Что такое вложенный цикл
Вложенные циклы
Если телом цикла является циклическая структура, то такие циклы называют вложенными или сложными. Цикл, содержащий в себе другой цикл, называют внешним. Цикл, содержащийся в теле другого цикла, называют внутренним.
Внутренний и внешний циклы могут быть любыми из трех рассмотренных видов: циклами с параметром, циклами с предусловием, циклами с постусловием. При построении вложенных циклов необходимо соблюдать следующее дополнительное условие: все операторы внутреннего цикла должны полностью лежать в теле внешнего цикла, циклы ни в коем случае не могут пересекаться.
Сложные циклы условно разбивают на уровни вложенности. Ниже представлена структура вложенных циклов с параметром, для которой: внешний цикл 1 имеет уровень 0, внутренний цикл 2 – уровень 1, внутренний цикл 3 – уровень 2.
 |
Рисунок 3 – Схема алгоритма с вложенными циклами
На рис. 3 изображен цикл с параметром. Но все изложенное относится и к тем случаям, когда для организации циклов используются другие виды циклических структур: цикл с предусловием или цикл с постусловием.
Рассмотрим конкретную задачу, требующую для своего решения организации вложенных циклов. Такой задачей является задача табулирования функции нескольких переменных.
Рисунок 4 – Схема алгоритма к примеру 3
Алгоритм решения поставленной задачи, выполненный с применением цикла с параметром, представлен на рис. 4. Программа, соответствующая этому алгоритму, представлена в листинге 3.
Персональная страничка
Диканева Тараса
Викторовича
5.1. Вложенные циклы: теория
Циклы позволяют повторять выполнение любого набора операторов. В частности можно повторять много раз выполнение другого цикла. Такие циклы называются вложенными.
Пример 1. Напечатать числа в виде следующей таблицы
Данная таблица состоит из четырех строчек, в каждой из которых число 3 напечатано 5 раз. Строчку из пяти чисел можно напечатать с помощью одного цикла for:
Чтобы повторить вывод строчки 4 раза, вставляем этот цикл внутрь другого:
Типичная ошибка, когда в качестве счетчиков вложенных циклов (i и k в приведенном примере) используется одна и та же переменная. То есть нельзя в каждом из циклов использовать одну переменную i. Помнить об этом особенно важно, поскольку данная ошибка не обнаруживается на этапе компиляции. Ваша программа запустится, но делать будет вовсе не то, что вы от нее ждете. В приведенном примере (если допустить ошибку, заменив переменную k на i) внешний цикл выполнится всего 1 раз вместо 4-х. Возможна также ситуация, когда такая ошибка приведет к зацикливанию: внешний цикл будет выполняться бесконечно долго – программа зависнет.
Рассмотрим еще один пример.
Пример 2. Напечатайте числа в виде следующей таблицы:
Снова используем внешний цикл для вывода строк, а внутренний для отдельных чисел в одной строке. Используем также отдельную переменную-счетчик n, в которой будет храниться выводимое число.
Дополнительная переменная-счетчик (n) здесь введена для большей прозрачности алгоритма. Заметив, что всегда выполняется n = (i-1)*4+k, можно обойтись без нее.
Разумеется, ту же задачу можно решить без вложенных циклов (вообще говоря, обойтись без них можно всегда). Например, заметив, что числа, стоящие в конце каждой строки делятся на 4, делаем так:
Однако решения, основанные на вложенных циклах, как правило, интуитивно понятнее, их проще придумывать. Это связано с такой фундаментальной идеей программирования как разделение задачи на подзадачи. Выделяется отдельная часть решения задачи (вывод одной строки в приведенных примерах), затем с помощью внешнего цикла она выполняется много раз.
Типичные ошибки при написании вложенных циклов:
1. Наиболее частая ошибка – использование одной и той же переменной-счетчика для внешнего и внутреннего циклов. Выше она уже упоминалась.
2. При решении некоторых задач необходимо, чтобы одна переменная-счетчик на каждом шаге увеличивалась, а другая при этом уменьшалась. Следуя непостижимыми (для человека наделенного формально-логическим складом ума) путями интуитивного мышления многие студенты для решения этой задачи приходят к конструкции вида:
Если вы хоть что-то поняли про вложенные циклы, то вам должно быть очевидно, что к решению поставленной задачи эта конструкция не имеет никакого отношения.
Напомним, что в качестве пределов изменения переменной-счетчика цикла можно использовать произвольное выражение, дающее результат целого типа:
В частности, если речь идет о вложенных циклах, то пределы изменения переменной во внутреннем цикле могут зависеть от значения переменной внешнего цикла. Например:
Пример 3: Напечатайте числа в виде следующей таблицы:
Поскольку внутри цикла может находиться все, что угодно, то ничто не мешает разместить там два цикла. Например, так:
В заключение небольшое замечание, касающееся правильного стиля написания программы, содержащей множество циклов (в частности вложенных). Следует избегать одновременного использования в качестве счетчиков пар переменных с именами i и j, а также p и q. На вид они очень похожи, что часто приводит к трудно обнаруживаемым ошибкам.
7.11. Что такое вложенные циклы?
Возможны случаи, когда внутри тела цикла необходимо повторять некоторую последовательность операторов, т. е. организовать внутренний цикл. Такая структура получила название цикла в цикле или вложенных циклов. Глубина вложения циклов (то есть количество вложенных друг в друга циклов) может быть различной.
При использовании такой структуры для экономии машинного времени необходимо выносить из внутреннего цикла во внешний все операторы, которые не зависят от параметра внутреннего цикла.
Пример вложенных циклов для
Вычислить сумму элементов заданной матрицы А(5,3).
нц для j от 1 до 3
S:=S+A[i,j]
кц
кц
Пример вложенных циклов пока
Вычислить произведение тех элементов заданной матрицы A(10,10), которые расположены на пересечении четных строк и четных столбцов.
Мы с вами успели познакомиться с тремя конструкциями повторения в языке программирования C++. Это циклы for, while и do while. Если вы обратили внимание, вложение конструкций логического выбора if и else в циклы уже применялось. Сейчас же мы рассмотрим вложенные циклы – это когда в теле одного цикла (внешнего) размещается другой цикл (внутренний). Таких вложенных циклов во внешнем цикле может быть несколько.