Глава 5.1. Повторения (цикли)
В настоящата глава ще се запознаем с конструкциите за повторение на група команди, известни в програмирането с понятието "цикли". Ще напишем няколко цикъла с използване на оператора for в класическата му форма. Накрая ще решим няколко практически задачи, изискващи повторение на поредица от действия, като използваме цикли.
Видео
Повторения на блокове код (for цикъл)
В програмирането често пъти се налага да изпълним блок с команди няколко пъти. За целта се използват т.нар. цикли. Нека разгледаме един пример за for цикъл, който преминава последователно през числата от 1 до 10 и ги отпечатва:
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
cout << "i = " << i << endl;
}
Може да тествате примера онлайн: https://repl.it/@vncpetrov/ForLoopExample.
Цикълът започва с оператора for и преминава през всички стойности за дадена променлива в определен интервал, например всички числа от 1 до 10 включително, и за всяка стойност изпълнява поредица от команди.
В декларацията на цикъла трябва да се зададе начална стойност и крайна стойност. Тялото на цикъла обикновено се огражда с къдрави скоби { } и представлява блок с една или няколко команди. На фигурата по-долу е показана структурата на един for цикъл:
Целта на цикъла е да се премине последователно през числата 1, 2, 3, …, n и за всяко от тях да се изпълни някакво действие. В примера по-горе създаваме локалната променливата i с начална стойност 1 (int i = 1) и увеличаваме стойността на променливата с 1 (i++) всеки път, когато кодът между къдравите скоби се изпълни. Цикълът се повтаря, докато условието i <= 10 е изпълнено (true). Всяко от тези повторения се нарича "итерация". В примера по-горе променливата i приема стойности от 1 до 10 включително и в тялото на цикъла се отпечатва текущата стойност.
Пример: числа от 1 до 100
Да се напише програма, която печата числата от 1 до 100. Програмата не приема вход и отпечатва числата от 1 до 100 едно след друго, по едно на ред.
Насоки и подсказки
Можем да решим задачата с for цикъл , с който преминаваме с променливата i през числата от 1 до 100 и ги отпечатваме в тялото на цикъла:
Стартираме програмата с [Ctrl + F5] и я тестваме:
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#0.
Трябва да получите 100 точки (напълно коректно решение).
Code Snippet за for цикъл във Visual Studio
Когато програмираме, често се налага да пишем цикли. Затова в повечето среди за разработка (IDE) има шаблони за код (code snippets) за писане на цикли. Един такъв шаблон е шаблонът за for цикъл във Visual Studio. Напишете for в редактора за C++ код във Visual Studio и натиснете един пъти [Tab]. Visual Studio ще разгъне за вас шаблон и ще напише цялостен for цикъл:
Опитайте сами, за да усвоите умението да ползвате шаблона за код за for цикъл във Visual Studio.
Пример: числа до 1000, завършващи на 7
Да се напише програма, която намира всички числа в интервала [1 … 1000], които завършват на 7.
Насоки и подсказки
Задачата можем да решим като комбинираме for цикъл за преминаваме през числата от 1 до 1000 и проверка за всяко число дали завършва на 7. Има и други решения, разбира се, но нека решим задачата чрез завъртане на цикъл + проверка:
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#1.
Пример: всички латински букви
Да се напише програма, която отпечатва буквите от латинската азбука: a, b, c, …, z.
Насоки и подсказки
Символите в C++ биват запазени в паметта като числа. За конвертирането им от число в символ и обратно се използва така наречената ASCII таблица. Например символът а (малко "а") се запазва в компютърната памет като числото 97, а z (малко "z") - като 122. Това означава, че можем да създадем цикъл, който използва тип данни char, и да променяме символа, като увеличаваме числото, което му съответства:
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#2.
Пример: събиране на числа
Да се напише програма, която въвежда n цели числа и ги събира.
- От първия ред на входа се въвежда броят числа
n. - От следващите
nреда се въвежда по едно число. - Числата се събират и накрая се отпечатва резултатът.
Примерен вход и изход
| Вход | Изход | Вход | Изход |
|---|---|---|---|
| 2 10 20 |
30 | 1 999 |
999 |
| 3 -10 -20 -30 |
-60 | 0 | 0 |
Насоки и подсказки
Можем да решим задачата за събиране на числа по следния начин:
- Четем входното число
nот конзолата. - Започваме първоначално със сбор
sum = 0. - Създаваме цикъл от 0 до
n. На всяка итерация от цикъла четем числоnumи го добавяме към суматаsum. - Накрая отпечатваме полученият сбор
sum.
Ето и сорс код на описаната идея:
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#3.
Пример: най-голямо число
Да се напише програма, която въвежда n цели числа (n > 0), намира и отпечатва най-голямото измежду тях. На първия ред на входа се въвежда броят числа n. След това се въвеждат самите числа, по едно на ред. Примери:
Примерен вход и изход
| Вход | Изход | Вход | Изход |
|---|---|---|---|
| 2 100 99 |
100 | 4 45 -20 7 99 |
99 |
| 3 -10 20 -30 |
20 | 2 -1 -2 |
-1 |
Насоки и подсказки
Можем да решим задачата за най-голямо число по следния начин:
- Въвеждат се броят числа
n. - Ще прочетем първото число отделно и ще инициализираме променливата
maxсъс стойността му, за да можем да сравняваме следващите числа с нея. - Създаваме цикъл започващ от 1 (за да прескочим първото число, което прочетохме отделно) до
n. - На всяка стъпка прочитаме число и проверяваме дали то е по-голямо от последното открито най-голямо (т.е. променливата
max) и ако е - запазваме стойността му в променливатаmax. - Накрая отпечатваме променливата, в която пазим най-голямото число.
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#4.
Пример: най-малко число
Да се напише програма, която въвежда n цели числа (n > 0) и намира най-малкото измежду тях. Първо се въвежда броя числа n, след тях още n числа по едно на ред.
Примерен вход и изход
| Вход | Изход |
|---|---|
| 2 100 99 |
99 |
| 3 -10 20 -30 |
-30 |
| 4 45 -20 7 99 |
-20 |
Насоки и подсказки
Задачата е абсолютно аналогична с предходната, само че с различен знак за проверка:
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#5.
Пример: ляв и дясен сбор
Да се напише програма, която въвежда 2 * n цели числа и проверява дали сборът на първите n числа (ляв сбор) е равен на сбора на вторите n числа (десен сбор). При равенство се отпечатва "Yes" + сбора, иначе се отпечатва "No" + разликата. Разликата се изчислява, като положително число (по абсолютна стойност). Форматът на изхода трябва да е като в примерите по-долу.
Примерен вход и изход
| Вход | Изход | Вход | Изход |
|---|---|---|---|
| 2 10 90 60 40 |
Yes, sum = 100 | 2 90 9 50 50 |
No, diff = 1 |
Насоки и подсказки
Първо въвеждаме числото n, след това първите n числа (лявата половина) и ги събираме. Продължаваме с въвеждането на още n числа (дясната половина) и намираме и техния сбор. Изчисляваме разликата между намерените сборове по абсолютна стойност: abs(leftSum - rightSum). Ако разликата е 0, отпечатваме "Yes, sum = " + сбора, в противен случай - отпечатваме "No, diff = " + разликата:
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#6.
Пример: четен / нечетен сбор
Да се напише програма, която въвежда n цели числа и проверява дали сборът на числата на четни позиции е равен на сбора на числата на нечетни позиции. При равенство отпечатва "Yes" + сбора, в противен случай отпечатва "No" + разликата. Разликата се изчислява по абсолютна стойност. Форматът на изхода трябва да е като в примерите по-долу.
Примерен вход и изход
| Вход | Изход |
|---|---|
| 4 10 50 60 20 |
Yes Sum = 70 |
| 4 3 5 1 -2 |
No Diff = 1 |
| 3 5 8 1 |
No Diff = 2 |
Насоки и подсказки
Въвеждаме числата едно по едно и изчисляваме двата сбора (на числата на четни позиции и на числата на нечетни позиции). Както в предходната задача - изчисляваме абсолютната стойност на разликата и отпечатваме резултата ("Yes" + сбора при разлика 0 или "No" + разликата в противен случай):
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#7.
Пример: събиране на гласните букви
Да се напише програма, която въвежда текст (стринг), изчислява и отпечатва сбора от стойностите на гласните букви според таблицата по-долу:
| a | e | i | o | u |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Примерен вход и изход
| Вход | Изход | Вход | Изход |
|---|---|---|---|
| hello | 6 (e+o = 2+4 = 6) |
bamboo | 9 (a+o+o = 1+4+4 = 9) |
| hi | 3 (i = 3) |
beer | 4 (e+e = 2+2 = 4) |
Насоки и подсказки
Прочитаме входния текст text, инициализираме променлива за сбора и създаваме цикъл, който преминава през всеки символ от входния текст (от 0 до text.length()). Обхождаме въведените символи, като проверяваме дали текущия символ (text[i]) е гласна буква и ако е - добавяме съответното число към сбора:
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#8.
Какво научихме от тази глава?
Можем да повтаряме блок код с for цикъл:
Можем да четем поредица от n числа от конзолата:
Упражнения: повторения (цикли)
След като се запознахме с циклите, идва време да затвърдим знанията си на практика, а както знаете, това става с много писане на код. Да решим няколко задачи за упражнение.
Празно Visual Studio решение (Blank Solution)
Създаваме празно решение (Blank Solution) във Visual Studio, за да организираме по-добре задачите за упражнение. Целта на този Blank Solution e да съдържа по един проект за всяка задача от упражненията:
Задаваме да се стартира по подразбиране текущият проект (не първият в решението). Кликваме с десен бутон на мишката върху [Solution 'Loops'] -> [Set StartUp Projects…] -> [Current selection].
Задача: елемент, равен на сбора на останалите
Да се напише програма, която въвежда n цели числа и проверява дали сред тях съществува число, което е равно на сбора на всички останали. Ако има такъв елемент, се отпечатва "Yes Sum = " + неговата стойност, в противен случай - "No Diff = " + разликата между най-големия елемент и сбора на останалите (по абсолютна стойност).
Примерен вход и изход
| Вход | Изход | Коментар |
|---|---|---|
| 7 3 4 1 1 2 12 1 |
Yes Sum = 12 | 3 + 4 + 1 + 2 + 1 + 1 = 12 |
| 4 6 1 2 3 |
Yes Sum = 6 | 1 + 2 + 3 = 6 |
| 3 1 1 10 |
No Diff = 8 | |10 - (1 + 1)| = 8 |
| 3 5 5 1 |
No Diff = 1 | |5 - (5 + 1)| = 1 |
| 3 1 1 1 |
No Diff = 1 | - |
Насоки и подсказки
Трябва да изчислим сбора на всички елементи, да намерим най-големия от тях и да проверим търсеното условие.
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#9.
Задача: четни / нечетни позиции
Напишете програма, която чете n числа и пресмята сбора, минимума и максимума на числата на четни и нечетни позиции (броим от 1). Когато няма минимален / максимален елемент, отпечатайте "No".
Примерен вход и изход
| Вход | Изход | Вход | Изход |
|---|---|---|---|
| 6 2 3 5 4 2 1 |
OddSum=9, OddMin=2, OddMax=5, EvenSum=8, EvenMin=1, EvenMax=4 |
2 1.5 -2.5 |
OddSum=1.5, OddMin=1.5, OddMax=1.5, EvenSum=-2.5, EvenMin=-2.5, EvenMax=-2.5 |
| 1 1 |
OddSum=1, OddMin=1, OddMax=1, EvenSum=0, EvenMin=No, EvenMax=No |
0 | OddSum=0, OddMin=No, OddMax=No, EvenSum=0, EvenMin=No, EvenMax=No |
| 5 3 -2 8 11 -3 |
OddSum=8, OddMin=-3, OddMax=8, EvenSum=9, EvenMin=-2, EvenMax=11 |
4 1.5 1.75 1.5 1.75 |
OddSum=3, OddMin=1.5, OddMax=1.5, EvenSum=3.5, EvenMin=1.75, EvenMax=1.75 |
| 1 -5 |
OddSum=-5, OddMin=-5, OddMax=-5, EvenSum=0, EvenMin=No, EvenMax=No |
3 -1 -2 -3 |
OddSum=-4, OddMin=-3, OddMax=-1, EvenSum=-2, EvenMin=-2, EvenMax=-2 |
Насоки и подсказки
Задачата обединява няколко предходни задачи: намиране на минимум, максимум и сбор, както и обработка на елементите от четни и нечетни позиции. Припомнете си ги.
В тази задача е по-добре да се работи с дробни числа (не цели). Сборът, минимумът и максимумът също са дробни числа.
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#10.
Задача: еднакви двойки
Дадени са 2 * n числа. Първото и второто формират двойка, третото и четвъртото също и т.н. Всяка двойка има стойност – сбора от съставящите я числа. Напишете програма, която проверява дали всички двойки имат еднаква стойност.
В случай, че стойността е еднаква, отпечатайте "Yes, value=…" + стойността, в противен случай отпечатайте максималната разлика между две последователни двойки в следния формат - "No, maxdiff=…" + максималната разлика.
Входът се състои от число n, следвано от 2*n цели числа, всички по едно на ред.
Примерен вход и изход
| Вход | Изход | Коментар |
|---|---|---|
| 3 1 2 0 3 4 -1 |
Yes, value=3 | стойности = {3, 3, 3} еднакви стойности |
| 2 1 2 2 2 |
No, maxdiff=1 | стойности = {3, 4} разлики = {1} макс. разлика = 1 |
| 4 1 1 3 1 2 2 0 0 |
No, maxdiff=4 | стойности = {2, 4, 4, 0} разлики = {2, 0, 4} макс. разлика = 4 |
| 1 5 5 |
Yes, value=10 | стойности = {10} една стойност еднакви стойности |
| 2 -1 0 0 -1 |
Yes, value=-1 | стойности = {-1, -1} еднакви стойности |
| 2 -1 2 0 -1 |
No, maxdiff=2 | стойности = {1, -1} разлики = {2} макс. разлика = 2 |
Насоки и подсказки
Прочитаме входните числа по двойки. За всяка двойка пресмятаме сбора ѝ. Докато четем входните двойки, за всяка двойка, без първата, трябва да пресметнем разликата с предходната. За целта е необходимо да пазим в отделна променлива сбора на предходната двойка. Накрая намираме най-голямата разлика между две двойки. Ако е 0, отпечатваме "Yes, value=" + стойността, в противен случай - "No, maxdiff=" + разликата.
Тестване в Judge системата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/1364#11.
Ако имате проблеми с задачите по-горе, гледайте видеото в началото на тази глава. Там са обяснени повечето от тях, на живо и стъпка по стъпка. Или питайте във форума на СофтУни: https://softuni.bg/forum.