Возможны случаи, когда внутри тела цикла необходимо повторять некоторую последовательность операторов, т. е. организовать внутренний цикл. Такая структура получила название цикла в цикле или вложенных циклов. Глубина вложения циклов (то есть количество вложенных друг в друга циклов) может быть различной.
При использовании такой структуры для экономии машинного времени необходимо выносить из внутреннего цикла во внешний все операторы, которые не зависят от параметра внутреннего цикла. Пример вложенных цикловдля
Вычислить сумму элементов заданной матрицы А(5,3).
нц для i от 1 до 5 нц для j от 1 до 3 S:=S+A[i,j] кц кц
Пример вложенных цикловпока
Вычислить произведение тех элементов заданной матрицы A(10,10), которые расположены на пересечении четных строк и четных столбцов.
i:=2; P:=1 нц пока i 10.06.2016. 7.4. В какой форме записываются алгоритмы? 7.5. Что такое словесный способ записи алгоритмов? 7.6. Что такое графический способ записи алгоритмов?
к задачам из плаката «Выбери свой университет» в школах Москвы
Если телом цикла является циклическая структура, то такие циклы называют вложенными или сложными. Цикл, содержащий в себе другой цикл, называют внешним. Цикл, содержащийся в теле другого цикла, называют внутренним.
Внутренний и внешний циклы могут быть любыми из трех рассмотренных видов: циклами с параметром, циклами с предусловием, циклами с постусловием. При построении вложенных циклов необходимо соблюдать следующее дополнительное условие: все операторы внутреннего цикла должны полностью лежать в теле внешнего цикла, циклы ни в коем случае не могут пересекаться.
Сложные циклы условно разбивают на уровни вложенности. Ниже представлена структура вложенных циклов с параметром, для которой: внешний цикл 1 имеет уровень 0, внутренний цикл 2 – уровень 1, внутренний цикл 3 – уровень 2.
Рисунок 3 – Схема алгоритма с вложенными циклами
На рис. 3 изображен цикл с параметром. Но все изложенное относится и к тем случаям, когда для организации циклов используются другие виды циклических структур: цикл с предусловием или цикл с постусловием.
Рассмотрим конкретную задачу, требующую для своего решения организации вложенных циклов. Такой задачей является задача табулирования функции нескольких переменных.
Рисунок 4 – Схема алгоритма к примеру 3
Алгоритм решения поставленной задачи, выполненный с применением цикла с параметром, представлен на рис. 4. Программа, соответствующая этому алгоритму, представлена в листинге 3.
Изучение условной логики с операторами ветви и цикла
В этом руководстве объясняется, как написать код, который позволяет проверить переменные и изменить путь выполнения на основе этих переменных. Вы напишете код C# и сможете просмотреть результаты его компиляции и выполнения. Это руководство содержит ряд уроков, в которых рассматриваются конструкции ветвления и циклов в C#. В рамках этих занятий вы ознакомитесь с основами языка C#.
Предварительные требования
Принятие решений с помощью оператора if
Создайте каталог с именем branches-tutorial. Сделайте его текущим, выполнив следующую команду:
Эти неявные директивы global using включают наиболее распространенные пространства имен для соответствующего типа проектов.
Введите dotnet run еще раз. Так как ответ меньше 10, никакие данные не выводятся. Проверяемое условие имеет значение false. У вас еще нет кода для выполнения, так как вы написали только одну из возможных ветвей для оператора if — ветвь true.
Вероятнее всего, при изучении C# (как и любого другого языка программирования) вы будете допускать ошибки в коде. Компилятор найдет ошибки и сообщит о них. Внимательно просмотрите выходные данные ошибки и код, вызвавший ошибку. Как правило, сведения о причине ошибки можно найти в сообщении об ошибке компилятора.
Объединение операторов if и else
Отступы под операторами if и else предназначены только для удобства чтения. В языке C# необязательно ставить отступы или пробелы. Операторы после ключевого слова if или else будут выполняться на основе условия. Во всех строках в примерах кода, представленных в этом руководстве, отступы традиционно соответствуют потоку управления операторов.
Все примеры кода в следующих разделах руководства содержат фигурные скобки в соответствии с принятой практикой.
Можно проверить более сложные условия. Добавьте следующий код после написанного кода:
// запускает комментарий в C#. Комментарии — это любой текст, который должен быть сохранен в исходном коде, но не должен выполняться как код. Компилятор не создает исполняемый код из комментариев.
Использование циклов для повторения операций
В этом разделе циклы используются для повторения операторов. Добавьте следующий код после вызова ExploreIf :
Напишите такой код, при выполнении которого значение условия цикла while изменится на false. В противном случае будет создан бесконечный цикл, в котором выполнение программы никогда не закончится. Это не показано в примере, так как нужно принудительно закрыть программу, нажав клавиши CTRL+C, или другим способом.
Работа с циклом for
Цикл for широко используется в C#. Выполните этот код:
Средняя часть — для условия: index объявляет, что этот цикл for продолжает выполняться, пока значение счетчика меньше 10.
Поэкспериментируйте. Попробуйте использовать следующие варианты.
По окончании попробуйте самостоятельно написать код, чтобы применить полученные знания.
Создание вложенных циклов
Один цикл for может создавать строки:
Другой цикл может создавать столбцы:
Можно вложить один цикл внутрь другого для формирования пар:
Объединение ветвей и циклов
Теперь, когда вы ознакомились с оператором if и конструкциями цикла на языке C#, попытайтесь написать код C# для поиска суммы всех целых чисел от 1 до 20, которые делятся на 3. Вот несколько подсказок:
Попробуйте самостоятельно. Затем проверьте результат. Вы должны получить ответ «63». Один из возможных ответов можно увидеть в полном примере кода в GitHub.
Вы ознакомились с руководством по ветвям и циклам.
Теперь вы можете перейти к ознакомлению с руководством Массивы и коллекции в своей среде разработки.
Дополнительные сведения об этих понятиях см. в следующих статьях:
Когда на каждый шаг цикла необходимо выполнять некоторый набор инструкций другого цикла, применяется структура вложенных циклов. По отношению друг к другу эти циклы называются внешним и вложенным. Если условия циклов зависят от значения счетчиков, то создаются два счетчика: один для внешнего цикла, а другой для вложенного. При этом, значение счетчика вложенного цикла должно обнуляться (или получать значение по умолчанию) на каждом шаге внешнего цикла. Рассмотрим простой пример. Задача 1. Вывести таблицу Пифагора (таблицу умножения в форме матрицы).
Блок-схема Матричный вывод используется довольно часто, особенно для массивов. Матрица представляет собой прямоугольную таблицу. Данные в ней распределяются по строкам и столбцам. Строки матрицы перебирает внешний цикл, а элементы столбцов – вложенный. После завершения работы вложенного цикла, когда вывод значений элементов строки во вложенном цикле завершен, осуществляется переход на новую строку. В python для этого используется функция print() без аргументов. Приведем пример вложенных циклов в программе с черепахой. Задача 2. Составить программу рисования по окружности 12 шестиугольников так, чтобы одна из вершин шестиугольника была обращена к центру окружности, а две другие, смежные с ней, касались шестиугольников по соседству. Заливку шестиугольников выполнить случайными цветами. Сторону шестиугольника d ввести с клавиатуры.
Многократная вложенность
В принципе, количество вложенных друг в друга циклов может быть неограниченно большим. Но на практике, количество вложенных циклов редко превосходит 4. Также, как и в случае с условной инструкцией, глубокую вложенность цикловых инструкций следует избегать, так как это увеличивает сложность алгоритма и значительно усложняет его читаемость. Рассмотрим наглядно многократную вложенность на примере программы в которой черепаха мостит плитку по всей площади холста. Задача 3. Составить программу мощения черепахой квадратной плитки по всей площади холста. Цвет плитки определить случайным образом. Длину стороны плитки d ввести с клавиатуры.
Возможный вывод d = 50 Основную часть программы (мощения одного ряда) с небольшими изменениями мы взяли из предыдущей программы. Третий (внешний) цикл нам нужен для того, чтобы подготовить (сместить на нужную позицию) черепаху для рисования следующего ряда ниже. Количество плиток по горизонтали и вертикали определяется делением ширины (или высоты) окна на длину стороны квадрата ( d ). Аналогично осуществляется мощение другими геометрическими фигурами. Обратите внимание, что вложенный цикл фактически выполняет одни и те же инструкции. Такой код рекомендуется выносить из основной программы в функцию. С этим понятием мы познакомимся позднее.
Вывод по образцу
Следует сказать, что условие вложенного цикла может зависеть от изменения переменных во внешнем цикле, например счетчика. Это может сделать программу более эффективной по количеству выполняемых шагов цикла и, возможно, избавиться от использования условной инструкции в теле цикла. Рассмотрим пример задачи, в которой реализуется такой подход. Задача 4. Вывести на экран треугольник с помощью символа ‘*’ по образцу:
Символьная длина нижней стороны вводится с клавиатуры.
Вывод при n = 10 см. выше. Обратите внимание, что на каждом шаге внешнего цикла значение переменной i увеличивается, а значит будет увеличиваться количество шагов вложенного цикла, поскольку изменение переменной j поставлено в зависимость от изменения переменной i (стр. 6). Аналогично выводятся образцы с числами. Задача 5. Вывести на экран числовой треугольник по образцу:
Поскольку аргумент width не может иметь нулевое значение, первую строку мы должны будем пропустить. Наконец, существует и третий вариант, когда во вложенном цикле вывод того или иного символа можно производить по результатам работы условной инструкции. Приведем пример программы с условной инструкцией в теле вложенного цикла. Задача 6. Вывести на экран матрицу по образцу:
Когда на каждый шаг цикла необходимо выполнять некоторый набор инструкций другого цикла, применяется структура вложенных циклов. По отношению друг к другу эти циклы называются внешним и вложенным. Если условия циклов зависят от значения счетчиков, то создаются два счетчика: один для внешнего цикла, а другой для вложенного. При этом, значение счетчика вложенного цикла должно обнуляться (или получать значение по умолчанию) на каждом шаге внешнего цикла. Рассмотрим простой пример. Задача 1. Вывести таблицу Пифагора (таблицу умножения в форме матрицы).
Блок-схема Матричный вывод используется довольно часто, особенно для массивов. Матрица представляет собой прямоугольную таблицу. Данные в ней распределяются по строкам и столбцам. Строки матрицы перебирает внешний цикл, а элементы столбцов – вложенный. После завершения работы вложенного цикла, когда вывод значений элементов строки во вложенном цикле завершен, осуществляется переход на новую строку. Приведем пример вложенных циклов в программе с черепахой. Задача 2. Составить программу рисования по окружности 12 шестиугольников так, чтобы одна из вершин шестиугольника была обращена к центру окружности, а две другие, смежные с ней, касались шестиугольников по соседству. Заливку шестиугольников выполнить случайными цветами. Сторону шестиугольника d ввести с клавиатуры.
Многократная вложенность
В принципе, количество вложенных друг в друга циклов может быть неограниченно большим. Но на практике, количество вложенных циклов редко превосходит 4. Также, как и в случае с условной инструкцией, глубокую вложенность цикловых инструкций следует избегать, так как это увеличивает сложность алгоритма и значительно усложняет его читаемость. Рассмотрим наглядно многократную вложенность на примере программы в которой черепаха мостит плитку по всей площади холста. Задача 3. Составить программу мощения черепахой квадратной плитки по всей площади холста. Цвет плитки определить случайным образом. Длину стороны плитки d ввести с клавиатуры.
Возможный вывод d = 50 Основную часть программы (мощения одного ряда) с небольшими изменениями мы взяли из предыдущей программы. Третий (внешний) цикл нам нужен для того, чтобы подготовить (сместить на нужную позицию) черепаху для рисования следующего ряда ниже. Количество плиток по горизонтали и вертикали определяется делением ширины (или высоты) окна на длину стороны квадрата ( d ). Аналогично осуществляется мощение другими геометрическими фигурами. Обратите внимание, что вложенный цикл фактически выполняет одни и те же инструкции. Такой код рекомендуется выносить из основной программы в функцию. С этим понятием мы познакомимся позднее.
Вывод по образцу
Следует сказать, что условие вложенного цикла может зависеть от изменения переменных во внешнем цикле, например счетчика. Это может сделать программу более эффективной по количеству выполняемых шагов цикла и, возможно, избавиться от использования условной инструкции в теле цикла. Рассмотрим пример задачи, в которой реализуется такой подход. Задача 4. Вывести на экран треугольник с помощью символа ‘*’ по образцу:
Символьная длина нижней стороны вводится с клавиатуры.
Вывод при n = 10 см. выше. Обратите внимание, что на каждом шаге внешнего цикла значение переменной i увеличивается, а значит будет увеличиваться количество шагов вложенного цикла, поскольку изменение переменной j поставлено в зависимость от изменения переменной i (стр. 6). Аналогично выводятся образцы с числами. Задача 5. Вывести на экран числовой треугольник по образцу:
Вывод при n = 10 см. выше. Существует и другой вариант, когда во вложенном цикле вывод того или иного символа можно производить по результатам работы условной инструкции. Приведем пример программы с условной инструкцией в теле вложенного цикла. Задача 6. Вывести на экран матрицу по образцу:
