Поняття циклу

Лабораторна робота № 2

ЦИКЛ З ЛІЧИЛЬНИКОМ

Мета роботи

Отримати практичні навики програмування в середовищі об’єктно орієнтованого програмування Visual Basic та навчитися розв'я­зувати задачі з циклічними обчислювальними процесами, зокрема з оператором циклу з лічильником.

Загальнотеоретичні положення

Поняття циклу

Існує множина задач, з якими комп'ютери впораються набагато краще за людей. У програмуванні постійно виникають задачі, які потребують для свого розв'язання багаторазового повторення однієї й тієї ж послідовності дій чи одноманітної обробки однорідних об'ємів інформації. Алгоритм розв'язання багатьох задач є циклічним, тоб­то для досягнення результату визначена послідовність дій повинна бути виконана декілька раз. Наприклад, програма контролю знань задає питання, приймає відповідь, додає оцінку за відповідь до суми балів, потім повторює ці дії ще і ще раз до тих пір, поки не буде отримана відповідь на всі питання. Дійсно, сьогодні виникає багато складних запитань, які може розв'язати тільки комп'ютер.

Який середній прибуток на душу населення в Україні? Яка се­редня тривалість життя в регіоні? Які показники товарообміну? У комп'ютерних програмах, які виконують обробку дуже великого обсягу інформації, використовують оператори, що багаторазово повторюють однакові дії - цикли. Наприклад, для того щоб знайти прізвище людини у списку, необхідно перевірити перше прізвище списку, потім друге, третє і т. д. до тих пір, поки не буде знайдено необхідне прізвище або не буде досягнуто кінця списку. Якщо об­числювальний процес містить багаторазові обчислення за одними й тими самими математичними залежностями, але для різних зна­чень початкових величин (змінних), його називають циклічним. Ба­гаторазово повторювані ділянки обчислення називають циклами, а змінні, які змінюються в циклі,- змінними циклу. Алгоритм циклічної структури в загальному вигляді має вміщувати:

1) підготовку циклу: задавання початкових значень змінних цик­лу перед першим його виконанням;

2) тіло циклу: дії, що повторюються в циклі для різних значень змінних циклу;

3) модифікацію: зміна значень змінних циклу перед кожним но­вим його повторенням;

4) управління циклом: перевірка умов продовження (або закін­чення) циклу та перехід до початку тіла циклу, якщо виконується умова продовження циклу (або вихід з циклу після його закінчен­ня). На рис.1 показано загальний вигляд циклічного алгоритму.

 

 

 

2. Оператори циклів. Оператор циклу з параметром

Visual Basic має різні оператори, за допомогою яких можна запрограмувати повторювані фрагменти програми. Цикли поді­ляють на цикли з заданою кількістю повторень та цикли з зазда­легідь не відомою кількістю повторень. Цикли першого типу на­зивають також циклами з лічильником. Число повторень тіла циклу в цьому випадку рахується за допомогою спеціальної змінної (лічильника), для якої відомі початкові та кінцеві (порогові) зна­чення, а також крок зміни. Управління циклом виконується за допомогою порівняння поточних значень лічильника з заданим порогом. Змінну лічильника часто називають параметром циклу, а сам цикл - циклом з параметром.

Для схематичного зображення циклу з параметром використо­вують спеціальний блок заголовка циклу (блок модифікації), все­редині якого вказують закон зміни параметра циклу. Конфігура­цію блоку та загальну схему циклічного алгоритму в цьому ви­падку показано на рис. 2.

 

Рис. 2. Циклічний алгоритм з лічильником

На схемі: вхід 1 у блок і - початковий вхід у цикл; вхід 2 - вхід у цикл при його наступному повторенні; вихід 3 - вихід з циклу по його закінченню.

Прикладом циклу з параметром може слугувати задача обчис­лення значення функції у=f(х) від цілочисельного аргументу. За­кон зміни х від х_п до х_к з кроком ∆х (де х_п, х_к, ∆х - цілі числа, х_п це х початкове, х_к - х кінцеве) можна показати у вигляді х= х_п, х_к, ∆х. Змінна х є параметром циклу. Цикл виконується для значень х= х_п, х_п + ∆х, х_п +2 ∆х,…, х_к. Блок модифікації містить у собі підготовку циклу (х:= х_n), модифікацію значення параметра циклу(х:= х + ∆х) управління циклом(x≤ х_к). Схему алгоритму наведено на рис.3.

Для програмування циклів з відомою кількістю повторень слід користуватися оператором циклу з лічильником. Цей опера­тор передбачає повторне виконання деяких (інших) операторів з одночасною зміною значення керуючої змінної (лічильника, або параметру циклу) за правилом арифметичної прогресії.

Оператор циклу з лічильником має такий синтаксис:

For лічильник = поч. знач. То кінц. знач. [ Step крок ]

оператори

Next параметр циклу

Тут For (для), То (до), Step (крок), Next (наступний) зарезервовані (службові) слова;

лічильник - змінна будь-якого числового типу;

поч. знач., кінц. знач. - скалярні вирази того ж типу, що й параметр циклу;

оператори - будь-які оператори мови Visual Basic.

Наприклад:

For і = 1 То 15

s = s*2

Next і

Оператор s = s*2 виконується у циклі For для кожного значення змінної і (лічильника), починаючи зі значення 1 (початкового вира­зу) до значення 15 (кінцевого виразу) включно.

При використанні у циклі службового слова Step значення лічильника змінюється на величину крок (збільшується, якщо крок має позитивне значення або зменшується, якщо крок - від'ємна величина). За замовченням (коли службове слово Step відсутнє) лічильник збільшується на 1 (одиницю).

При програмуванні циклів з параметром необхідно пам'ятати такі правила організації циклу:

1) параметр циклу, початкове та кінцеве значення повинні бути однакового типу. їх тип може бути будь-яким числовим. Рекомен­дується використовувати тип Integer або Variant;

2) не рекомендується змінювати всередині (в тілі) циклу значен­ня лічильника, початкового та кінцевого виразів циклу - це може призвести до невизначеності дії циклу;

3) заборонено входити в цикл за допомогою оператора goto,минаючи оператор For,так як значення параметра циклу, а також початкового та кінцевого виразів будуть не визначеними;

4) цикл не виконується зовсім, якщо початковий вираз більший (при від'ємному кроці - менший) за кінцевий;

5) після закінчення виконання циклу значення параметра циклу не визначене та не може бути безпосередньо використане у подаль­ших обчисленнях;

8) із циклу можна вийти до його закінчення за допомогою опе­ратора goto або, Exit For. Тоді останнє значення параметра циклу зберігається.

Розглянемо приклад підпрограми обчислення факторіалу чис­ла п. Для цього слід послідовно перемножити всі числа від 1 до п. Більш компактно такі обчислення реалізуються за допомогою опе­ратора циклу.