Библиографический список. Алгоритмизация и основы программирования

Алгоритмизация и основы программирования

Конспект лекций

Лекция 4

Операции и операторы

Научный редактор доц., д-р техн. наук С.В. Поршнев

Екатеринбург

ОГЛАВЛЕНИЕ

Библиографический список.. 3

Операции языка Си.. 3

1. Характеристики операций. 3

2. Таблица приоритетов операций. 3

3. Комментарии к операциям.. 5

4. Правила преобразований типов. 9

4.1. В выражениях. 9

4.2. В присваиваниях. 9

Операторы языка Си.. 10

5. Оператор выражение. 10

6. Пустой оператор. 10

7. Составной оператор. 11

8. Оператор if 11

9. Оператор switch. 13

10. Оператор break. 15

11. Оператор for 15

12. Оператор while. 17

13. Оператор do while. 17

14. Оператор continue. 18

15. Оператор return. 18

16. Оператор goto. 19

17. Алгоритм сортировки обменами (алгоритм "пузырька") 20

18. Алгоритм сортировки вставками. 21

19. Алгоритм сортировки выбором элемента. 21

Контрольные вопросы.. 22

1. Макарова Н.В. Информатика / Н.В. Макарова. М.: Финансы и статистика, 2004. 768 с.

2. Керниган Б. Язык программирования Си / Б. Керниган, Д. Ритчи.
М.: Финансы и статистика, 1992. 272 с.

3. Подбельский В.В. Программирование на языке Си: учеб. пособие / В.В. Подбельский, С.С.Фомин. М.: Финансы и статистика, 2004.
600 с.

Операции языка Си

1. Характеристики операций

Операция – это элементарная конструкция, которая возвращает некоторый результат. В отличие от операций, операторы – синтаксические конструкции, управляющие ходом выполнения программы. Основные операторы: условные переходы и циклы.

По количеству аргументов операции бывают унарные, бинарные и имеется одна тернарная операция «Условие».

Если одна и та же операция встречается в выражении несколько раз, то говорят о лево-ассоциативных и право-ассоциативных операциях. В первом случае данная операция выполняется слева направо, во втором – справа налево.

2. Таблица приоритетов операций

Операции, расположенные в таблице выше, имеют больший приоритет.

Таблица 1

№ операции	Группа операций	Обозначение операции	Название операции	Название на сленге	Ассоциативность
	первичные	()	круглые скобки	1. () [] ->::.	®
		[]	индексация	Квадратные скобки	®
		->	Обращение к элементу структуры по указателю на структурную переменную	стрелка	®
		::	Разрешение видимости	Четвероточие	®
		.	Обращение к элементу структуры по имени структурной переменной	Точка	®
	унарные	!	Логическое отрицание	Восклицательный знак	←
		~	Побитовое инвертирование	Тильда	←
		++	Автоматический инкремент ++х; Отложенный инкремент х++	Плюс-плюс	←
		--	Автоматический декремент --х; Отложенный декремент х--	Минус-минус	←
		-	Обращение знака	Минус	←
		+	Подтверждение знака	плюс	←
		(тип)	Явное приведение типа		←
		*	Разыменование указателя	Звездочка	←
		&	Взятие адреса	Амперсанд	←
		sizeof	Размер в байтах аргумента	sizeof	←
		new	Операция выделения динамической памяти	new	←
		delete	Операция освобождения динамической памяти	delete	←
	мультипликативные	*	умножение	умножение	®
		/	деление	деление	®
		%	Деление по модулю	процент	®
	аддитивные	+ -	Сумма разность	Сложение Разность	®
	сдвиги	<<	Побитовый сдвиг влево	Меньше-меньше	®
		>>	Побитовый сдвиг вправо	больше-больше	®
	отношения	< <= > >=	Меньше Меньше равно Больше Больше равно		®
	Сравнение	==	Сравнение на равенство		®
		!=	Сравнение на неравенство	3..* ->*	®
	поразрядные	&	Побитовое «И»	амперсанд	®
		^	Побитовое взаимоисключающее «ИЛИ»	крышка	®
		|	Побитовое «ИЛИ»	Побитовое «ИЛИ»
	логические	&&	Логическое «И»	«И»
		||	логическое «ИЛИ»	«ИЛИ»
	Условие	?:	Условное выражение	Вопросительный знак	←
	присваивания	=	Присваивание	Равно	←
		*= /= %= += -= &= ^= |= <<= >>=	Комбинированные присваивания	Умножить равно и т.д.	←
	запятая	,	запятая	запятая	®

Ассоциативность «слева направо» означает группировку операций таким образом: запись A1 @ A2 @ A3 означает ((A1 @ A2) @ A3).

Ассоциативность «справа налево» обрабатывает запись A1 @ A2 @ A3 как (A1 @ (A2 @ A3)).

3. Комментарии к операциям

1. () – самая сильная операция. Выражение (2*(4+5)) равно 18.

2. [] индексирует элементы массивов. А[3][6] – в третьей строке шестой элемент. Индексация начинается с нуля, то есть А[0][0] – начальный элемент массива.

3. Операция -> используется с указателями на структурные переменные и на объекты классов. Например,

struct Pixel

{

int x, y;

char col;

};

Pixel A, *ptr;

ptr = &A;

ptr->x = 100;

4. Операция:: применятся для обращения к глобальным переменным, скрытым локальными переменными.

int x = 2;

void main()

{

int x=5;

printf(“%d”, x +::x); // 7

}

5. Операция “точка” используется с структурными переменными и над объектами классов. Например,

Pixel A;

А.x = 100;

6. В языке Си нет логических констант true и false. Вместо этого все, что не ноль считается истинным, а ноль любого типа считается ложью. При этом представителем истины является 1.

Таблица 2

Таблица истинности операции логического отрицания

x	ноль	не ноль
!x

7. Побитовое инвертирование применяется только к целым аргументам. Для получения результата аргумент необходимо преобразовать в двоичную систему счисления. Количество разрядов должно соответствовать типу аргумента.

Таблица 3

Таблица истинности

x
~x

Пример.

char x = 20, y;

y= ~x;

Так как х = 20 = 000101002, то y = 11101011. Переменная y является знаковой, поэтому ее содержимое компилятор будет интерпретировать как число со знаком, то есть отрицательное. Найдем это число из схемы

y = 1110 1011

+

-y = 0001 0101

_____________

= 0000 0000

Так как –y = 21, то y = -21.

8. Автоматический инкремент увеличивает аргумент на единицу. Применяется к любым типам. Операция ++x эквивалентна оператору x = x + 1, но занимает меньше места и удобнее в сложных выражениях. Отложенный инкремент x++ увеличивает аргумент на единицу при следующей встрече этой переменной. Не учитывается ее использование в строках и комментариях. Заметим, что название языка Си++ происходит от этой операции Автор Си++ Б.Страустрап видимо, предполагал, что этот язык на порядок лучше своего предшественника, языка Си.

9. Операция декремента аналогично уменьшает аргумент на единицу.

Пример.
int x = 2, y = 4, z;

z = x++ + ++x + y-- + --y;

В результате x = 4, y = 2, z = 2 + 4 + 4 + 3 = 13.

10. Операция –x является стандартной, она не меняет значения x.

11. Операция +x лишена смысла.

12. Явное преобразование типа не меняет типа своего аргумента и влияет только на тип результата. Запись (int)2.1 вернет число 2. Используется, как правило, при работе с указателями. Для числовых констант применяется неявное преобразование типа.

13. Операция «звездочка» применяется только к указателю и возвращает переменную, на которую указывает этот указатель. Может находиться в левой части операции присваивания (Lvalue) и в правой части (Rvalue). В первом случае результат операции – сама ячейка, на которую указывает указатель, Во втором случае – содержимое этой ячейки.

14. Взятие адреса применяется к любому идентификатору, с которым связана область ОЗУ. Возвращает логический адрес самого левого байта памяти, которую занимает этот идентификатор. Это могут быть переменные базовых типов, другие указатели, элементы массивов, структурные переменные. Для определения типа результата этой операции, надо добавить к типу аргумента одну звездочку.

Пример.

int x = 3, y, *px;

px = &x; // указатель px указывает на переменную x

y =* px; // y=3

*px = y+1; // x=4

Типом выражения &y является int*, а тип записи &px это int **.

15. Операция sizeof возвращает размер «чего угодно» в байтах. Например, sizeof(float) = 4, sizeof(20) = 2, для дальних адресов sizeof(float*) = 4.

16. Операция new выделяет динамическую память и введена в языке Си++. Ее аналогом в Си является функция malloc.

17. Операция delete освобождает динамическую память, выделенную ранее операцией new. Ее аналогом в Си является функция free.
Пример.

int *pi = new int;

*pi = 100;

delete pi;

18. Умножение * является обычной операцией.

19. Деление / осуществляется обычным образом, если один из аргументов имеет вещественный тип. Если оба аргумента – целые, то операция возвращает только целую часть результата.

20. Деление % применяется только для двух целых аргументов и возвращает целочисленный остаток от деления.

Например, 20.0/3 = 6.33333, 20/3 = 6, 20%3 = 2.

Пример. Имеет место тождество

b = a * (b/a) + b%a.

Пример. Если m – трехзначное целое число abc, то a = m/100, c = m%10, b = m%100/10.

Мультипликативные операции имеют одинаковый приоритет.

21. Аддитивные операции обычны.

22. Бинарная операция сдвига используется для двух аргументов только целого типа. Левый аргумент надо преобразовать к двоичному виду. Правый аргумент указывает, на сколько бит необходимо произвести сдвиг.
При сдвиге влево x << y левые биты числа x пропадают, новые биты справа заполняются нулями. Операция x << y равносильна умножению x × 2 y.

23. При сдвиге вправо x >> y правые биты числа x пропадают, новые биты слева заполняются знаком числа x. Если x отрицательно, то новые биты равны 1, при положительном х новые биты равны 0. Операция x >> y равносильна делению нацело x / 2 y.

Пример.

char x = 20, y = -10;

unsigned char z = 20;

Тогда x >> 2 = 0001 01002 >> 2 = 0000 01012 = 5

x << 2 = 0001 01002 << 2 = 0101 00002 = 80

x << 3 = 0001 01002 << 3 = 1010 00002 = 160 – 256 = -94 – логическая ошибка выхода за диапазон типа char

y >> 3 = 1111 01102 >> 3 = 1111 11102 = -2

z >> 3 = 0001 01002 >> 3 = 0000 00102 = 2

24-26. Операции отношения и сравнения обычны. В случае истины они возвращают 1, при нарушении возвращают 0.

27-29. Побитовые операции применяются для целых аргументов.

Таблица 4

Таблицы истинности

&				^				|

Пример.

7 & 9 = 0000 0111 & 0001 0001 = 0000 00012 = 1

7 ^ 9 = 0000 0111 ^ 0001 0001 = 0001 01102 = 22

7 | 9 = 0000 0111 | 0001 0001 = 0001 01112 = 23

30-31. Логические операции возвращают 1 (истину) или 0 (ложь).

Компилятор оптимизирует логические выражения таким образом, что если по результату вычисленного подвыражения можно сделать вывод относительно результата всего выражения, то дальнейшее вычисление выражения не выполняется.

Пример.

7 && 9 = 1

32. Операция «Условие» позволяет иногда заменить условный оператор if-else на операцию.

Пример. Максимальное из двух чисел равно max = (x > y)? x: y;

Максимальное из трех чисел равно

max = (x > y)? (x > z? x: z): (y > z? y: z);

33. Результатом присваивания является значение того, что присвоено левому аргументу.

34. Комбинированное присваивание x op = y является компактной записью оператора x = x op y. Однако компилятор эту замен не производит. Комбинированное присваивание является отдельной операцией.

35. «Запятая» является, пожалуй, самой экзотической операцией языка Си. Результатом выражения x, y является число y.

Пример.

x = 2,5; // x = 2, так как присваивание сильнее запятой

x = (2,5); // x = 5

По-видимому, здесь хотели написать x=2.5

4. Правила преобразований типов

4.1. В выражениях

Если операнд имеет тип не int и не double, то сначала приводится:

- signed char --> int расширением знакового бита (7)

- unsigned char --> int дополнением нулями слева

- short --> int расширением знакового бита (15)

- unsigned short --> unsigned int дополнением нулями слева

- enum --> int порядковый номер в перечислимом типе

- float --> double дробная часть дополняется нулями

Если какой-нибудь операнд имеет тип double, unsigned long, long или unsigned int то и другой операнд приводится к тому же типу. Результат: того же типа.

Если оба операнда имеют тип int, то результат тоже типа int.

При вызове функций их аргументы – тоже выражения, поэтому в них приводятся char,short к int и float к double. Это говорит о том, что аргументы (формальные параметры) функций можно всегда объявлять как int и double вместо char,short и float соответственно.

Зато спецификатор unsigned является существенным.

4.2. В присваиваниях

op = expr;

Тип выражения expr приводится к типу левой части – op. При этом возможны приведения более "длинного" типа к более "короткому" при помощи усечения, вроде:

- int --> char обрубается старший байт.

- long --> int обрубается старшее слово.

- float --> int отброс дробной части

- double --> int и обрубание мантиссы, если не лезет.

- double --> float округление дробной части.

Вот еще некоторые приведения типов:

- signed --> unsigned виртуально (просто знаковый бит

- unsigned --> signed считается значащим или наоборот).

- unsigned int --> long добавление нулей слева.

- int --> long расширение знакового бита.

- float --> int преобразование внутреннего.

- int --> float представления: машинно зависимо.

Некоторые преобразования могут идти в несколько стадий, например:

- char --> long это

- char --> int --> long

char --> unsigned long это

- char --> int --> unsigned long

Операторы языка Си

Все операторы языка СИ могут быть условно разделены на следующие категории:

- условные операторы, к которым относятся оператор условия if и оператор выбора switch;

- операторы цикла (for,while,do while);

- операторы перехода (break, continue, return, goto);

- другие операторы (оператор "выражение", пустой оператор).

Операторы в программе могут объединяться в составные операторы с помощью фигурных скобок. Любой оператор в программе может быть помечен меткой, состоящей из имени и следующего за ним двоеточия.

Все операторы языка СИ, кроме составных операторов, заканчиваются точкой с запятой ";".

5. Оператор выражение

Любое выражение, которое заканчивается точкой с запятой, является оператором. Большинство операторов являются операторными выражениями, которые имеют форму

выражение;

Обычно операторные выражения являются присваиваниями или обращениями к функциям.

Выполнение оператора выражение заключается в вычислении выражения. Полученное значение выражения никак не используется, поэтому, как правило, такие выражения вызывают побочные эффекты. Заметим, что вызвать функцию, не возвращающую значения, можно только при помощи оператора выражения. Правила вычисления выражений были сформулированы выше.

Примеры:

++ i;

Этот оператор представляет выражение, которое увеличивает значение переменной i на единицу.

a=cos(b * 5);

Этот оператор представляет выражение, включающее в себя операции присваивания и вызова функции.

a(x,y);

Этот оператор представляет выражение состоящее из вызова функции.

6. Пустой оператор

Пустой оператор состоит только из точки с запятой. При выполнении этого оператора ничего не происходит. Он обычно используется в следующих случаях:

- в операторах do, for, while, if в строках, когда место оператора не требуется, но по синтаксису требуется хотя бы один оператор;

- при необходимости пометить фигурную скобку.

Синтаксис языка СИ требует, чтобы после метки обязательно следовал оператор. Фигурная же скобка оператором не является. Поэтому, если надо передать управление на фигурную скобку, необходимо использовать пустой оператор.

Пример:

int main ()

{

if (...)

goto a; /* переход на скобку */

{

//операторы

}

a:;

return 0;

}

7. Составной оператор

Составной оператор представляет собой несколько операторов и объявлений, заключенных в фигурные скобки:

{ [oбъявление]

:

оператор; [оператор];

:

}

Заметим, что в конце составного оператора точка с запятой не ставится. Выполнение составного оператора заключается в последовательном выполнении составляющих его операторов.

Пример:

int main ()

{

int q,b;

double t,d;

//…

if (...)

{

int e,g;

double f,q;

//…

}

//…

return 0;

}

Переменные e, g, f, q будут уничтожены после выполнения составного оператора. Отметим, что переменная q является локальной в составном операторе, т.е. она никоим образом не связана с переменной q объявленной в начале функции main с типом int. Отметим также, что выражение стоящее после return может быть заключено в круглые скобки, хотя наличие последних необязательно.

8. Оператор if

Формат оператора:

if (выражение)

оператор1;

[else оператор2;]

Выполнение оператора if начинается с вычисления выражения. Далее выполнение осуществляется по следующей схеме:

- если выражение истинно (т.е. отлично от 0), то выполняется оператор1.

- если выражение ложно (т.е. равно 0),то выполняется оператор2.

- если выражение ложно и отсутствует оператор2 (в квадратные скобки заключена необязательная конструкция), то выполняется следующий за if оператор.

После выполнения оператора if значение передается на следующий оператор программы, если последовательность выполнения операторов программы не будет принудительно нарушена использованием операторов перехода.

Пример:

if (i < j)

i++;

else

{

j = i-3;

i++;

}

Этот пример иллюстрирует также и тот факт, что на месте оператор1, так же как и на месте оператор2 могут находиться сложные конструкции.

Допускается использование вложенных операторов if. Оператор if может быть включен в конструкцию if или в конструкцию else другого оператора if. Чтобы сделать программу более читабельной, рекомендуется группировать операторы и конструкции во вложенных операторах if, используя фигурные скобки. Если же фигурные скобки опущены, то компилятор связывает каждое ключевое слово else с наиболее близким if, для которого нет else.

Примеры:

int main ()

{

int t=2, b=7, r=3;

if (t>b)

{

if (b < r)

r=b;

}

else

r=t;

return (0);

}

В результате выполнения этой программы r станет равным 2.

Если же в программе опустить фигурные скобки, стоящие после оператора if, то программа будет иметь следующий вид:

int main ()

{

int t=2,b=7,r=3;

if (a>b)

if (b < c)

t=b;

else

r=t;

return (0);

}

В этом случае r получит значение равное 3, так как ключевое слово else относится ко второму оператору if, который не выполняется, поскольку не выполняется условие, проверяемое в первом операторе if.

Следующий фрагмент иллюстрирует вложенные операторы if:

char ZNAC;

int x,y,z;

...

if (ZNAC == '-')

x = y - z;

else if (ZNAC == '+')

x = y + z;

else if (ZNAC == '*')

x = y * z;

else if (ZNAC == '/')

x = y / z;

else...

Из рассмотрения этого примера можно сделать вывод, что конструкции использующие вложенные операторы if, являются довольно громоздкими и не всегда достаточно надежными. Другим способом организации выбора из множества различных вариантов является использование специального оператора выбора switch.

9. Оператор switch

Оператор switch предназначен для организации выбора из множества различных вариантов. Формат оператора следующий:

switch (выражение)

{ [объявление]

:

[ case константное-выражение1]: [ список-операторов1]

[ case константное-выражение2]: [ список-операторов2]

:

:

[ default: [ список операторов ]]

}

Выражение, следующее за ключевым словом switch в круглых скобках, может быть любым выражением, допустимыми в языке СИ, значение которого должно быть целым. Отметим, что можно использовать явное приведение к целому типу, однако необходимо помнить о тех ограничениях и рекомендациях, о которых говорилось выше.

Значение этого выражения является ключевым для выбора из нескольких вариантов. Тело оператора switch состоит из нескольких операторов, помеченных ключевым словом case с последующим константным-выражением. Следует отметить, что использование целого константного выражения является существенным недостатком, присущим рассмотренному оператору.

Так как константное выражение вычисляется во время трансляции, оно не может содержать переменные или вызовы функций. Обычно в качестве константного выражения используются целые или символьные константы.

Все константные выражения в операторе switch должны быть уникальны. Кроме операторов, помеченных ключевым словом case, может быть, но обязательно один, фрагмент помеченный ключевым словом default.

Список операторов может быть пустым, либо содержать один или более операторов. Причем в операторе switch не требуется заключать последовательность операторов в фигурные скобки.

Отметим также, что в операторе switch можно использовать свои локальные переменные, объявления которых находятся перед первым ключевым словом case, однако в объявлениях не должна использоваться инициализация.

Схема выполнения оператора switch следующая:

- вычисляется выражение в круглых скобках;

- вычисленные значения последовательно сравниваются с константными выражениями, следующими за ключевыми словами case;

- если одно из константных выражений совпадает со значением выражения, то управление передается на оператор, помеченный соответствующим ключевым словом case;

- если ни одно из константных выражений не равно выражению, то управление передается на оператор, помеченный ключевым словом default, а в случае его отсутствия управление передается на следующий после switch оператор.

Отметим интересную особенность использования оператора switch: конструкция со словом default может быть не последней в теле оператора switch. Ключевые слова case и default в теле оператора switch существенны только при начальной проверке, когда определяется начальная точка выполнения тела оператора switch. Все операторы, между начальным оператором и концом тела, выполняются вне зависимости от ключевых слов, если только какой-то из операторов не передаст управления из тела оператора switch. Таким образом, программист должен сам позаботиться о выходе из case, если это необходимо. Чаще всего для этого используется оператор break.

Для того, чтобы выполнить одни и те же действия для различных значений выражения, можно пометить один и тот же оператор несколькими ключевыми словами case.

Пример:

int i=2;

switch (i)

{

case 1: i += 2;

case 2: i *= 3;

case 0: i /= 2;

case 4: i -= 5;

default:;

}

Выполнение оператора switch начинается с оператора, помеченного case 2. Таким образом, переменная i получает значение, равное 6, далее выполняется оператор, помеченный ключевым словом case 0, а затем case 4, переменная i примет значение 3, а затем значение -2. Оператор, помеченный ключевым словом default, не изменяет значения переменной.

Рассмотрим ранее приведенный пример, в котором иллюстрировалось использование вложенных операторов if, переписанной теперь с использованием оператора switch.

char ZNAC;

int x,y,z;

switch (ZNAC)

{

case '+': x = y + z; break;

case '-': x = y - z; break;

case '*': x = y * z; break;

case '/': x = u / z; break;

default:;

}

Использование оператора break позволяет в необходимый момент прервать последовательность выполняемых операторов в теле оператора switch, путем передачи управления оператору, следующему за switch.

Отметим, что в теле оператора switch можно использовать вложенные операторы switch, при этом в ключевых словах case можно использовать одинаковые константные выражения.

Пример:

...

switch (a)

{

case 1: b=c; break;

case 2:

switch (d)

{

case 0: f=s; break;

case 1: f=9; break;

case 2: f-=9; break;

}

case 3: b-=c; break;

...

}

10. Оператор break

Оператор break обеспечивает прекращение выполнения самого внутреннего из объединяющих его операторов switch, do, for, while. После выполнения оператора break управление передается оператору, следующему за прерванным.

11. Оператор for

Оператор for - это наиболее общий способ организации цикла. Он имеет следующий формат:

for (выражение 1; выражение 2; выражение 3) тело

Выражение 1 обычно используется для установления начального значения переменных, управляющих циклом. Выражение 2 - это выражение, определяющее условие, при котором тело цикла будет выполняться. Выражение 3 определяет изменение переменных, управляющих циклом после каждого выполнения тела цикла.

Схема выполнения оператора for:

Вычисляется выражение 1.

Вычисляется выражение 2.

Если значения выражения 2 отлично от нуля (истина), выполняется тело цикла, вычисляется выражение 3 и осуществляется переход к пункту 2, если выражение 2 равно нулю (ложь), то управление передается на оператор, следующий за оператором for.

Существенно то, что проверка условия всегда выполняется в начале цикла. Это значит, что тело цикла может ни разу не выполниться, если условие выполнения сразу будет ложным.

Пример:

int main()

{

int i,b;

for (i=1; i<10; i++)

b=i*i;

return 0;

}

В этом примере вычисляются квадраты чисел от 1 до 9.

Некоторые варианты использования оператора for повышают его гибкость за счет возможности использования нескольких переменных, управляющих циклом.

Пример:

int main()

{

int top, bot;

char string[100], temp;

for (top=0, bot=100; top < bot; top++, bot--)

{

temp=string[top];

string[bot]=temp;

}

return 0;

}

В этом примере, реализующем запись строки символов в обратном порядке, для управления циклом используются две переменные top и bot. Отметим, что на месте выражение 1 и выражение 3 здесь используются несколько выражений, записанных через запятую, и выполняемых последовательно.

Другим вариантом использования оператора for является бесконечный цикл. Для организации такого цикла можно использовать пустое условное выражение, а для выхода из цикла обычно используют дополнительное условие и оператор break.

Пример:

for (;;)

{...

... break;

...

}

Так как согласно синтаксису языка Си оператор может быть пустым, тело оператора for также может быть пустым. Такая форма оператора может быть использована для организации поиска.

Пример:

for (i=0; t[i]<10; i++)

;

В данном примере переменная цикла i принимает значение номера первого элемента массива t, значение которого больше 10.

12. Оператор while

Оператор цикла while называется циклом с предусловием и имеет следующий формат:

while (выражение) тело;

В качестве выражения допускается использовать любое выражение языка Си, а в качестве тела любой оператор, в том числе пустой или составной. Схема выполнения оператора while следующая:

1. Вычисляется выражение.

2. Если выражение ложно, то выполнение оператора while заканчивается и выполняется следующий по порядку оператор. Если выражение истинно, то выполняется тело оператора while.

3. Процесс повторяется с пункта 1.

Оператор цикла вида

for (выражение-1; выражение-2; выражение-3)

тело;

может быть заменен оператором while следующим образом:

выражение-1;

while (выражение-2)

{

тело

выражение-3;

}

Так же как и при выполнении оператора for, в операторе while вначале происходит проверка условия. Поэтому оператор while удобно использовать в ситуациях, когда тело оператора не всегда нужно выполнять.

Внутри операторов for и while можно использовать локальные переменные, которые должны быть объявлены с определением соответствующих типов.

13. Оператор do while

Оператор цикла do while называется оператором цикла с постусловием и используется в тех случаях, когда необходимо выполнить тело цикла хотя бы один раз. Формат оператора имеет следующий вид:

do тело while (выражение);

Схема выполнения оператора do while:

Выполняется тело цикла (которое может быть составным оператором).

Вычисляется выражение.

Если выражение ложно, то выполнение оператора do while заканчивается и выполняется следующий по порядку оператор. Если выражение истинно, то выполнение оператора продолжается с пункта 1.

Чтобы прервать выполнение цикла до того, как условие станет ложным, можно использовать оператор break.

Операторы while и do while могут быть вложенными.

Пример:

int i,j,k;

...

i=0; j=0; k=0;

do {

i++;

j--;

while (a[k] < i)

k++;

}

while (i<30 && j<-30);

14. Оператор continue

Оператор continue, как и оператор break, используется внутри операторов цикла, но в отличие от него выполнение программы продолжается не с оператора, следующего за прерванным оператором, а с начала прерванного оператора. Формат оператора следующий:

continue;

Пример:

int main()

{

int a,b;

for (a=1,b=0; a<100; b+=a,a++)

{

if (b%2)

continue;... /* обработка четных сумм */ }

return 0;

}

Когда сумма чисел от 1 до а становится нечетной, оператор continue передает управление на очередную итерацию цикла for, не выполняя операторы обработки четных сумм.

Оператор continue, как и оператор break, прерывает самый внутренний из объемлющих его циклов.

15. Оператор return

Оператор return завершает выполнение функции, в которой он задан, и возвращает управление в вызывающую функцию, в точку, непосредственно следующую за вызовом. Функция main передает управление операционной системе. Формат оператора:

return [выражение];

Значение выражения, если оно задано, возвращается в вызывающую функцию в качестве значения вызываемой функции. Если выражение опущено, то возвращаемое значение не определено. Выражение может быть заключено в круглые скобки, хотя их наличие не обязательно.

Если в какой-либо функции отсутствует оператор return, то передача управления в вызывающую функцию происходит после выполнения последнего оператора вызываемой функции. При этом возвращаемое значение не определено. Если функция не должна иметь возвращаемого значения, то ее нужно объявлять с типом void.

Таким образом, использование оператора return необходимо либо для немедленного выхода из функции, либо для передачи возвращаемого значения.

Пример:

int sum (int a, int b)

{ renurn (a+b); }

Функция sum имеет два формальных параметра a и b типа int, и возвращает значение типа int, о чем говорит описатель, стоящий перед именем функции. Возвращаемое оператором return значение равно сумме фактических параметров.

Пример:

void prov (int a, double b)

{

double c;

if (a<3)

return;

else if (b>10)

return;

else

{

c=a+b;

if ((2*c-b)==11)

return;

}

}

В этом примере оператор return используется для выхода из функции в случае выполнения одного из проверяемых условий.

16. Оператор goto

Использование оператора безусловного перехода goto в практике программирования на языке СИ настоятельно не рекомендуется, так как он затрудняет понимание программ и возможность их модификаций.

Формат этого оператора следующий:

goto имя-метки;

...

имя-метки: оператор;

Оператор goto передает управление на оператор, помеченный меткой имя-метки. Помеченный оператор должен находиться в той же функции, что и оператор goto, а используемая метка должна быть уникальной, т.е. одно имя-метки не может быть использовано для разных операторов программы. Имя-метки - это идентификатор.

Любой оператор в составном операторе может иметь свою метку. Используя, оператор goto, можно передавать управление внутрь составного оператора. Но нужно быть осторожным при входе в составной оператор, содержащий объявления переменных с инициализацией, так как объявления располагаются перед выполняемыми операторами и значения объявленных переменных при таком переходе будут не определены.

За исключением особо оговариваемых случаев, операторы выполняются последовательно.

17. Алгоритм сортировки обменами (алгоритм "пузырька")

Метод "пузырька" является, пожалуй, самым простым из всех известных методов внутренней сортировки. Суть этого алгоритма состоит в последовательном просмотре массива от конца к началу или от начала к концу и сравнении каждой пары элементов между собой. При этом "неправильное" расположение элементов устраняется путем их перестановки (обмена значениями). Процесс просмотра и сравнения элементов повторяется до получения результата. При сортировке по неубыванию "легкие" элементы с меньшим значением как бы "всплывают" к началу массива подобно тому, как это делают пузырьки воздуха в стакане с водой - отсюда и происходит популярное название алгоритма. "Пузырьковая" сортировка имеет очень плохие временные характеристики - ее трудоемкость выражается величиной вида O(n²), где n - размер массива. В связи с этим она имеет только учебно-исторический интерес и не может быть рекомендована для практического использования. Сортировка осуществляется по неубыванию (возрастанию).

Поскольку очень многие алгоритмы сортировки используют стандартный процесс обмена значениями между элементами, то эта операция выделена в отдельную процедуру swap с двумя параметрами-переменными.

// Стандартная функция для обмена значениями

void swap(int *a, int *b)

{

int men;

men = *a; *a = *b; * b = men;

}

// Метод сортировки обменами (алгоритм "пузырька")

void puz(int in[], int n)

{

int i,cc,found;

do { // Повторять просмотр…

found = 0;

for (i=0; i<n-1; i++)

if (in[i] > in[i+1])

{ // Сравнить соседей

swap(in+i, in+(i+1));

found++;

}

} while(found!=0);

}

void main()

{

int A[]={1,3,2,4,2}, N;

N = sizeof(A)/sizeof(A[0]);

puz(A,N);

for(int i=0; i< N; i++)

printf(“%d ”, A[i]);

}

18. Алгоритм сортировки вставками

Метод сортировки вставками заключается в переборе всех элементов массива от первого до последнего и вставке каждого очередного элемента на "свое" место среди предшествующих ему элементов, упорядоченных ранее таким же способом. Поскольку процесс начинается с самого первого элемента, то последовательность упорядоченных элементов постепенно растет до тех пор, пока самый последний элемент не встанет на "свое" место. Освобождение места для вставки элемента осуществляется путем соответствующего сдвига группы элементов.

Данный алгоритм также обладает слишком низким быстродействием, чтобы быть рекомендованным к практическому использованию - по оценке трудоемкости он сопоставим с алгоритмом "пузырька" (0(n²)).

Дата добавления: 2014-01-05