Циклы

Часто бывает полезно выполнить блок кода более одного раза. Например, ввести массив.

Для этого в c++ предусмотрено несколько циклов, которые будут выполнять код внутри тела цикла до конца, а затем сразу же возвращаться в начало. Чтобы поэкспериментировать с циклами.

В c++ есть три вида циклов: for, while и do. Попробуем использовать каждый из них.

Цикл while

Синтаксис while ( condition ) { loop-body }

Ключевое слово while указывает на то, что пока условие истинно, цикл выполняется. Когда условие перестаёт быть истинным, программа вызывает break, останавливая цикл. Другое название цикла while — цикл с условием

Далее мы рассмотрим break подробнее, но в данном случае но завершает выполнение цикла.

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  int t = 5;
  while (t != 0) {
    cout << t << endl;
    t--;
  }
  cout << t;
}

Если запустить код вы получите :

5
4
3
2
1
0

Цикл while повторился 4 раза. Сначала t=5, потом t=4, затем t=3, t=2, t=1. В случае t=1 мы выведем 1, а затем уменьшим t на один, итерация цикла закончится. В следующую итерацию, когда while решит проверить условие t != 0, получится false, а следовательно цикл закончится. После окончания цикла дальнейший код будет выполняться — cout << t;.

Цикл for

Синтаксис for (init-statement; condition; iteration-expression) { loop-body }

Выполняется init-statement всего один раз, затем выполняется тело цикла, если condition имеет положительный результат (true). После одной итерации выполняется iteration-expression и по дальше выполняется следующая итерация.

Давайте напишем программу, которая выведет все чётные числа, которые находятся между a и b, которые вводятся.

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int main() {
  int a, b;
  cin >> a >> b;
  for (int x = a; x <= b; x++) {
    if (x % 2 == 0) {
      cout << x << endl;
    }
  }
}

При вводе 6 9 программа выведет :

6 
8

Операторы break и continue

Иногда при использовании циклов появляется необходимость прервать цикл или пропустить одну итерацию. Для этого в C++ существуют операторы перехода break и continue, рассмотрим каждый из них поподробнее.

Оператор break позволяется завершить цикл, это происходит сразу после выполнения инструкции. Давайте разберем простой пример использования оператора break

Допустим, что мы хотим посчитать сумму чисел от 1 до N включительно, но если сумма будет переваливать значение границы, которое ввел пользователь, то мы должны вывести максимальное значение суммы, не превышающее границу, и количество чисел, которые мы сложили в ходе решения.

#include <iostream>

int main() {
  int n;
  std::cin >> n;  // максимальное число которое можно будет прибавить к сумме

  int result = 0;  // итоговая сумма

  int bound;  // граница за которую нельзя перевалить
  std::cin >> bound;

  int els_in_sum = 0;  // сколько элементов учвствует в сумме

  for (int i = 1; i < n + 1; i++) {  // цикл от 1 до N включительно

    if (result + i > bound) {
      break;  // если текущая сумма + i переваливает за границу, то выходим из
              // цикла
    }
    els_in_sum += 1;  // иначе увеличиваем количество элементов в сумме на 1
    result += i;      // и сумму на 1
  }
  std::cout << result << " "
            << els_in_sum;  // выводим сумму и количество элементов в ней
}

Заметьте, что мы можем не пользоваться оператором else в данном случае, т.к цикл попросту завершится при выполнении условия в if. Формально увеличение суммы происходит только когда верхнее условие не соблюдается, но это можно не писать из-за оператора break, который остановит цикл, как только условие выполнится.

Оператор continue позволяет пропустить текущую итерацию в цикле, пропуская все инструкции, написанные ниже него, для текущей итерации

Рассмотрим простейший пример. Посчитаем сумму нечетных чисел от 1 до N;

#include <iostream>

int main() {
  int N;
  std::cin >> N;  // считали с консоли N

  int sum = 0;  // создали сумму со стартовым значением 0

  for (int i = 0; i < N + 1; ++i) {  // цикл по всем числа в диапазоне
    if (N % 2 == 0) {
      continue;  // если число делится на 2 без остатка, то есть является
                 // четным,
      // пропустить все инструкции и перейти к следующей итерации
    }
    sum += i;  // прибавляем к текущей сумме число i
  }

  std::cout << sum;  // вывели ответ
}

Так как инструкция суммирования идет после оператора continue, то для четных чисел она будет попросту пропущена, как и все инструкции, которые могли бы быть написаны после continue. Для нечетных чисел итерация пропускаться не будет, и они будут добавлены в сумму.

Цикл do

Синтаксис do { loop-body } while (condition);

Выполняет оператор многократно, пока значение выражения не станет ложным. Проверка происходит после каждой итерации, а в while до.

Рассмотрим пример :

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
  int t = 5;
  do {
    cout << t << endl;
    t--;
  } while (t != 0 && t != 5);
  cout << t;
}

Если запустить код вы получите :

5
4
3
2
1
0

Как видно часть условия t != 5 не была нарушено, так как первый раз проверка производилась с t=4.

do удобен лишь для стресс-тестов. С do надо использовать next_permutation для перебора всех перестановок.

Хорошенько потренируйтесь, попробуйте придумать свой пример с циклами. Когда поймёте, что поняли эту тему, можете смело приступать к следующему уроку.