Pętle

W języku C dostępne są trzy instrukcje, umożliwiające tworzenie pętli: for, while oraz do.

Instrukcja for ma następującą postać:

for (w1;w2;w3) instrukcja

w1, w2, w3 są wyrażeniami

Schemat blokowy pętli for wygląda następująco:

Instrukcja: for(;;) oznacza pętlę nieskończoną.

Oto przykład programu wykorzystującego pętlę for, który oblicza sumę n liczb wprowadzanych z

klawiatury:

w1

instrukcja

w3

w2

NIE

TAK

w1

START

czytaj n

suma=0
i=0

i>n

suma =suma+x

i=i+1

czytaj x

pisz suma

STOP

#include <stdio.h>

int main()
{
//suma n elementow
int n,i;
float x, suma=0;
printf("podaj liczbe elementow\n");
scanf("%d",&n);
for(i=0;i<n;i++)
{
printf("podaj wartosc %d\n",i+1);
scanf("%f",&x);
suma+=x;
};
printf("suma %d elementow wynosi %f\n",n,suma);
}

W programie zastosowano zapis:

suma+=x;

który jest skrócona postacią instrukcji:

suma=suma+x;

Analogiczny skrócony zapis można stosować również do innych operatorów: -,*,/. I tak instrukcja:

iloczyn*=x;

jest równoważna instrukcji:

iloczyn = iloczyn * x;

W pętli for często występuje wyrażenie inkrementacji i++ lub dekrementacji i--. Możliwe jest

również zastosowanie zapisu –-i lub ++i. Różnice między nimi wyjaśnia przykład:

i=1; k=2;
j=i++;
l=k--;
----------------------
po wykonaniu tych instrukcji:
i=2, k=1, j=1, l=2

i=1; k=2;
j=++i;
l=--k;
----------------------
po wykonaniu tych instrukcji:
i=2, k=1, j=2, l=1

W instrukcji j=i++ najpierw wykonywane jest podstawienie, zmienna j przyjmuje taką wartość jak

zmienna i, a dopiero później zmienna i jest inkrementowana, natomiast w instrukcji j=++i najpierw

wykonywana jest inkrementacja zmiennej i, a następnie podstawienie.

Pętla while ma postać:

while ( w )instrukcja

i odpowiada jej schemat blokowy:

Instrukcja wykonywania jest dopóki spełniony jest warunek w. Jest ona równoważna pętli:

for( ; w; ). Warunek w sprawdzany jest na początku pętli.

Przykładem zastosowania pętli while jest program, który wczytuje liczby wprowadzane z

klawiatury i sumuje je, aż do napotkania pewnej zadanej wartości, pełniącej rolę stopera Stoper nie

powinien być dodany do sumy. Oto schemat blokowy i kod programu:

instrukcja

w

NIE

TAK

#include <stdio.h>
int main()
{
//suma bez konca
int i=0;
float koniec;
float x, suma=0;
printf("podaj znacznik konca \n");
scanf("%f",&koniec);
printf("podaj pierwsza liczbe\n");
scanf("%f",&x);
while(x!=koniec)
{
suma+=x;
printf("podaj wartosc %d\n",i+1);
scanf("%f",&x);
i++;
};
printf("suma konca=%f wynosi %f\n",koniec,suma);
}

START

czytaj koniec

suma=0

czytaj x

STOP

NIE

x<>koniec

TAK

suma =suma+x

czytaj x

pisz suma

Pętla do ma postać:

do instrukcja while ( w )

i odpowiada jej schemat blokowy:

Instrukcja wykonywania jest przynajmniej jeden raz, warunek w sprawdzany jest na końcu.

Przykładem zastosowania pętli do jest program, który wczytuje liczby wprowadzane z klawiatury i

sumuje je, aż do napotkania pewnej zadanej wartości, pełniącej rolę stopera, wraz ze stoperem.

instrukcja

w

NIE

TAK

#include <stdio.h>
int main()
{
//suma z koncem
int i=0;
float koniec;
float x, suma=0;
printf("podaj znacznik konca \n");
scanf("%f",&koniec);
do
{
printf("podaj kolejna wartosc %d\n",i+1);
scanf("%f",&x);
suma+=x;
i++;
} while(x!=koniec);
printf("suma elementow=%f\n",suma);
}

START

czytaj koniec

suma=0

suma =suma+x

pisz suma

STOP

NIE

x<>koniec

TAK

czytaj x

Przerwanie działania pętli / instrukcje break, continue/

Instrukcja break powoduje wyjście z najbardziej zagnieżdżonej pętli. Używa się jej w celu

przerwania pętli w innym przypadku niż spełnienie warunków zakończenia pętli. Aby przerwać

bieżący krok pętli i przejść do następnego stosuje się instrukcję continue.

Oto fragment programu ilustrujący zastosowanie obu instrukcji. Zadanie polega na obliczeniu sumy

liczb dodatnich, wczytywanych z klawiatury (maksymalnie 10 liczb), przy założeniu, że napotkanie

wartości 0 powoduje zakończenie działanie programu.

for(i=0;i<10;i++)
{

scanf(„%d”,&k)

if (k==0) break;
else if (k<0) continue;
s+=k
……..
}

Natychmiastowe wyjście z całego programu powoduje instrukcja exit. Jako parametr można podać

kod zakończenia programu (np.: exit(1)).

PRZYKŁAD

Poniższy program oblicza wartość silni dla liczb dodatnich wprowadzanych z klawiatury, aż do

napotkania liczby 0.

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int silnia(int k) //funkcja silnia
{
int wynik=1;
int i;
for(i=1;i<=k;i++)
wynik*=i;
return wynik;
}
int main()
{
int i;
do
{
printf("podaj i\n");
scanf("%d",&i);
printf("%d ! = %d\n",i,silnia(i));
}
while (i!=0);
}

Program kończy się, gdy zostanie wprowadzona liczba 0 - ostatnią policzoną wartością jest 0!. Dla

każdej wprowadzonej wartości wywołana jest funkcja silnia. Zastosowano w niej pętlę for, w której

zmienna wynik mnożona jest przez kolejne liczby całkowite. Zmienna wynik zainicjowana jest

wartością 1, gdyż jest to element neutralny mnożenia. W funkcji main zastosowano pętlę do, w

której wczytywane są kolejne wartości i i dla każdej z nich wywoływana jest funkcja silnia (drugi

argument wywołania funkcji printf).

ZADANIE:

Zbadaj dla jakich wartości argumentu wartość silni jest niepoprawna. Dla zwiększenia zakresu

poprawności działania funkcji silnia zmień jej typ na double.

PRZYKŁAD

Program z kolejnego przykładu tablicuje funkcję sinus w zadanym przedziale z zadaną liczbą

podprzedziałów – czyli wyświetla na ekranie tabelę z wartościami argumentów i odpowiadającymi im

wartościami funkcji sinus. Wartości funkcji sinus będą liczone dwoma sposobami: korzystając z

funkcji bibliotecznej sin(x) oraz z własnej funkcji szereg, wykorzystującej rozwinięcie funkcji w

szereg Taylora, które wygląda następująco:

Im większa liczba wyrazów szeregu, tym wynik będzie dokładniejszy. Aby wygodnie można było to

przetestować w programie zastosowano makrodefinicję define do określenia liczby wyrazów

szeregu. Poprawnie napisany program obok kolumny argumentów powinien wyświetlić dwie

identyczne, lub nieznacznie różniące się kolumny liczb, będące wartościami funkcji sinus uzyskanymi

dwoma sposobami.

Oto program i efekt przykładowego wywołania:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define li 100 //liczba iteracji do szeregu
//tablicowanie fcji sin w <a,b> - szereg + fcja biblioteczna
//definicja funkcji szereg; x - parametr formalny
double szereg(double x)
{
double s, w;
int i;
s=x;
w=x;
for(i=1;i<=li;i++)
{
w=-w*x*x/(2*i*(2*i+1));
s=s+w;
}
return s;
}

int main()
{
int lp;
double a, b, szsin, krok, x;
//<a;b> - przedział, lp - liczba podprzedziałów
printf("podaj konce przedzialow i liczbe podprzedzialow\n");
scanf("%lf %lf %d",&a,&b,&lp);
krok=(b-a)/lp;
printf("krok=%6.2lf\n\n\n",krok);
printf(" ----------------------------\n\n");
printf(" x szereg(x) sin(x)\n ---------------------
-------\n");
for (x=a;x<=b;x+=krok)
printf("%10.2lf %7.4lf %7.4lf\n",x,szereg(x),sin(x));
printf(" ----------------------------\n\n");
}

Należy zwrócić uwagę na fakt, że w funkcji szereg kolejne wyrazy ciągu liczone są na podstawie

wyrazu poprzedniego. Wystarczy pomnożyć go przez –x

2

i podzielić przez dwie kolejne liczby

całkowite. Obliczanie każdego wyrazu przy pomocy funkcji potęgującej pow byłoby zbyt kosztowne

obliczeniowo.

A oto efekt działania programu dla przykładowych danych:

ZADANIA:

1. Zbadaj efekt działania programu dla różnych liczb wyrazów szeregu.

2. Zmodyfikuj program tak, aby tablicował funkcję cosinus, której rozwinięcie w szereg

Taylora jest następujące: