Главная Обратная связь

Дисциплины:






Алгоритмы циклической структуры



Циклом называют повторение одних и тех же действий (шагов). Последовательность действий, которые повторяются в цикле, называют телом цикла. Существует несколько типов алгоритмов циклической структуры. На рис. 2.1 изображен цикл с предусловием, а на рис. 2.2 - цикл с постусловием, которые называют условными циклическими алгоритмами. Нетрудно заметить, что эти циклы взаимозаменяемы и обладают некоторыми отличиями.

· в цикле с предусловием условие проверяется до тела цикла, в цикле с постусловием - после тела цикла;

· в цикле с постусловием тело цикла выполняется хотя бы один раз, в цикле с предусловием тело цикла может не выполниться ни разу;

· в цикле с предусловием проверяется условие продолжения цикла, в цикле с постусловием - условие выхода из цикла.

Рис. 2.1. Алгоритм циклической структуры с предусловием Рис. 2.2. Алгоритм циклической структуры с постусловием

При написании условных циклических алгоритмов следует помнить следующее. Во-первых, чтобы цикл имел шанс когда-нибудь закончиться, содержимое его тела должно обязательно влиять на условие цикла. Во-вторых, условие должно состоять из корректных выражений и значений, определенных еще до первого выполнения тела цикла.

Кроме того, существует так называемый безусловный циклический алгоритм (рис. 2.3), который удобно использовать, если известно, сколько раз необходимо выполнить тело цикла.

Рис. 2.3. Алгоритм циклической структуры без условия

Выполнение безусловного циклического алгоритма начинается с присвоения переменной i стартового значения in. Затем следует проверка, не превосходит ли переменная i конечное значение . Если превосходит, то цикл считается завершенным, и управление передается следующему за телом цикла оператору. В противном случае выполняется тело цикла, и переменная i меняет свое значение в соответствии с указанным шагомdi. Далее, снова производится проверка значения переменной i и алгоритм повторяется. Понятно, что безусловный циклический алгоритм можно заменить любым условным. Например, так как показано на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Условный циклический алгоритм с известным числом повторений

Отметим, что переменную i называют параметром цикла, так как это переменная, которая изменяется внутри цикла по определенному закону и влияет на его окончание.

Рассмотрим использование алгоритмов циклической структуры на конкретных примерах.

Вопрос №14

Константы и переменные. Типы переменных в Паскале

Типы переменных, используемых в Турбо Паскале, приводятся на рисунке:

 


Константы и переменные.

BYTE целое число от 0 до 255, занимает одну ячейку памяти (байт).
BOOLEAN логическое значение (байт, заполненный единицами, или нулями), true, или false.
WORD целое число от 0 до 65535, занимает два байта.
INTEGER целое число от –32768 до 32767, занимает два байта.
LONGINT целое число от –2147483648 до 2147483647, занимает четыре байта.
REAL число с дробной частью от 2.9*10-39.до 1.7*1038, может принимать и отрицательные значения, на экран выводится с точностью до 12-го знака после запятой, если результат какой либо операции с REAL меньше, чем 2.9*10-39, он трактуется как ноль. Переменная типа REAL занимает шесть байт.
DOUBLE число с дробной частью от 5.0*10-324.до.1.7*10308, может принимать и отрицательные значения, на экран выводится с точностью до 16-го знака после запятой ,если результат какой либо операции с DOUBLE меньше, чем 5.0*10-324, он трактуется как ноль. Переменная типа DOUBLE занимает восемь байт.
CHAR символ, буква, при отображении на экран выводится тот символ, код которого хранится в выводимой переменной типа CHAR, переменная занимает один байт.
STRING строка символов, на экран выводится как строка символов, коды которых хранятся в последовательности байт, занимаемой выводимой переменной типа STRING; в памяти занимает от 1 до 256 байт – по количеству символов в строке, плюс один байт, в котором хранится длина самой строки.

Переменной называют элемент программы, который предназначен для хранения, коррекции и передачи данных внутри программы. Все переменные программы в Турбо Паскаль должны быть объявлены в разделе описания переменных (см. далее).



Наряду с переменными в пограммах используются и константы. Константа - это идентификатор, обозначающий некоторую неизменную величину определенного типа. Константы, как и переменные, должны объявляться в соответствующем разделе программы.

В Турбо Паскаль применяется несколько стандартных видов констант:

  • Целочисленные константы. Могут быть определены посредством чисел, записанных в десятичном или шестнадцатиричном формате данных. Это число не должно содержать десятичной точки.
  • Вещественные константы. Могут быть определены числами, записанными в десятичном формате данных с использованием десятичной точки.
  • Символьные константы. Могут быть определены посредством некоторого символа (заключенного в апострофы).
  • Строковые константы. Могут быть определены последовательностью произвольных символов (заключенных в апострофы).
  • Типизированные константы. Представляют собой инициализиованные переменные, которые могут использоваться в программах наравне с обычными переменными. Каждой типизированной константе ставится в соответствие имя, тип и начальное значение. Например:

· year: integer = 2001;

· symb: char = '?';

money: real = 57.23;

 

Вопрос 15

Табулирование функций. Разработка алгоритмов со структурой вложенных циклов.

Табулирование функции - это вычисление значенй функции при изменении аргумента от некоторого начального значения до некоторого конечного значения с определенным шагом. Именно так составляются таблицы значений функций, отсюда и название - табулирование. Необходимость в табулировании возникает при решении достаточно широкого круга задач. Например, при численном решении нелинейных уравнений f(x) = 0, путем табулирования можно отделить (локализовать) корни уравнения, т.е. найти такие отрезки, на концах которых, функция имеет разные знаки. С помощью табулирования можно, хотя и очень грубо, найти минимум или максимум функции. Иногда случается так, что функция не имеет аналитического представления, а ее значения получаются в результате вычислений, что часто бывает при компьютерном моделировании различных процессов. Если такая функция будет использоваться в последующих расчетах (например, она должна быть проинтегрирована или продифференцирована и т.п.), то часто поступают следующим образом: вычисляют значения функции в нужном интервале изменения аргумента, т.е. составляют таблицу (табулируют), а затем по этой таблице строят каким-либо образом другую функцию, заданную аналитическим выражением (формулой). Необходимость в табулировании возникает также при построении графиков функции на экране компьютера. И т.д. и т.п.

Итак, пусть необходимо протабулировать функцию y(x)=exp(-x2) на интервале [-2, 2] с шагом 0.1. Поскольку программа должна многократно вычислять значения функции (одной и той же), то разумно составить циклический алгоритм. Для организации цикла можно использовать любой из циклических операторов (WHILE, REPEAT..UNTIL или FOR). В данной постановке задачи наиболее удобны два первых оператора, поскольку для оператора FOR необходимо еще предварительно вычислить количество шагов.

Ниже приведены две программы, которые используют операторы WHILE и REPEAT..UNTIL для органзцации цикла, а также блок-схемы соответствующих алгоритмов.

В программах используются следующие переменные: xmin и xmax - для указания диапазона (интервала) табулирования; dx - для указания шага табулирования; x и y - для арумента и значения функции, соответственно

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, внешний 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.

· Простейший — использовать оператор безусловного перехода goto для выхода в точку программы, непосредственно следующую за вложенным циклом. Этот вариант критикуется сторонниками структурного программирования, как и все конструкции, требующие использования goto. Некоторые языки программирования, например, Модула-2, просто, не имеют оператора безусловного перехода, и в них подобная конструкция невозможна.

· Альтернатива — использовать штатные средства завершения циклов, в случае необходимости устанавливая специальные флаги, требующие немедленного завершения обработки. Недостаток — усложнение кода, снижение производительности.

· Размещение вложенного цикла в процедуре. Идея состоит в том, чтобы всё действие, которое может потребоваться прервать досрочно, оформить в виде отдельной процедуры, и для досрочного завершения использовать оператор выхода из процедуры (если такой есть в языке программирования). В языке Си, например, можно построить функцию с вложенным циклом, а выход из неё организовать с помощью оператора return. Недостаток — выделение фрагмента кода в процедуру не всегда логически обосновано, и не все языки имеют штатные средства досрочного завершения процедур.

· Воспользоваться механизмом генерации и обработки исключений (исключительных ситуаций), который имеется сейчас в большинстве языках высокого уровня. В этом случае в нештатной ситуации код во вложенном цикле возбуждает исключение, а блок обработки исключений, в который помещён весь вложенный цикл, перехватывает и обрабатывает его. Недостаток — реализация механизма обработки исключений в большинстве случаев такова, что скорость работы программы уменьшается. Правда, в современных условиях это не особенно важно: практически потеря производительности столь мала, что имеет значение лишь для очень немногих приложений.

· Наконец, существуют специальные языковые средства для выхода из вложенных циклов. Так, в языке Ада программист может пометить цикл (верхний уровень вложенного цикла) меткой, и в команде досрочного завершения цикла указать эту метку. Выход произойдёт не из текущего цикла, а из всех вложенных циклов до помеченного, включительно[2]. ЯзыкPHP предоставляет возможность указать число прерываемых циклов после команды break — так break 2 прервёт сам цикл и вышестоящий над ним, а break 1 эквивалентно простой записи команды break[3].

 

Вопрос №16

Поиск минимума и максимума функций.

……

Вопрос №17

Массивы. Образование одномерных массивов. Обработка одномерных массивов.

Массив – однородная совокупность элементов





sdamzavas.net - 2020 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...