Комбинирование циклов разных типов

В программе можно использовать любые комбинации вложенных циклов всех типов: while, for и do...while, если этого требует логика построения программы. В приведенной ниже программе, например, используется цикл while, вложенный внутрь цикла for. В программе осуществляется преобразование десяти значений температуры, находящихся в пределах от 0 до 100. Значения вводятся с клавиатуры.

/*mixed.c*/main() { int temp, count; float celsius; for (count = 1; count <= 10; count++) { printf("Введите значение температуры в пределах от 1 до 100: "); scanf("%d", &temp); while (temp < 0 || temp > 100) { printf("Ошибка, повторите ввод: "); scanf("%d", &temp); } celsius = (5.0 / 9.0) * (temp - 32); printf("%d градусов по Фаренгейту соответствует %6.2f по Цельсию\n", temp, celsius); } }

Внешний цикл for повторяется ровно 10 раз. Внутренний цикл будет повторяться до тех пор, пока пользователь не введет правильные данные.

Проектирование программы

Использование циклов добавляет еще один уровень сложности в проектирование программы. Вам придется тщательно разрабатывать и тестировать алгоритмы программы, чтобы быть уверенным в том, что все они работают правильно.

Во-первых, следует выбрать, какой цикл — for, do...while или while — вы будете использовать. Начните с вопроса:

• Знаю ли я, сколько раз нужно повторить цикл, а если нет, то буду ли знать к моменту запуска программы на выполнение?

Если вы отвечаете на этот вопрос утвердительно, то используйте цикл for. Если ответ отрицательный, то ответьте на следующий вопрос:

• Нужно ли мне, чтобы цикл был обязательно выполнен, по меньшей мере, один раз?

Если на этот вопрос вы ответили положительно, вам следует использовать цикл do...while, если отрицательно — можно использовать цикл while.

Допустим для примера, что вы хотите рассчитать среднее арифметическое значение последовательности чисел. Если неизвестно точное количество чисел в последовательности, вам следует использовать циклы do...while или while, но не цикл for. Возможно, вы хотите предоставить пользователю возможность прекратить выполнение программы сразу после ее запуска, без того, чтобы цикл был выполнен хотя бы один раз. Следовательно, надо использовать цикл while.

Но как прекратить повторение циклов? Необходимо, чтобы пользователь мог как-то сообщить программе, что он уже закончил ввод данных и хочет завершить процедуру ввода. Одним из способов, позволяющих сделать это, является вывод на экран запроса, в котором после каждого повтора цикла пользователю предлагается продолжить или закончить ввод. Но такая процедура требует двух вводов на каждый повтор цикла, а именно, числа, которое добавляется в данные, и символа Y (y), указывающего на желание продолжить ввод.

Возможно, более удобным вариантом является использование некоторого значения, которое, будучи введенным, укажет программе на необходимость завершения процедуры. Пример программы, в которой используется такой способ, приведен в Листинге9.2. Выполнение этой программы прекращается после ввода отрицательного числа. Ввод первого значения находится за пределами цикла, так что программу можно остановить сразу же после запуска, путем ввода первого отрицательного значения. При вводе каждого положительного числа происходит увеличение счетчика на единицу, а число добавляется к сумме введенных значений. Обратите внимание, каждое последующее число вводится в самом конце цикла непосредственно перед тем, как while проверяет условие до начала следующего повторения.

Отметьте также, что условие

if (count > 0)

проверяется до того, как вычисляется среднее арифметическое. Это сделано для того, чтобы избежать деления на нуль, которое вызывает ошибку выполнения в большинстве компьютерных систем.

Листинг 9.2. Программа вычисления среднего арифметического значения.

/*average.c*/main() { float number, total; int count; total = 0.0; count = 0; printf("Введите число. Отрицательное значение заканчивает ввод: "); scanf("%f", &number); while (number >= 0 ) { count++; total += number; printf("Введите число. Отрицательное значение заканчивает ввод: "); scanf("%f", &number); } if (count > 0) { number = total / count; printf("Сумма = %.2f Количество = %d Среднее = %.2f", number, count, total); } }

Теперь предположим, что мы написали программу, в которой все значения вводятся внутри цикла:

while (a >= 0) { scanf("%f", &a); count++; total += a; }

Если теперь ввести отрицательное значение для прекращения выполнения цикла, оно ошибочно будет расценено как ввод и добавлено к общей сумме прежде, чем while проверит выполнение условия.

Если в программе есть вложенные циклы, следует быть очень внимательным при использовании счетчиков и аккумуляторов. Допустим, например, что мы решили повторять программу расчета среднего арифметического, включив ее в цикл do...while, как это продемонстрировано в Листинге9.3. Эта программа будет работать неверно из-за неправильного размещения инструкций

total = 0.0;count = 0;

Листинг 9.3. Неправильное размещение операций присваивания.

/*ave_bad.c*/main() { char repeat; float number, total; int count; total = 0.0; count = 0; do { printf("Введите число. Отрицательное значение заканчивает ввод: "); scanf("%f", &number); while (number >=0) { count++; total += number; printf("Введите число. Отрицательное значение заканчивает ввод: "); scanf("%f", &number); } if(count > 0) { number = total / count; printf("Сумма = %.2f Количество = %d Среднее = %.2f", number, count, total); printf("Желаете ввести другую последовательность чисел?"); repeat = getchar(); putchar('\n'); } } while ((repeat == 'y') || (repeat == 'Y')); }

Из-за того, что операции присваивания расположены вне основного цикла, они будут выполнены только один раз, при запуске программы на выполнение. Потом, при каждом повторе основного цикла, в котором вводятся новые последовательности чисел, счетчик и аккумулятор будут сохранять свои прежние значения. В результате будет происходить расчет среднего, общего для всех введенных во всех циклах чисел. Эти две инструкции присваивания следовало бы поместить внутри внешнего цикла. Если написать текст следующим образом:

do { total = 0; count = 0;

значения счетчика и аккумулятора будут обновляться при начале ввода каждой новой серии чисел. Обратите внимание, что в программе используется цикл while, вложенный в цикл do...while.

Использование флагов

Флагом (flag) называется алгоритм, который сообщает программе о том, что выполнено некоторое условие или произошло какое-то событие, так же как настоящий флаг, оставленный астронавтами на Луне, свидетельствует о том, что на лунную поверхность ступала нога человека. Переменной-флагу присваивается значение в начале выполнения программы или во внешнем цикле, а затем ей присваивается другое значение, указывающее на то, что произошло некоторое событие или было выполнено определенное условие.

Например, программа перевода значений температур использует цикл do...while для ввода значений:

do { printf("Введите значение температуры в пределах от 0 до 100: "); scanf("%d", &temp); }

Одна и та же подсказка появляется во всех случаях как при первом вводе, так и в случае ввода ошибочного значения. Возможно, было бы неплохо вывести на экран другое сообщение, указывающее пользователю, что он ввел неправильное значение. Текст программы, в которой именно так и сделано, приведен в Листинге9.4.

Листинг 9.4. Программа, в которой используется флаг для отображения альтернативных сообщений.

/*flag.c*/main() { int temp; float celsius; char repeat; char flag; do { flag = 'n'; do { if (flag == 'n'); printf("Введите значение температуры от 0 до 100: "); else printf("Вводи значение правильно, дурак: "); scanf("%d", &temp); flag = 'y'; } while (temp < 0 || temp > 100) celsius = (5.0 / 9.0) * (temp - 32); printf("%d градусов по Фаренгейту соответствует %6.2f по Цельсию\n", temp, celsius); printf("Желаете продолжить ввод?"); repeat = getchar(); putchar('\n'); } while (repeat == 'y' || repeat == 'Y'); }

Переменной с именем flag в начале каждого внешнего цикла присваивается значение 'n'. В начале каждого повтора внутреннего цикла значение флага проверяется. Если оно равно 'n', то программа выводит на экран одно сообщение, при любом другом значении флага на экран выводится второе сообщение.

При первом выполнении цикла флаг имеет значение 'n', поэтому на экран выводится первое сообщение. Когда пользователь вводит число, значение переменной меняется на 'y'. Однако если пользователь ввел неправильное значение, внутренний цикл снова повторяется, но в этом случае условие (flag == 'n') не выполнится, так что на экран будет выведено второе сообщение.

Когда пользователь вводит правильное значение температуры, оно преобразуется в значение по шкале Цельсия, и внешний цикл повторяется. При следующем выполнении внешнего цикла флаг переустанавливается заново и пользователю предоставляется новый шанс ввести правильное значение температуры. Обратите внимание, что значение флага переустанавливается при каждом выполнении внешнего цикла, так же как значения счетчика и аккумулятора.

Хотя флаг и может быть определен с любым типом данных, рекомендуется все же выбирать для него тип int или char. Значения, присваиваемые флагу, также целиком определяет автор программы. В нашем примере использовалось значение 'n', чтобы отобразить правильный ввод данных, и 'y', чтобы отобразить неправильный ввод. Вы можете использовать любые другие значения, какие подскажет ваша фантазия.