Урок 27. Вкладені цикли

Шановні учні! Сьогоднішній урок буде присвячений захопливому світу програмування, а саме вкладеним циклам. Це потужний інструмент, який дозволяє нам автоматизувати та оптимізувати процеси в програмах. Знання вкладених циклів відкриє перед вами нові можливості та допоможе здійснювати складні завдання ефективно та зрозуміло.

Основні теоретичні відомості:

• Цикли в програмуванні: Огляд.
  Розпочнемо з основ. Цикли у програмуванні дозволяють виконувати одні й ті ж самі дії кілька разів без необхідності повторення коду. Вони є важливим елементом будь-якої мови програмування.

• Вкладені цикли: Заглиблюємось глибше.
  Вкладені цикли - це коли один цикл розташований всередині іншого. Такий підхід дозволяє нам ефективно обробляти складні дані та здійснювати операції над ними. Наприклад, вкладений цикл може виконуватися для кожного елементу усередині зовнішнього циклу.

• Приклад вкладених циклів в мові Python.
  Давайте розглянемо приклад вкладених циклів на мові програмування Python. Ваші програми можуть виглядати так:

• python

for i in range(3):

 for j in range(2):

 print(f"Зовнішній цикл: {i}, Внутрішній цикл: {j}")

• Цей код виведе повідомлення для кожної комбінації значень i та j. Зверніть увагу, як внутрішній цикл повторюється для кожного кроку зовнішнього циклу.

• Використання вкладених циклів у реальних завданнях.
  Вкладені цикли особливо корисні при роботі з двовимірними масивами, матрицями чи іншими структурами даних. Вони дозволяють ефективно обходити та змінювати значення елементів у складних об'єктах.

• Важливість оптимізації коду.
  Однією з ключових переваг вкладених циклів є можливість оптимізувати роботу програми. Вони роблять код більш компактним та чітким, зменшуючи кількість повторюваних фрагментів.

• Практичні поради та завдання для самостійного вивчення.

  • Спробуйте використовувати вкладені цикли для обробки різних видів даних.

  • Розгляньте приклади розв'язання завдань з використанням вкладених циклів та спробуйте їх реалізувати самостійно.

  • Практикуйтесь у використанні вкладених циклів у різних середовищах програмування.

Підсумок уроку:

Вивчення вкладених циклів – це не тільки засіб для оптимізації програмного коду, але й шлях до розуміння алгоритмічного мислення. Пам'ятайте, що інформатика – це не тільки мови програмування, але і можливість творчого вираження ваших ідей. Бажаю успіхів у вивченні цієї цікавої теми!

Практична робота до уроку 27 

  Завдання 1 

Складіть програму, яка відповідала б умові задачі:

Ненажера Стецько прокрався перед обідом у шкільну їдальню, де вже були накриті столи (N),  і почав швидко з’їдати ще тепленькі булочки, які стояли на столах. На кожному столі рівна кількість булочок (х). За Стецьком спостерігав черговий по їдальні  Андрійко і уважно підраховував кількість з’їдених булочок на своєму калькуляторі. Допоможіть порахувати кількість булочок. (Інструкція для рішення даної задачі  була на урокі №25)

Завдання 2

Складіть програму за відеоуроком нижче

Вкладені цикли

Часто буває так, що при повтореннях змінюється не одна величина, а дві (чи навіть більше). І при кожному значенні однієї величини інша величина «пробігає» усі свої значення.

У деяких випадках важливо повторити підзадачу кілька разів усередині більш загальної задачі. Один зі способів написання такої програми - включити цикл у набір інструкцій, що повторюються всередині іншого циклу. Така структура, що складається з циклу в циклі, називається вкладеними циклами.

Вкладення циклів використовується зокрема при розв'язуванні таких задач:

·         задачі на перебір варіантів;

·         табулювання функцій;

·         обробка двовимірних масивів.

Якщо в програмі використовуються вкладені цикли, то для підвищення наочності програмного коду прийнято кожний наступний рівень вкладання зміщувати відносно попереднього.

Правило вкладення циклів: внутрішній цикл цілком укладається в тіло зовнішнього циклу.

Приклад № 1. Обчислити значення змінної Y=2*K+N при всіх значеннях змінних N=1, 2, 3 і K=2, 4, 6, 8.

Якщо перебирати всі значення N і K, ми повинні отримати 12 значень змінної Y.

Скласти програму можна в такий спосіб: для кожного значення N перебрати всі значення К від 2 до 8, тобто N використати як параметр зовнішнього циклу, К - як параметр внутрішнього циклу.

Текст програми:

Program priklad_1;

var n, k, y:integer;

begin

for n:=1 to 3 do

begin

k:=2;

while k<=8 do

begin

y:=2*k+n;

writeln(n:3, k:3,y:3);

k:=k+2;

end;

end;

end.

Параметр N змінюється з кроком 1, тому зовнішній цикл організований з використанням оператора For; параметр К змінюється з кроком 2, тому внутрішній цикл є циклом While.

Приклад № 2. Старовинна задача. Скільки можна купити биків, корів та телят, якщо вартість одного бика - 10 руб, однієї корови - 5 руб, а за одного теля платять 0,5 рубля. І якщо на 100 рублів потрібно купити 100 голів скоту.

Розв'язування:

Позначимо через b кількість биків; k - кількість корів; t - кількість телят. Після цього можна записати два рівняння:

10b + 5k + 0.5t = 100 і b + k + t = 100

На 100 рублів можна купити:

не більше 10 биків, тобто 0<=b<=10;

не більше 20 корів, тобто 0<=k<=20;

не більше 200 телят, тобто 0<=t<=200.

Отже отримуємо:

Program Priklad_2;

var b, k, t:integer;

begin

for b:=0 to 10 do

for k:=0 to 20 do

for t:=0 to 200 do

if (10b + 5k + 0.5t = 100) and (b + k + t = 100) then

writeln('биків - ', b, ' корів - ', k,' телят - ',t);

end.

Джерело: СУЧАСНА ІНФОРМАТИКА (сила практики в теорії)

https://www.youtube.com/watch?v=LIpFdiav6Co

 Інформатика 8 кл. Бондаренко https://cutt.ly/yNBHtfg 

Питання: Що таке вкладений цикл?

a) Цикл, який виконується вкритий іншим циклом.

b) Цикл, який виконується двічі.

c) Цикл, який не має вкладень.

Правильна відповідь: a) Цикл, який виконується вкритий іншим циклом.

Питання: Для чого використовують вкладені цикли?

a) Для збільшення складності коду.

b) Для виконання однієї дії багато разів.

c) Для створення циклу без умови виходу.

Правильна відповідь: b) Для виконання однієї дії багато разів.

Питання: Як виглядає вкладений цикл у мові програмування Python?

a) for i in range(3): for j in range(2):

b) nested loop(i, j, 3, 2):

c) loop i in range(3) { loop j in range(2) { } }

Правильна відповідь: a) for i in range(3): for j in range(2):

Питання: Які вкладені цикли особливо корисні для обробки?

a) Одновимірних масивів.

b) Двовимірних масивів, матриць та інших складних даних.

c) Лінійних структур даних.

Правильна відповідь: b) Двовимірних масивів, матриць та інших складних даних.

Питання: Що дозволяє робити оптимізація коду за допомогою вкладених циклів?

a) Збільшувати кількість рядків у коді.

b) Зменшувати кількість повторюваних фрагментів коду.

c) Зробити код складнішим для зрозуміння.

Правильна відповідь: b) Зменшувати кількість повторюваних фрагментів коду.

Питання: У чому полягає основна перевага вкладених циклів?

a) У можливості використання нескінченних циклів.

b) У здатності виконувати кілька циклів одночасно.

c) У зменшенні кількості коду та покращенні його читабельності.

Правильна відповідь: c) У зменшенні кількості коду та покращенні його читабельності.

Питання: Які завдання можна ефективно вирішувати за допомогою вкладених циклів?

a) Тільки обробка простих типів даних.

b) Обробка складних структур даних та робота з матрицями.

c) Тільки створення умовних конструкцій.

Правильна відповідь: b) Обробка складних структур даних та робота з матрицями.

Питання: Що робить оператор break вкладених циклів?

a) Зупиняє виконання тільки внутрішнього циклу.

b) Завершує виконання всіх циклів.

c) Переходить до наступної ітерації внутрішнього циклу.

Правильна відповідь: b) Завершує виконання всіх циклів.

Питання: Як можна уникнути надмірного вкладення циклів?

a) Об'єднати усі цикли в один.

b) Використовувати функції замість циклів.

c) Використовувати тільки одновимірні масиви.

Правильна відповідь: b) Використовувати функції замість циклів.

Питання: Яким чином можна покращити продуктивність коду, використовуючи вкладені цикли?

a) Збільшити кількість змінних.

b) Використовувати оптимізовані функції.

c) Переробити весь код для використання тільки одного циклу.

Правильна відповідь: b) Використовувати оптимізовані функції.