#11 Цикл While "с предусловием" - пример. Паскаль

Ранее мы уже рассмотрели цикл for (т.н. "цикл с известным числом повторений"), для которого число витков определялось правой и левой границей счетчика.

Далее мы рассмотрим цикл while, число повторов которого определяется иначе, а именно на основании проверки истинности логического выражения.

Когда используется

Цикл while используется, когда заранее неизвестно сколько раз нужно будет выполнить тело цикла (набор действий).
Например, в случае если повтор цикла зависит от данных, которые вводит пользователь на очередном витке.

Цикл while - структура

Общий вид:

while <логическое выражение> do
  begin
    { группа операторов }
  end;

Например:


while (a<b) do // выполняй пока "а" больше "b"
 begin
    a := a + 1; // например, увеличивай каждый раз на 1
    writeln('a -->' + a);
 end;

-- операторные скобки для тела цикла обязательны, если в нём более одного действия.

В качестве условия можно использовать более сложное выражение, лишь бы возвращаемый результат имело логический тип:

while (a<b and a<>5) do // выполняй пока "а" больше "b" и "а" не равно 5
  begin
    a := a + 1; // например, увеличивай каждый раз на 1
    writeln('a -->' + a);
  end;

Условие выхода из while

Цикл типа while в Паскале выполняется до тех пока истинно логическое выражение в заголовке данного цикла.
То есть:

  1. Если логическое выражение истинно -- то делается следующий виток цикла.
  2. Если логическое выражение ложно -- то цикл завершается, и программа выполняется далее (по инструкциям, которые записаны в коде ниже тела цикла).

Бесконечный циклы и как с ними бороться

Как возникают бесконечные циклы

В for счетчик цикла (который обязательно есть в таком цикле) проходит заранее известное (и конечное) число значений, которое определяется в заголовке цикла for на основании правой и левой границ.

В цикле же while проверка логического условия приводит к тому, что есть возможность (в некотором смысле "опасность") получить зависание программы за счет бесконечного числа раз повторения цикла.
Эта ситуация может возникнуть при следующих условиях (они должны выполняться одновременно):

  1. Цикл while выполнился хотя бы один первый раз.
  2. Во всех последующих итерациях (повторах) тела цикла логическое выражение по-прежнему возвращает только true и никогда false.

Приведём пример бесконечного цикла (небольшая программа, которую можно запустить):

var a: integer;
begin
  a := 8;
  while (a < 100) do // пока a < 100
    write(a, ' '); // выводим очередное значение a

end.

В этой программе используется цикл, решение об очередном выполнении которого принимается на основании проверки условия:

a < 100 

Но фактически, мы видим, что ещё до начала цикла была выполнена операция присваивания:

a := 8;

-- а это значит, что на самом деле в цикле первый раз мы проводим сравнение (паскаль проводит):

8 < 100 // true

результат которого истинен, а цикл первый раз выполнится (первое условие для "угрозы бесконечности" у нас уже есть). Что же происходит далее?
В теле цикла значение переменной $a$ никак не меняется, а значит не меняется от витка к витку и значение логического выражения:

a < 100 

-- и потому цикл оказывается бесконечным.

Как избежать этой ситуации? Рассмотрим далее.

Как бороться с бесконечными циклами

Чтобы цикл с проверкой логического условие не был бесконечным необходимо:

  • изменять в теле цикла компоненты логического выражения (значения входящих в него переменных)

-- это не даёт гарантии защиты "от бесконечности", так как ваше логическое выражение или ваш алгоритм изменения переменных могут быть построены так, что несмотря на изменение значений переменных логическое выражение все равно каждый раз будет возвращать true, но без этого вы точно получите бесконечный цикл (если он начнётся, а выражение изменяться не будет).

Эту проблему непросто понять сходу, но по мере решения задач вы будете сталкиваться с "зацикливанием" и тогда уже сможете лучше разобраться в особенностях работы цикла while в Паскаль.

Главное: анализируйте ваш код на предмет того, что в каком-то витке условие должно вернуть false -- без этого любой while, который начал выполняться станет бесконечным.

Примеры кода (решения задач)

Далее рассмотрим примеры решения задач (код программ), в которых продемонстрируем различные ситуации, в которых удобно использовать цикла while.

Пример №1 -- цикл с неизвестным число повторений

Задача:

Пользователь вводит целые числа. Пока он не введёт число большее $17$, в ответ на каждое введённое число выводите сумму этого числа и числа $8$, если же введённое число больше $17$, то цикл необходимо завершить.

Решим эту задачу:

program Project1;
var a: integer;
begin
  a := 1; // любое значение, чтобы цикл мог начаться

  while (a <= 17) do // заголов цикла с провекой логического выражения
  begin
    writeln('vvedite celoe chislo:'); // приглащаем пользователя ввести число
    readln(a);   //считываем его из потока ввода
    writeln(a + 8); // выводим пользователю очередной ответ
  end;

  writeln('Poka!'); // показываем, что мы вышли из цикла
  readln(); // удерживаем консоль

end. 

Пример №2 -- замена for на while

Цикл while -- самая универсальная конструкция из всех циклов Паскаля. любой другой цикл можно заменить на него (хотя это не всегда рекомендуется делать). Рассмотрим код (запустите его):

var i: integer;

begin

  for i:= 1 to 10 do
      write(i, ' '); // выводим значения через пробел

  writeln(); // переносим строку

  {----------
    Далее сделаем то же самое,
     но у же с использованием цикла while}

  i:=1; // начальное значение счетчика

  while i<=10 do
  begin
    write(i, ' ');
    i:=i+1; // изменяем значение счетчика
  end;

  readln();

end.  

-- в этой задаче мы выводим числа от $1$ до $10$ два раза, делая одно и тоже разными циклами.
По сути в while в примере выше мы тоже используем переменную счетчик, но уже сами управляем её изменением в теле цикла, в то время как в for этого не требуется.

Для циклов с известным числом повторений рекомендуется использовать именно for, так как по его заголовку сразу видно, сколько раз выполнится тело (по крайней мере, это видно намного лучше чем, скажем, в цикле while).

Задачи для самостоятельного решения

  1. Пользователь вводит целые числа. Пока он не введёт число большее $15$, в ответ на каждое введённое число выводите сумму этого числа и числа $7$, если же введённое число больше $15$, то цикл необходимо завершить.
  2. Пользователь вводит целые числа. Пока он не введёт число большее $15$, в ответ на каждое введённое число выводите сумму этого числа и предыдущего введённого им числа, если же введённое число больше $15$, то цикл необходимо завершить.

    Первое введенное пользователем число можно сложить с единицей.

  3. Решите с помощью цикла while:
    Выведите на экран, все нечетные числа, делящиеся на 3 нацело, лежащие в диапазоне от 35 до 117.
  4. Решите с помощью цикла while:
    Выведите на экран, все четные числа от 35 до 117 и нечетные числа, лежащие в диапазоне от 45 до 99.
    Указание: сначала можно решить задачу двумя циклами, но потом перепишите с использованием одного цикла, в теле которого составьте логическое выражение, описывающее подходящие числа (используйте логические операции).