Введение в циклы

Операции, выражения и операторы

Теперь, когда вы ознакомились со способами представления данных, давайте при­ступим к исследованию методов обработки данных. Для этих целей в языке С предлагается множество разнообразных операций. Вы можете выполнять арифмети­ческие действия, сравнивать значения, обновлять значения переменных, логически объединять отношения и делать многое другое. Начнем с базовых арифметических действий — сложения, вычитания, умножения и деления.

Другим аспектом обработки данных является такая организация программ, кото­рая обеспечит выполнение ими правильных действий в должном порядке. Язык С обладает несколькими языковыми средствами, которые помогают решить эту задачу. Одним из таких средств является цикл, и в этой главе вы получите о нем первое пред­ставление. Цикл позволяет повторять действия и делать программу более интересной и мощной.

Введение в циклы

В листинге 5.1 показана демонстрационная программа, выполняющая несложные арифметические действия для вычисления длины ступни в дюймах, для которой под­ходит мужская обувь размера 9 (применяемого в США). Чтобы вы лучше смогли оце­нить преимущества циклов, в этой первой версии программы иллюстрируются огра­ничения программирования без использования циклов.

Листинг 5.1. Программа shoesl.c

/* shoesl.c -- преобразует размер обуви в дюймы */

#include <stdio.h>

#define ADJUST 7.31 // один из видов символической константы

int main(void)

{

const double SCALE = 0.333; // еще один вид символической константы

double shoe, foot;

shoe = 9.0;

foot = SCALE * shoe + ADJUST;

printf("Размер обуви (мужской) длина ступни\n");

printf("%10.1f %15.2f дюймов\n", shoe, foot);

return 0;

}

Ниже приведен вывод:

Размер обуви (мужской) длина ступни

10.31 дюймов

Программа демонстрирует два способа создания символических констант и в ней применяются умножение и сложение. Она принимает размер обуви (если вы носите размер 9) и сообщает длину вашей ступни в дюймах. Вы можете заявить, что в состо­янии решить эту задачу вручную (или на калькуляторе) быстрее, чем будет произве­ден ввод этого кода с клавиатуры. Это правильное замечание. Написание одноразо­вой программы, обрабатывающей единственный размер обуви, является напрасной тратой времени и сил. Программу можно сделать более полезной, реализовав ее как интерактивную, но и в этом случае потенциал компьютера не будет задействован в полной мере.

Необходим какой-то способ, который позволил бы заставить компьютер выпол­нять повторяющиеся вычисления для заданной последовательности размеров обуви. В конце концов, это одна из причин применения компьютеров в арифметических вы­числениях. Язык С предлагает несколько методов реализации повторяющихся вычис­лений, и здесь мы рассмотрим один из них. Этот метод, называемый циклом while, позволит более эффективно использовать операции. В листинге 5.2 приведен усовер­шенствованный вариант программы для определения длины стопы по размеру обуви.

Листинг 5.2. Программа shoes2. с

/* shoes2.c -- вычисляет длину стопы для нескольких размеров обуви*/

#include <stdio.h>

#define ADJUST 7.31 // один из видов символической константы

int main(void)

{

const double SCALE = 0.333; // еще один вид символической константы

double shoe, foot;

printf("Размер обуви (мужской) длина ступни\n");

shoe = 3.0;

while (shoe < 18.5) /* начало цикла while*/

{ /* start of block */

foot = SCALE * shoe + ADJUST;

printf("%10.1f %15.2f дюймов\n", shoe, foot);

shoe = shoe + 1.0;

} /* конец блока */

printf("Если обувь подходит, носите ее.\n");

return 0;

}

Вот как выглядит сжатая версия вывода программы shoes2.с:

Если обувь подходит, носите ее.

Давайте посмотрим, как работает цикл while. Когда управление впервые доходит до оператора while, выполняется проверка того, принимает ли условие в круглых скобках значение true. В этом случае выражение условия имеет следующий вид:

shoe < 18.5

Символ < означает “меньше чем”. Переменная shoe инициализирована значением 3.0, что определенно меньше чем 18.5. Поэтому условие равно true и управление переходит на следующий оператор, который преобразует размер в дюймы. Затем программа выводит результат. Следующий оператор увеличивает значение shoe на 1.0, делая его равным 4.0:

shoe = shoe + 1.0;

В этой точке управление возвращается к порции while, чтобы проверить условие. Но почему именно в этой точке? Причина в том, что в следующей строке находится закрывающая фигурная скобка (}), а код использует пару таких скобок ({}) для обозначения границ цикла while. Операторы, находящиеся между двумя фигурными скобками, повторяются. Раздел программы внутри фигурных скобок и сами фигурные скобки называются блоком. А теперь вернемся к программе. Значение 4.0 меньше 18.5, поэтому все операторы, заключенные в фигурные скобки (блок), следующие за while, повторяются. (На компьютерном жаргоне можно сказать, что программа “проходит в цикле” по этим операторам.) Это продолжается до тех пор, пока переменная shoe не достигнет значения 19.0. Тогда условие shoe <18.5 получает значение false, потому что 19.0 не меньше 18.5. Как только это произойдет, управление передается первому оператору, следующему за циклом while. В данном случае им является финальный оператор printf ().

Рассмотренную программу можно легко модифицировать для выполнения других преобразований. Например, установив SCALE в 1.8 и ADJUST в 32.0, вы получите программу, которая преобразует значение температуры по Цельсию в значение по Фаренгейту. Присвоив SCALE значение 0.6214 и ADJUST — 0, вы реализуете преобразование километров в мили. Естественно, понадобится также соответствующим образом изменить выводимые сообщения. Цикл while предоставляет в ваше распоряжение удобное и гибкое средство управления внутри программы. Теперь давайте перейдем к ознакомлению с фундаментальными операциями, которые вы можете применять в своих программах.