while (counter < 5).
Рассмотренный пример еще раз показывает, что возможности языка C++ позволяют решить одну и ту же задачу множеством способов. Листинг 7.11 приведен скорее для иллюстрации гибкости возможностей C++, поскольку ни один опытный программист не будет использовать цикл for подобным образом. Тем не менее можно опустить даже все три параметра цикла for, а для управления циклом использовать операторы break и continue. Пример использования конструкции for без параметров приведен в листинге 7.12.
Листинг 7.12. Использование оператора for без параметров
1: //Листинг 7.12.
2: // Использование оператора for без параметров
3:
4: #include <iostream.h>
5:
6: int nain()
7: {
8: int counter=0; ,// установка начального значения счетчика
9: int max;
10: cout << " How many hellos?";
11: cin >> max;
12: for (;;) // задание бесконечного цикла
13: {
14: if (counter < max) // проверка значения
15: {
16: cout << "Hello!n";
17: counter++; // приращение значения счетчика
18: }
19: else
20: break;
21: }
22: return 0;
23: }
Результат:
How many hellos?
Hello!
Hello!
Hello!
Анализ: В этом примере набор параметров оператора for максимально минимизирован. Опущены все три параметра — инициализация, условие и операция. Начальное значение счетчика присваивается в строке 8 еще до начала работы цикла. Условие продолжения цикла также проверяется в отдельной строке (строка 14), и, если оно истинно, выполняется операция тела цикла, после чего в строке 17 увеличивается значение счетчика. Если условие не выполняется, оператор break в строке 20 прерывает выполнение цикла.
Несмотря на то что рассмотренная программа выглядит достаточно нелепо, встречаются ситуации, когда конструкции for(;;) и while(true) оказываются просто необходимыми. Более полезный пример использования таких конструкций будет приведен далее в этой главе после рассмотрения оператора switch.
Использование пустых циклов for
Поскольку синтаксис оператора for позволяет использовать при его описании цикла достаточно сложные конструкции, необходимость в теле цикла иногда вообще отпадает. Это означает, что тело цикла будет состоять из пустой строки, заканчивающейся символом точки с запятой (;). Данный символ можно размещать в одной строке с оператором for. Пример пустого цикла приведен в листинге 7.13.
Листинг 7.13. Использование оператора for для организации пустого цикла
1: // Листинг 7.13.
2: // Использование оператора for
3: // для организации "пустого" цикла
4:
5: #include <iostream.h>
6: int main()
7: {
8: for (int i = 0; i<5; cout << "i: " << i++ << endl)
9: ;
10: return 0;
11: }
Результат:
i: 0
i: 1
i: 2
i: 3
i: 4
Анализ: Оператор for в строке 8 содержит все три параметра. Инициализация в данном случае состоит из описания переменной i и присвоения ей значения 0. Затем проверяется условие i<5, и, если оно выполняется, в третьей части оператора for значение переменной выводится на экран и увеличивается на единицу.
Поскольку все необходимые операции выполняются в самом операторе for, тело цикла можно оставить пустым. Такой вариант нельзя назвать оптимальным, так как запись в одной строке большого количества операций значительно усложняет восприятие программы. Правильнее было бы записать этот цикл таким образом:
8: for (int i = 0; i<5; i++)
9: cout << "i: " << i << endl;
Оба варианта записи равноценны, однако второй вариант гораздо читабельнее и понятнее.
Вложенные циклы
Цикл, организованный в теле другого цикла, называют вложенным. В этом случае внутренний цикл полностью выполняется на каждой итерации внешнего цикла. Листинг 7.14 демонстрирует заполнение элементов матрицы с помощью вложенного цикла.
Листинг 7.14. Вложенные циклы
1: // Листинг 7.14.
2: // Вложенные циклы с оператором for
3:
4: #include <iostream.h>
5:
6: int main()
7: {
8: int rows, columns;
9: char theChar;
10: cout << "How many rows? ";
11: cin >> rows;
12: cout << "How many columns? ";
13: cin >> columns;
14: cout << "What character? ";
15; cin >> theChar;
16: for (int i = 0; i<rows; i++)
17: {
18: for (int j = 0; j<columns; j++)
19: cout << theChar;
20: cout << "n";
21: }
22; return 0;
23: }
Результат:
How many rows? 4
How many columns? 12
What character? x
xxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxx
xxxxxxxxxxxx
Анализ: В начале программы пользователю предлагается ввести количество строк и столбцов матрицы, а также символ, которым будет заполняться матрица. В строке 16 задается начальное значение переменной i, после чего начинается выполнение тела внешнего цикла.
В первой строке тела внешнего цикла (строка 18) инициализируется еще один цикл. Переменной j присваивается значение 0 и начинается выполнение тела внутреннего цикла. В строке 19 символ, введенный при начале работы программы, выводится на экран. На этом первая итерация внутреннего цикла заканчивается. Вывод одной строки матрицы продолжается до тех пор, пока выполняется условие внутреннего цикла (j<columns). Как только значение переменной j становится равным значению columns, выполнение внутреннего цикла прекращается.
После вывода на экран строки матрицы (12 символов "x") управление передается в строку 20 и выводится символ новой строки. После этого проверяется условие внешнего цикла (i<rows) и, если оно справедливо, выполняется следующая итерация.
Обратите внимание: во второй итерации внешнего цикла внутренний цикл начинает выполняться с начала. Переменной j присваивается нулевое значение, что позволяет повторно выполнить все итерации внутреннего цикла.
Основная идея вложенных циклов состоит в том, что на каждой итерации внешнего цикла внутренний цикл выполняется полностью. Таким образом, результат выполнения данной программы будет следующим: заданный символ выводится для каждой строки столько раз, сколько указано в переменной columns, а количество выводимых строк определяется переменной rows.
Область видимости переменных-счетчиков циклов for
До недавнего времени область видимости переменных, описанных в цикле for, распространялась на весь текущий блок. Согласно новому стандарту, установленному ANSI, область видимости переменных, описанных в таком цикле, должна распространяться только на тело цикла. Следует заметить, что, несмотря на внесенные изменения, многие компиляторы продолжают поддерживать только старый стандарт. Набрав приведенный ниже фрагмент программного кода, можно проверить свой компилятор на соответствие новому стандарту.
#include <iostream.h>
int main()
{
// Проверка области видимости переменной i
for (int i = 0; i<5; i++)
{
cout << "i: " << i << endl;
}
i = 7; // i находится за пределами области видимости
return 0;
}
Если такая программа будет компилироваться без ошибок, значит, ваш компилятор еще не поддерживает нового стандарта ANSI.
Компиляторы, соответствующие новому стандарту, должны сгенерировать сообщение об ошибке для выражения i = 7. После внесения некоторых изменений программа будет восприниматься всеми компиляторами без ошибок.
#include <iostream.h>
int main()
{
int i; //объявление переменной за пределами цикла
for (int i = 0; i<5; i++)
{
cout << "i: " << i << endl;
}
i = 7; // теперь переменная i будет корректно восприниматься всеми компиляторами return 0;
}
Обобщение сведений о циклах
На занятии 5 рассматривался пример построения ряда чисел Фибоначчи с использованием рекурсивного алгоритма. Напомним, что этот ряд начинается числами 1, 1, 2, 3, а все последующие его члены являются суммой двух предыдущих.
1,1,2,3,5,8,13,21,34...
Таким образом, n-й член ряда Фибоначчи вычисляется сложением (rt-l)-TO и (n-2)-го членов. Рассмотрим вариант решения этой задачи с помощью циклов (листинг 7.15).
Листинг 7.15. Нахождение n-го члена ряда Фибоначчи с помощью цикла
1: // Листинг 7.15.
2: // Нахождение n-ro члена ряда Фибоначчи
3: // с помощью цикла
4:
5: #include <iostream.h>
6:
7:
8: int fib(int position);
9:
10: int main()
11: {
12: int answer, position;
13: cout << "Which position? ";
14: cin >> position;
15: cout << "n";
16:
17: answer = fib(position);
