Стивен Прата - Язык программирования C. Лекции и упражнения (6-е изд.) 2015

Время = 1.999023, когда количество элементов = 11.

Время = 1.999512, когда количество элементов = 12.

Время = 1.999756, когда количество элементов = 13.

Время = 1.999878, когда количество элементов = 14.

Время = 1.999939, когда количество элементов = 15.

Легко заметить, что хотя мы и добавляем все новые элементы, общая сумма, по-видимому, не превысит некоторой величины. И в самом деле, математики доказали, что сумма этой последовательности стремится к 2.0 по мере того, как количество просуммированных элементов стремится к бесконечности, на что указывают результаты выполнения программы. Ознакомьтесь со следующими математическими выкладками. Предположим, что S представляет собой такую сумму:

S = 1 + 1/2 + 1/4 + 1/8 + ...

Здесь многоточие означает "и т.д.”. Разделив S на 2, получаем:

S/2 = 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + ...

Вычитание второго выражения из первого дает:

S - S/2 = 1 +1/2 -1/2 + 1/4 -1/4 + .. .

За исключением начального значения 1 все остальные значения образуют пары, в которых одно значение положительное, а второе — отрицательное, так что эти элементы уничтожают друг друга, в результате оставляя:

S/2 = 1

И, наконец, умножение обеих сторон на 2 дает:

S = 2

Мораль, которую можно извлечь отсюда, такова: прежде чем начинать сложные вычисления, проверьте, не нашли ли математики более простого способа делать это.

Что можно сказать о самой программе? Она показывает, что в выражении можно использовать более одной операции запятой. Вы инициализировали переменные time, power of 2 и count. После того, как вы определили условия для цикла, программа оказалась совсем короткой.

Цикл с постусловием: do while

Циклы while и for являются циклами с предусловием. Условия проверки вычисляются перед каждой итерацией цикла, поэтому вполне возможно, что операторы, помещенные в цикл, никогда не выполнятся. В языке С имеется также цикл с постусловием, в котором проверка условия производится после прохода каждой итерации цикла, благодаря чему гарантируется выполнение операторной части цикла минимум один раз. Эта разновидность цикла называется циклом do while. В листинге 6.15 приведен пример.

Листинг 6.15. Программа do while.с

Управляющие операторы С: циклы 227

Программа в листинге 6.15 читает входные значения до тех пор, пока пользователь не введет 13. Ниже показан результат выполнения этой программы:

Чтобы войти в клуб лечения трискадекафобии, пожалуйста, введите секретный код: 12 Чтобы войти в клуб лечения трискадекафобии, пожалуйста, введите секретный код: 14 Чтобы войти в клуб лечения трискадекафобии, пожалуйста, введите секретный код: 13 Поздравляем! Вас вылечили!

Эквивалентная программа, в которой применяется цикл while, была бы несколько длиннее, как можно видеть в листинге 6.16.

Листинг 6.16. Программа entry.с

Общая форма цикла do while имеет вид:

do

оператор

while ( выражение );

Оператор может быть простым или составным. Обратите внимание на то, что сам цикл do while считается оператором и таким образом требует наличия после него точки с запятой (рис. 6.5).

228 Глава 6

Рис. 6.5. Структура цикла do while

Цикл do while всегда выполняется, по меньшей мере, один раз, потому что проверка условия производится после того, как тело цикла выполнено. С другой стороны, циклы for и while могут не выполниться ни разу, поскольку проверка условия цикла осуществляется перед входом в цикл. Использование циклов do while должно быть ограничено случаями, при которых требуется выполнение хотя бы одной итерации. Например, программа запроса пароля мола бы содержать цикл, как демонстрируется в следующем псевдокоде:

do

{

запросить ввод пароля прочитать пользовательский ввод ) while (введенные данные не совпадают с паролем);

Избегайте применения структуры do while, которая имеет вид, подобный показанному ниже псевдокоду:

do

{

запросить у пользователя, желает ли он продолжить какие-то действия } while (ответом является 'да');

В этом случае, даже если пользователь ответит “нет” на запрос о продолжении, действия все равно выполняются, т.к. проверка введенного ответа происходит слишком поздно.

Сводка: оператор do while Ключевые слова

do while

Общий комментарий

Оператор do while создает цикл, который повторяется до тех пор, пока проверочное выражение не станет ложным или нулевым. Оператор do while является циклом с постусловием, т.е. решение о следующем проходе цикла принимается после выполнения текущей итерации. Таким образом, цикл должен быть выполнен, по меньшей мере, один раз. Часть оператор может быть простым или составным оператором.

Управляющие операторы С: циклы 229

Форма записи

do

опера тор

while (выражение);

Часть оператор повторяется до тех пор, пока выражение не станет ложным или нулевым.

Пример:

do

scanf("%d", snumber);

while (number !< 20)

Выбор подходящего цикла

Когда решено, что цикл необходим, возникает вопрос: какой из них должен использоваться? Для начала определитесь с тем, какого вида нужен цикл — с предусловием или с постусловием. Обычно выбирается цикл с предусловием. Исследователи в области вычислительной техники считают циклы с предусловием более удачными по нескольким причинам. Во-первых, в общем случае условие лучше проверять до выполнения итерации, а не после нее. Во-вторых, программа проще для восприятия, если условие цикла находится в начале цикла. В-третьих, во многих ситуациях важно, чтобы цикл был пропущен полностью, если условие изначально не удовлетворяется.

Предположим, что требуется цикл с предусловием. Это должен быть цикл for или же цикл while? Частично это дело вкуса, поскольку то, что возможно сделать с помощью одного цикла, можно достичь и посредством другого. Чтобы сделать цикл for похожим на while, можно не указывать первое и третье выражения. Так, цикл

for (; условие-проверки; ) эквивалентен циклу

while (условие-проверки)

Чтобы придать циклу while вид, подобный for, предварите его инициализацией и предусмотрите внутри тела операторы для обновления значений. Например:

инициализация;

while (условие-проверки)

{

тело-цикла; обновление;

}

эквивалентно

for (инициализация; условие-проверки; обновление) тело-цикла;

С позиций преобладающего стиля цикл for больше подходит в ситуациях, когда цикл предусматривает инициализацию и обновление переменной, а цикл while предпочтительнее, когда этого делать не нужно. Цикл while целесообразно применять для следующего условия: