "подозрительного на наибольший" элемента:

readln(a); вводим первое число

max:= a; устанавливаем "планку"

k:= 1; запоминаем номер

for i:=2 to n do начинаем с 2, т.к. первое

число уже обработано

begin

readln(a); вводим очередное число

if a > max then если "не прошел под планкой"

begin

max:= a; "подняли планку"

k:= i; запомнили номер

end;

max - наибольшее число, k - его номер

4. Цикл с предусловием WHILE

Если какое-то действие или несколько действий необходимо выполнить много раз, но заранее неизвестно сколько раз и это за­висит от какого-то условия, то тогда следует воспользоваться циклом с предусловием, имеющим вид:

WHILE <условие> DO <оператор>;

Конструкция читается: пока выполняется условие делать... Условие - это логическое выражение, истинность которого

проверяется в начале каждой итерации.

Оператор, следующий за ключевым словом DO называется телом цикла. На месте тела цикла может быть записан составной оператор BEGIN... END. В этом случае цикл с предусловием будет иметь вид:

WHILE <условие> DO

BEGIN

<операторы>

END;

Перед каждым новым выполнением тела цикла проверяется усло­вие и если оно истинно (TRUE), то выполняется тело цикла, а ина­че цикл заканчивается и выполняется команда, следующая за данной алгоритмической конструкцией.

Рассмотрим пример.

Составить программу для вычисления и вывода на печать таблицы значений функции y=a*x*x, x=5,6,...,N

program Function1;

var

y,a:real;

x,N:integer;

begin - начало тела главной программы

writeln;

writeln('<<<Введите N и а >>>');

writeln;

readln(N,a);

x:=5;

while x<N do

begin

y:=a*sqr(x);

Writeln(x,y); x:=x+1

end;

end.

5. Цикл с постусловием REPEAT

Рассмотренный выше цикл с предусловием устроен так,что про­верка условия производится до первой итерации (до первого выпол­нения тела цикла). Иногда это не соответствует логике алгоритма. Например,в тех случаях, когда проверка условия актуальна лишь после завершения предыдущего шага. Тогда нам идеально подходит цикл с постусловием REPEAT.

Оператор цикла REPEAT организует выполнение цикла, состоя­щего из любого числа операторов, с неизвестным заранее числом повторений. Тело цикла выполняется хотя бы один раз. Выход из цикла осуществляется при истинности (!) некоторого логического выражения.

Общий вид цикла с постусловием:

REPEAT

<оператор1>;

<оператор2>;

...

<операторN>;

UNTIL <условие>;

Операторы, записанные между ключевыми словами REPEAT и UN­TIL, составляют тело цикла. Так как слова RPEAT и UNTIL являются своеобразными операторными скобками, то точку с запятой перед словом UNTIL ставить не нужно. Тело цикла может быть пустым или содержать один или более операторов.

Условие, записанное после ключевого слова UNTIL, проверя­ется в конце каждой итерации (после выполнения тела цикла). Ус­ловие - это логическое значение, переменная или выражение с ло­гическим результатом. Но важно обратить внимание, что оно рабо­тает здесь не совсем так, как в цикле WHILE. Если в цикле WHILE подразумевается алгоритм "пока условие истинно, выполнять опера­торы тела цикла", то цикл REPEAT соответствует алгоритму "выпол­нять тело цикла, пока не станет истинным условие". Иными слова­ми, если условие является истинным (True), то выполнение цикла завершается. Если условие не выполняется (является ложным - Fal­se), то вновь выполняется тело цикла.

Иллюстрацией к вышесказанному может быть конструкция веч­ного цикла:

REPEAT UNTIL False;

Этот цикл пустой и никогда не прекращающийся. Он хорош только тогда, когда нужно заблокировать программу. Но вообще на совести программиста лежит выбор корректного условия, т.е. такого, кото­рое на каком-то шаге итерации станет False.

Рассмотрим пример программы с использованием цикла REPEAT.

program Function1;

var

y,a:real;

x,N:integer;

begin - начало тела главной программы

writeln;

writeln('<<<Введите N и а >>>');

writeln;

readln(N,a);

x:=5;

repeat

y:=a*sqr(x);

Writeln(x,y); x:=x+1

until x>N;

end.

Пр 2.

program MAX_repeat;

подключениебиблиотеки

varA,B:integer;

begin - началотелаглавнойпрограммы

writeln('<<< НАХОЖДЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ИЗ ДВУХ ЦЕЛЫХ ЧИСЕЛ >>>');

writeln;

writeln(' программа закончит работу, если оба числа равны 0');

writeln;

repeat начало цикла

write('Первое число =?'); readln(A);

write('Второечисло =? '); readln(B);

if A=B then writeln('Числаравны')

else

begin

write('Максимальное из двух чисел ');

if A>B then writeln(A)

else writeln(B)

end

until (A=0) and (B=0); конеццикла

end.

Данная программа будет выполняться до тех пор, пока оба введенных числа не станут равны 0. Вообще цикл REPEAT достаточ­но часто используется с целью многократного повторения выполне­ния программы с различными данными.