Цикли з лічильником

У цьому уроці ми навчимося реалізовувати повторення, для яких зарані відома їх кількість

Ви вже знаєте, що такі повторювані процеси називаються циклічними, а сукупності цих взаємопов'язаних процесів, що утворює закінчене коло дій - циклами. Під закінченим колом дій розуміють такий їх перелік, після якого весь цей перелік знову повторюється спочатку.

Так, в останньому прикладі закінченим колом дій є перелік:

1. дзвоник

2. урок

3. дзвоник

4. перерва

Після перерви знову лунає дзвінок і знову починається урок, а потім знову дзвінок і знову перерва і так по колу. Після кроку 4 усе знову повертається до виконання кроку 1 і т.д.

В програмуванні будь-який цикл складається з двох частин:

1. Умова циклу (критерій, який визначає виконувати цикл чи не виконувати)

2. Тіло циклу (список команд, які утворюють закінчене коло дій)

Розберемося з найочевиднішим і найпростішим типом циклів - цикл з лічильником.

Такі цикли використовуються тоді, коли зарані ВІДОМА КІЛЬКІСТЬ ПОВТОРІВ.

Якщо у вас сьогодні шість уроків, тоді тіло циклу

дзвоник

урок

дзвоник

перерва

повториться шість разів.

Блок-схема циклу з лічильником має такий вигляд:

Пригадаймо, що в середовищі Scratch цикл з лічильником оформлювався спеціальним блоком "Повторити..."

...а скрипт малювання квадрата мав такий вигляд:

Розгляньте уважно цей скрипт, розберіться, де в ньому який компонент і прослідкуйте виконання кожної команди, клікнувши на зеленому прапорці у вбудованому Scratch-проекті.

Аналогічно до Scratch, у Python теж можна створити цикл, який буде виконуватися певну кількість разів.

В цілому, структура циклу з лічильником в Python має такий вигляд:

for i in range(...):

    <тіло циклу>

Умова циклу

Перший рядок for i in range(...) (range - з англ. "діапазон") задає, скільки разів буде виконано повторювані дії. Тут у дужках має бути розміщене число, яке й буде показувати, скільки разів потрібно повторити тіло циклу. Змінна i виступає лічильником кількості повторів ("тіло циклу виконується перший раз, тіло циклу виконується другий раз, тіло циклу виконується третій раз..."). Так, наприклад, якщо в умові циклу ми запишемо for i in range(5), то це означає, що тіло циклу виконуватиметься 5 разів.

УВАГА! Ось у цьому місці потрібно бути дуже уважним. Особливо, якщо змінна i буде використовуватися не тільки як лічильник, а й "братиме участь" у якихось обчисленнях в тілі циклу чи кількість повторів буде обчислюватися за якоюсь формулою. Річ у тім, що коли ми "запускаємо" цикл і в дужках ставимо число 5, то це означає, що змінна i по черзі набуватиме значень не від 1 до 5, а від 0 до 4, тобто: 0,1,2,3,4 - усього 5 різних значень! Тобто, насправді, програма виконує повтор №0, потім повтор №1,  повтор №2 і т.д. Число в дужках вказує на таке значення лічильника, при якому тіло циклу уже НЕ виконується! Коли значення лічильника доходить до "межі" - числа, зазначеного в дужках, тоді відбувається т.зв. "вихід з циклу". Програма перестрибує на виконання команд, розміщених після нього.

Лічильник не обов'язково потрібно позначати саме буквою i, але в усіх випадках ця змінна обов'язково повинна бути цілим числом (адже номер по порядку не може бути дробовим, не буває, наприклад, три з половиною рази, правда ж!)

for i in range(...) є скороченою формою запису умови циклу з лічильником. Окрім неї існує ще й повна форма і вона має такий вигляд: for i in range(<start>, <stop>, <step>):

1. <start> - на першому місці повної форми ставиться початкове значення лічильника (висновок: не обов'язково починати відлік з нуля, більше того, початок відліку може бути позначений навіть від'ємним, хоча й обов'язково ЦІЛИМ, числом!)

2. <stop> - значення лічильника, при якому виконання циклу вже НЕ відбувається

3. <step> - крок лічильника. При використанні неповної форми умови циклу цей крок завжди дорівнює 1. У повній же формі умови циклу з лічильником цей крок може бути будь-яким (і навіть від'ємним) але обов'язково цілим числом. Якщо у вашому циклі крок лічильника буде дорівнювати 1, то його можна зовсім не зазначати: for i in range(1,10): лічильник циклу послідовно набуватиме значень 1,2,3,...,9.

Якщо крок лічильника додатний, тоді лічильник послідовно набуватиме значень від меншого до більшого за зростанням і виконання циклу припиниться, коли значення лічильника буде рівним або більшим за число зупинки <stop>.

Якщо крок лічильника від'ємний, тоді лічильник послідовно набуватиме значень від більшого до меншого за спаданням і виконання циклу припиниться, коли значення лічильника буде рівним або меншим за число зупинки.

Якщо <stop> менший ніж <start>, а <step> додатний або навпаки <stop> більший ніж <start>, а <step> від'ємний, тоді отримаємо "вічний" цикл, який не завершиться ніколи.

Скільки разів будуть виконані цикли, описані умовами:

1. for i in range(8)

2. for i in range(3, 9, 2)

3. for i in range(-2, 9, 2)

4. for i in range(-1, -10, -3)

5. for i in range(5, -5, 2)

Між іншим: значення лічильника циклу, заданого у повній формі можуть бути виражені й від'ємними (але обов'язково цілими) числами. Так, наприклад, цикл for i in range(-10,0) так само буде виконаний 10 разів, як і цикл for i in range(10).

Тіло циклу

Тут усе просто й складно водночас. Просто, тому що оформлення тіла циклу не потребує якихось особливих позначень і прийомів. Команди тіла циклу перелічуються після двокрапки, якою завершується умова циклу, кожна з цих команд пишеться з відступом.

Складність же полягає у тому, щоб визначити, а ЩО САМЕ слід записати у тіло циклу. Щоб не помилитися при складанні тіла циклу, слід просто розібратися в тому, ЯКІ САМЕ команди утворюють закінчене коло дій, ЯКІ САМЕ дії будуть повторюватися і ПІСЛЯ ЯКОЇ команди усе треба починати спочатку.

Суть програми така: користувач вводить якесь ціле число, а програма виводить стільки зірочок, скільки показує це число, тобто, якщо, наприклад, користувач написав число 10, то програма виводить послідовність з десяти зірочок: **********.

Для розв'язування задачі треба знайти відповідь на два питання:

1. Скільки разів буде повторюватися дія? (Відповідь: стільки разів, скільки написав користувач)

2. Яка дія (чи послідовність дій) буде повторюватися? (Відповідь: малювання зірочки)

Отже, якщо кількість повторів позначимо змінною n, то маємо, що цикл виконуватиметься n разів (for i in range(n+1):, а в тілі циклу - лише одна дія: print('*').

В принципі, уже працює, щоправда, зірочки виводяться не в рядок, а в стовпчик. Причина в тому, що за промовчанням функція print виводить усе, що їй наказано надрукувати, з нового рядка. Щоб наступний символ друкувався в тому ж рядку, що й попередній, треба просто її уточнити:

Функція print може містити ще й деякі аргументи, за допомогою яких можна організувати виведення. Аргумент end за промовчанням має значення '\n', що означає завершувати кожне виведення переведенням курсора на новий рядок, а ми змінили це значення на '' (порожній рядок). Тепер після виведення попередньої зірочки виведення завершується друкуванням порожнього рядка (а, насправді, не друкуванням нічого!).

Якщо ви скористаєтесь таблицею ASCII і вставите між лапками якийсь інший символ (див. рядок 3), то зможете малювати і його також:

Тепер спробуйте виконати наступну задачу самостійно.

Отже, про цикл з лічильником слід запам'ятати:

• Цикл з лічильником, як і будь-який інший цикл складається з умови й тіла циклу.

• Цикл з лічильником використовується тоді, коли зарані відома кількість повторень.

• Умовою циклу з лічильником є кількість повторів цього циклу.

• Цикл з лічильником оформлюється у вигляді for i in range(<stop>): <тіло циклу> або for i in range(<start>,<stop>,<step>): <тіло циклу> де i - лічильник кількості повторень команд тіла циклу.

• У скороченій формі умови циклу команди тіла циклу повторюються стільки разів, скільки зазначено у дужках, у повній формі умови циклу - усе залежить від того, з якого номера почилається відлік і на який крок переходить до наступного.

• Тіло циклу може складатися з однієї команди, а може з декількох. У будь-якому випадку усі уоманди тіла циклу пишуть після двокрапки з відступом.

Програма "просить" користувача ввести своє улюблене слово й ціле число - кількість повторень цього слова, після чого виводить це слово потрібну кількість разів у рядок через пробіл.