Как решать алгоритм с циклом

Цель: изучение алгоритмической структуры циклы, создание моделей и алгоритмов для решения практических задач.

Ход урока

I. Актуализация знаний

Повторить понятие алгоритма, основные конструкции алгоритмического языка.
Уметь разрабатывать математическую модель, алгоритм и блок схему решения задачи.
Иметь понятие о языках программирования и их назначении.
Уметь работать в среде программирования.
Знать структуры программы.
Уметь записывать выражения, содержащие числовые и символьные величины.
Знать структуры операторов и особенности их работы.
Уметь применять операторы при написании программ с линейными и ветвящимися структурами.
Уметь на компьютере создавать и запускать программы на отладку.

II. Теоретический материал урока

Большинство практических задач требует многократного повторения одних и тех же действий, т. е. повторного использования одного или нескольких операторов. (Презентация)

Пусть требуется ввести и обработать последовательность чисел. Если чисел всего пять, можно составить линейный алгоритм. Если их тысяча, записать линейный алгоритм можно, но очень утомительно и нерационально. Если количество чисел к моменту разработки алгоритма неизвестно, то линейный алгоритм принципиально невозможен.

Другой пример. Чтобы найти фамилию человека в списке, надо проверить первую фамилию списка, затем вторую, третью и т.д. до тех пор, пока не будет найдена нужная или не будет достигнут конец списка. Преодолеть подобные трудности можно с помощью циклов.

Циклом называется многократно исполняемый участок алгоритма (программы). Соответственно циклический алгоритм – это алгоритм, содержащий циклы.

Различают два типа циклов: с известным числом повторений и с неизвестным числом повторений. При этом в обоих случаях имеется в виду число повторений на стадии разработки алгоритма.

Существует 3 типа циклических структур:

Цикл с предусловием;
Цикл с послеусловием;
Цикл с параметром;

Иначе данные структуры называют циклами типа «Пока», «До», «Для».

Графическая форма записи данных алгоритмических структур:

Цикл с предусловием (иначе цикл пока) имеет вид:

Форматы записи операторов алгоритма

Блок-схема

Форматы записи операторов на Паскале

Пока (условие)

нц

серия команд

кц

while условие do

begin

серия команд;

end;

где

условие – выражение логического типа.

Цикл может не выполняться ни разу, если значение логического выражения сразу же оказывается ложь.

Серия команд, находящихся между begin и end, выполняются до тех пор, пока условие истинно.

Для того чтобы цикл завершился, необходимо, чтобы последовательность инструкций между BEGIN и END изменяла значение переменных, входящих в условие.

Цикл с постусловием (иначе цикл до) имеет вид:

Форматы записи операторов алгоритма

Блок-схема

Форматы записи операторов на Паскале

В алгоритмическом языке нет команды которая могла бы описать данную структуру, но ее можно выразить с помощью других команд (Например, ветвления).

repeat серия команд

until условие

где

условие – выражение логического типа.

Обратите внимание:

Последовательность инструкций между repeat и until всегда будет выполнено хотя бы один раз;

Для того чтобы цикл завершился, необходимо, чтобы последовательность операторов между repeat и until изменяла значения переменных, входящих в выражение условие.

Инструкция repeat, как и инструкция while, используется в программе, если надо провести некоторые повторяющиеся вычисления (цикл), однако число повторов заранее не известно и определяется самим ходом вычисления.

Цикл с параметром (иначе цикл для) имеет вид:

Форматы записи операторов алгоритма

Блок-схема

Форматы записи операторов на Паскале

Для i от а до b шаг h

делай

Нц

Серия команд

кц

h = +1

for i:= a to b do

begin

серия команд

end;

h = -1

for i:= b downto a do

begin

Cерия команд;

end;

где

i – параметр цикла;
a – начальное значение цикла;
b – конечное значение цикла;
h – шаг изменения параметра.

Структура данного цикла иначе называют циклом i раз.

Эта команда выполняется таким образом: параметру i присваивается начальное значение а, сравнивается с конечным значением b и, если оно меньше или равно конечному значению b, выполняется серия команд. Параметру присваивается значение предыдущего, увеличенного на величину h – шага изменения параметра и вновь сравнивается с конечным значением b.

На языке программирования Паскаль шаг изменения параметра может быть равным одному или минус одному.

Если между begin и end находится только один оператор, то операторные скобки можно не писать. Это правило работает для цикла типа «Пока» и «Для».

Рассмотрим пример решения задач с использованием данных структур

Пример.

Вычислить произведение чисел от 1 до 5 используя различные варианты цикла

Математическая модель:

Р= 1· 2· 3· 4· 5=120

Составим алгоритм в виде блок-схемы.

Для проверки правильности алгоритма заполним трассировочную таблицу.

Шаг	Операция	Р	i	Проверка условия
1	P:=1	1
2	i:=1;	1	1
3	i<=5 P:=P*I i:=i+1	1	1	1<=5, да (истина)
4	i<=5 P:=P*I i:=i+1	2	2	2<=5, да (истина)
5	i<=5 P:=P*I i:=i+1	6	3	3<=5, да (истина)
6	i<=5 P:=P*I i:=i+1	24	4	4<=5, да (истина)
7	i<=5 P:=P*I i:=i+1	120	5	5<=5, да (истина)
8	i<=5 P:=P*I i:=i+1	6<=5, нет (ложь)

Проверка условия происходит в несколько шагов: проверка условия и выполнение команд на одной из ветвей. Поэтому в трассировочной таблице записываются не команды алгоритма, а отдельные операции, выполняемые компьютером на каждом шаге.

Шаг первый: Р присваивается значение один.

Шаг второй: i присваивается значение один.

Шаг третий: при i равном единице проверяем условие один меньше или равен пяти, да, условие истинно, значит Р присваивается значение один умноженное на один, будет два. Для i: один плюс один, будет два.

Шаг четвертый: при i равном двум проверяем условие два меньше или равен пяти, да, условие истинно, значит Р присваивается значение 2 умноженное на один, будет 2. Для i: два плюс один, будет три.

Шаг пятый: при i равном трем проверяем условие три меньше или равен пяти, да, условие истинно, значит Р присваивается значение два умноженное на три, будет шесть. Для i: три плюс один, будет четыре.

Шаг шестой: при i равном четырем проверяем условие четыре меньше или равен пяти, да, условие истинно, значит Р присваивается значение шесть умноженное на четыре, будет двадцать четыре. Для i: четыре плюс один, будет пять.

Шаг седьмой: при i равном пяти проверяем условие пять меньше или равен пяти, да ,условие истинно, значит Р присваивается значение двадцать четыре умноженное на пять, будет сто двадцать. Для i: пять плюс один, будет шесть.

Шаг восьмой: при i равном шести проверяем условие шесть меньше или равен пяти, нет, условие ложно, тогда мы выходим из цикла, а в результате получаем последнее значение равное сто двадцати.

Program Pr1;
Var i: integer;
Begin
P:=1;
i:=1;
While i<=5 do
begin
P:=P*i;
i:=i+1;
end;
Write (‘P=’, P);
end.

Для цикла с постусловием построим блок-схему и трассировочную таблицу. (слайд16)

В результате получаем последнее значение равное сто двадцати на седьмом шаге

И для Цикла с параметром построим блок-схему и трассировочную таблицу. (слайд17)

В результате получаем последнее значение равное сто двадцати на шестом шаге

Задача:

Вывести на экран числа от 1 до 5 в:

прямом порядке;
обратном порядке.

Математическая модель:

1 2 3 4 5;
5 4 3 2 1.

Блок-схема и программа решения задачи представлена для чисел в прямом порядке и обратном порядке.

(слайд 21)

Запишем рассмотренные алгоритмы на языке программирования Паскаль.

(слайд 22)

III. Подведение итогов урока

И так мы рассмотрели следующие вопросы:

Алгоритмическая структура цикл;
Виды алгоритмических структур:
1. Цикл с предусловием;
2. Цикл с послеусловием;
3. Цикл с параметром;
Рассмотрели способы записи данных структур;
Разобрали примеры решения задач с помощью этих структур.

Источник

Алгоритм является классической совокупностью четко установленных норм для поиска решения задачи. Класс задач – произвольный. В структуру может входить последовательность действий, список инструментария, необходимый для поиска ответа на исходный вопрос задания.

Циклом называют некоторое повторение действия, вычисления.

Цикличный алгоритм, примеры которого можно встретить в повседневной жизни, описывает действия. Они повторяются до момента решения поставленной задачи. Иногда число повторений – обязательное условие задания. Информатика разделяет все структуры повторения на три вида:

Циклический алгоритм со счетчиком. Конкретная работа должна быть выполнена установленное количество раз. В таких видах конструкций условие уже содержит параметр, указывающий число повторных операций. Простой пример циклического алгоритма со счетчиком: требуется распечатать задание на контрольную на весь класс. В классе 21 ученик. Действие повторится 21 раз;
Циклический конструктив с условиями. Вычисление или процесс выполняется до того момента, пока не будет сделана работа. После наступит окончание проекта. Данный вид используют в ситуациях, когда число повторений, необходимых для достижения цели, неизвестно. Если рассматривать условный алгоритм с циклом, примеры найти не составит труда. Садовнику необходимо посадить дерево. Он должен выкопать яму. Заранее неизвестно, сколько движений лопатой ему нужно сделать. Он ориентируется на результат;
Повторение с предварительным условием. Исполнитель изначально проверяет заданные параметры, после приступает к осуществлению действия;
Цикл с последующим условием. Задача выполняется один раз, после проводится проверка ее параметров.

Составление циклических алгоритмов – информатика и программирование

Главное правило составления конструктивов – конечность. Процесс должен осуществляться до определенного момента. Если окончание не наступает – структуру называют зацикленной. Состав структур с повторениями:

Название процедуры. Исполнитель указывает основные условия. Они определяют, сколько раз повторится операция;
Тело алгоритма. Это оператор, он может быть составным или простым. Повторяется в ходе процесса. Допускается содержание разных операторов. Они отвечают за ввод, вывод, присваивание. Отдельная группа условных операций и других. Все операторы, находящиеся внутри системы, – это вложенные конструкции.

Часто встречается задание: приведите пример циклического алгоритма. Чтобы справиться с этой задачей, рекомендуется следовать принципам последовательности составления конструктивов:

Выявление последовательностей, требующих повторения.
Определение количества циклических оборотов до начала его работы.
Использование системы со счетчиком, если количество повторов уже задано.
Использование структуры с последующим условием при минимум одном исполнении процесса.
При отсутствии данной информации или возможности нулевого цикла применяется система с предварительным условием.
Определение пределов для вида со счетчиком.
Выявление параметров повторов, окончания для последовательностей с условиями.
Поиск известных переменных до старта. Крайне важны коэффициенты, находящиеся в оперативном условии, если есть предварительные параметры.
Запись операторов, вычисляющих, выводящих переменные.
Создание алгоритмической схемы.
Выбор данных, которыми можно воспользоваться для теста программного продукта.

Циклический алгоритм примеры – информатика

Укажите процесс, который демонстрирует работу циклического алгоритма.
Рассмотрим пример классической структуры с повторами. Она состоит из четырех частей:

Присвоение начального обозначения параметру;
Выполнение основных операций, повторяющихся на цикличных витках;
Ввод величины шага, проведение соответствующих изменений;
Ввод условия для окончания или повторного проведения операций;
Проверка итогов.

Сумма рассчитывается с помощью данной системы. Рассмотрим процесс на примере i-1nxiyi. Действуем по следующей схеме:

Устанавливается стартовое значение для суммы – нулевое;
Исследуется первый параметр i, равный единице;
Выводится xi, yi для вычисления СУММ=СУММ+Xi x Yi;
Суммирование проводится циклично. Следующее действие i=i+1;
Повторение выполняется до того, как будет получено нужное значение. Его необходимо вывести.

Приведите пример циклического алгоритма из жизни.

На уроке физики ученики должны использовать одинаковую формулу до того момента, пока выражение не станет верным. Без этого они не получат нужный результат.

Источник

В этой статье будет рассмотрена работа циклического алгоритма – что это, как он работает, какие виды существуют. Также будут рассмотрены примеры циклических алгоритмов в разных языках программирования.

Прежде чем приступить к основной теме статьи, следует прояснить терминологию вопроса и рассмотреть основные определения: – цикл – вид управляющей конструкции в языках программирования. Он позволяет организовать многократное исполнение определённого набора инструкций (последовательность действий, при котором выполняется тело цикла); – тело цикла – последовательность инструкций, обеспечивающая их многократное исполнение; – итерация – однократное исполнение тела цикла; – условие выхода (условие окончания) – выражение, которое определяет, станет ли в очередной раз выполняться итерация либо произойдёт завершение цикла; – счётчик цикла – переменная, которая сохраняет номер итерации.

Счётчик не обязательно должен содержаться в цикле и счётчик совсем не обязательно должен быть один, то есть условие выхода порой зависит от нескольких изменяемых переменных. Вдобавок к этому, условие выхода иногда зависит от внешних условий (как пример – наступление определённого времени).

Работа любого цикла вне зависимости от его вида включает в себя: – первоначальную инициализацию циклических переменных; – проверку условия выхода из цикла; – выполнение тела; – обновление циклической переменной на каждой итерации.

Многие языки программирования предоставляют разработчику средства, обеспечивающие досрочное завершение цикла (выход из него вне зависимости от истинности условия выхода).

Виды циклических алгоритмов

Безусловные циклы

В некоторых программах и линейных алгоритмах на компьютерах выход из циклов не предусмотрен логикой. Эти циклы называются безусловными (другое название – бесконечные). При написании таких алгоритмов для решения поставленных задач специальных синтаксических средств не используют (они часто и не предусмотрены). На практике вполне достаточно конструкций, которые предназначены для формирования обычных (условных) циклов. Чтобы обеспечить бесконечное повторение, проверка условия или исключается (LOOP…END LOOP, язык программирования Ада), или заменяется константным значением (while true do …, Pascal).

Теперь следует рассмотреть группу циклов с условием.

Циклический алгоритм с предусловием

При наличии предусловия цикл выполняется до тех пор, пока истинно определённое условие, которое указано перед началом. Данное условие проверяется ещё до выполнения тела, в результате чего тело алгоритма может вообще ни разу не выполнится (пример такой ситуации с нулевым количеством итераций – условие изначально ложно). Что касается применения и реализации, то во многих процедурных языках программирования такой алгоритм реализуется с помощью оператора while.

Циклический алгоритм с постусловием

В данном случае проверка условия происходит уже после выполнения тела. Это означает, что тело цикла хотя бы раз, да выполнится. В Pascal такой алгоритм реализуется посредством оператора repeat..until, в языке программирования Си – с помощью do…while.

В зависимости от языка, трактовка условий бывает разной. В том же Pascal речь идёт об условии выхода (работа линейного алгоритма завершится, когда условие истинно; «цикл до»), а в вышеупомянутом Си можно говорить об условии продолжения (цикл завершится, когда условие ложно; «цикл пока»).

Циклический алгоритм с выходом из середины

Это самая общая форма условного линейного алгоритма. Синтаксически оформляется посредством 3-х конструкций: – начало цикла, – конец, – команда выхода.

Конструкция начала обеспечивает маркировку программной точки, где начинается тело, конструкция конца – где тело заканчивается. Внутри циклического алгоритма присутствует команда, обеспечивающая выход – цикл оканчивается, а управление передаётся оператору, следующему за конструкцией конца.

Если сравнивать этот алгоритм с вышеупомянутыми, то он имеет особенность: часть тела, которая расположена после начала и до команды выхода, выполнится всегда, а часть тела, расположенная после команды выхода, при последней итерации не выполнится.

Чтобы организовать выход из середины, в некоторых языках программирования необходимо использовать специальные конструкции. В Ада это LOOP…END LOOP и команда EXIT либо EXIT WHEN:

Внутри этого алгоритма может находиться любое число команд выхода обоих типов – как EXIT WHEN (используется, если проверяется лишь условие выхода), так и просто EXIT (используется, если выход осуществляется в одной из вариаций сложного условного оператора).

В некоторых языках специальные конструкции для выхода из середины отсутствуют. В таких случаях смоделировать выход можно, используя любой условный цикл и оператор досрочного выхода (тот же break в Си) или goto – оператор безусловного перехода.

Циклический алгоритм cо счётчиком

При реализации этого алгоритма на компьютере определённая переменная меняет своё значение с некоторым шагом (она имеет заданное начальное и конечное значения), причём для каждого значения переменной тело цикла выполнится хотя бы раз. Во многих процедурных языках программирования алгоритм со счётчиком реализуется с помощью оператора for. В нём указывается счётчик (его ещё называют переменной цикла), определённое число проходов (граничное значение счётчика) и, в некоторых случаях, шаг изменения счётчика. В качестве примера – циклический алгоритм со счётчиком в языке программирования Оберон-2:

Хотите знать про алгоритмы больше? Записывайтесь на специализированные курсы в OTUS!

Источник – https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/1188296.

Источник