Арифметический цикл с произвольным шагом

Естественным усложнением простого арифметического цикла является цикл, в котором параметр цикла изменяется не на 1, а на произвольную величину – шаг приращения. При этом в процессе выполнения цикла шаг изменяется по заданному закону. Стандартные операторы для реализации такого цикла есть в Форте, в других языках их приходится организовывать из простейшего арифметического цикла.

Итерационные циклы

Итерационные циклы отличаются от циклов с параметром тем, что в них заранее неизвестно число повторений.

Пусть мы отправляемся за грибами и возвращаемся домой, когда корзина наполнится. Все грибники делятся на 2 категории:

1. Смотрят, есть ли место в корзине, а уже потом срывают грибы, если их можно поместить в корзину. (Правда, в жизни таких грибников встречать не приходилось)

2. Сначала срывают грибы, а уже потом думают, как их положить в корзину.

Отсюда получаются два варианта реализации итерационных циклов: с предусловием и с постусловием.

В цикле с предусловием сначала проверяется условие, а потом делается шаг. Грибник придет с полной или почти полной корзиной. В цикле с постусловием – сначала шаг, а потом проверка. Как всякий нормальный грибник, этот принесет полную или слегка переполненную корзину.

Какой алгоритм выбрать? Это зависит от конкретной задачи.

Если, сделав шаг без проверки, можно свалиться в яму, то лучше проверка вначале (как слепой с палочкой). Ну, а если шаг без проверки вас не пугает, то можно отложить ее до завершения шага.

Нужно также проанализировать событие, которого мы ожидаем. Если оно может случиться до первого шага, то нужен цикл с предусловием. А если событие не может случиться до первого шага, то нужен цикл с постусловием.

Оператор цикла с постусловием

Рассмотрим теперь математическую задачу. Пусть нам необходимо вычислить сумму первых членов гармонического ряда, удовлетворяющих условию 1/i>=e, где 0<e<1, а i=1,2,3…...Эту задачу можно решить по следующему алгоритму: положить предварительно y=0 и i=0, а затем в цикле увеличивать i на 1, к значению y добавлять очередное слагаемое 1/i до тех пор, пока текущее значение 1/i впервые окажется больше заданного значения 0<e<1.

Очевидно, что число повторений этого цикла заранее не известно. В подобного рода случаях мы можем лишь сформулировать условие, при выполнении которого процесс добавления к сумме очередного слагаемого должен завершиться.

Для задания таких вычислительных процессов в Паскале и служит оператор цикла с постусловием. Этот оператор имеет вид:

Repeat S1; S2;…;Si until B,

где repeat (повторять) и until (до) – служебные слова, через Si обозначен любой оператор Паскаля, а через В – логическое выражение.

При выполнении этого оператора цикла последовательность операторов, находящихся между словами repeat и until, выполнится один или более раз. Этот процесс завершается, когда после очередного выполнения заданной последовательности операторов логическое выражение В примет (впервые) значение true. Таким образом, с помощью логического выражения В задается условие завершения выполнения оператора цикла. Поскольку в данном случае проверка условия производится после выполнения последовательности операторов (тела цикла), этот оператор цикла и называется оператором цикла с постусловием.

С использованием этого вида оператора цикла задача о суммировании первых членов гармонического ряда, удовлетворяющих заданному условию, может быть реализована следующим образом:

readln(e);

i:=0;

y:=0;

Repeat

i:=i+1;

y:=y+1/i;

Until 1/i<e;

Заметим, что оператор цикла с постусловием является более общим, чем оператор цикла с параметром — любой циклический процесс, задаваемый с помощью цикла с параметром можно представить в виде цикла с постусловием. Обратное утверждение неверно. Например, задача о суммировании первых n членов гармонического ряда, рассмотренная ранее, с оператором цикла с постусловием будет выглядеть так:

Readln(n);

i:=0;

y:=0;

Repeat

i:=i+1;

y:=y+1/i;

Until i>n;