В настоящата глава ще се запознаем с конструкциите за повторение на група команди, известни в програмирането с понятието "цикли". Ще напишем няколко цикъла с използване на оператора for в най-простата му форма. Накрая ще решим няколко практически задачи, изискващи повторение на поредица от действия, като използваме цикли.
В програмирането често пъти се налага да изпълним блок с команди няколко пъти. За целта се използват т.нар. цикли. Нека разгледаме един пример за for цикъл:
Цикълът започва с оператора for и преминава през всички стойности за дадена променлива в даден интервал, например всички числа от 1 до 10 включително, и за всяка стойност изпълнява поредица от команди.
В декларацията на цикъла може да се зададе начална стойност и крайна стойност. Тялото на цикъла обикновено се огражда с къдрави скоби { } и представлява блок с една или няколко команди. На фигурата по-долу е показана структурата на един for цикъл:
В повечето случаи един for цикъл се завърта от 1 до n пъти (например от 1 до 10). Целта на цикъла е да се премине последователно през числата 1, 2, 3, ..., n и за всяко от тях да се изпълни някакво действие. В примера по-горе променливата i приема стойности от 1 до 10 и в тялото на цикъла сe отпечатва текущата стойност. Цикълът се повтаря 10 пъти и всяко от тези повторения се нарича "итерация".
Да се напише програма, която печата числата от 1 до 100. Програмата не приема вход и отпечатва числата от 1 до 100 едно след друго, по едно на ред.
Можем да решим задачата с for цикъл , с който преминаваме с променливата i през числата от 1 до 100 и ги печатаме:
Стартираме програмата с [Ctrl+F5] и я тестваме:
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#0
Трябва да получите 100 точки (напълно коректно решение).
Докато програмираме, постоянно се налага да пишем цикли, десетки пъти всеки ден. Затова в повечето среди за разработка (IDE) има шаблони за код (code snippets) за писане на цикли. Един такъв шаблон е шаблонът за for цикъл във Visual Studio. Напишете for в редактора за C# код във Visual Studio и натиснете два пъти [Tab]. Visual Studio ще разгъне за вас шаблон и ще напише цялостен for цикъл:
Опитайте сами, за да усвоите умението да ползвате шаблона за код за for цикъл във Visual Studio.
Да се напише програма, която намира всички числа в интервала [1…1000], които завършват на 7.
Задачата можем да решим като комбинираме for цикъл за преминаваме през числата от 1 до 1000 и проверка за всяко число дали завършва на 7. Има и други решения, разбира се, но нека решим задачата чрез завъртане на цикъл + проверка:
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#1
Да се напише програма, която отпечатва буквите от латинската азбука: a, b, c, …, z.
Тук трябва да се отбележи, че for циклите не работят само с числа. Може да решим задачата като завъртим for цикъл, който преминава последователно през всички букви от латинската азбука:
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#2
Да се напише програма, която въвежда n цели числа и ги сумира.
- От първия ред на входа се въвежда броят числа
n. - От следващите
nреда се въвежда по едно число. - Числата се сумират и накрая се отпечатва резултатът.
| Вход | Изход |
|---|---|
| 2 10 20 |
30 |
| 3 -10 -20 -30 |
-60 |
| 4 45 -20 7 11 |
43 |
| 1 999 |
999 |
| 0 | 0 |
Можем да решим задачата за сумиране на числа по следния начин:
- Четем входното число
n. - Започваме първоначално със сума
sum = 0. - Въртим цикъл от 1 до
n. На всяка стъпка от цикъла четем числоnumи го добавяме към суматаsum. - Накрая отпечатваме получената сума
sum.
Ето и сорс кодa на решението:
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#3
Да се напише програма, която въвежда n цели числа (n > 0) и намира най-голямото измежду тях. На първия ред на входа се въвежда броят числа n. След това се въвеждат самите числа, по едно на ред. Примери:
| Вход | Изход |
|---|---|
| 2 100 99 |
100 |
| 3 -10 20 -30 |
20 |
| 4 45 -20 7 99 |
99 |
| 1 999 |
999 |
| 2 -1 -2 |
-1 |
Първо въвеждаме едно число n (броят числа, които предстои да бъдат въведени). Задаваме на текущия максимум max първоначална неутрална стойност, например -10000000000000 (или int.MinValue). С помощта на for цикъл, чрез който итерираме n-1 пъти, прочитаме по едно цяло число num. Ако прочетеното число num е по-голямо от текущия максимум max, присвояваме стойността на num в променливата max. Накрая, в max трябва да се е запазило най-голямото число. Отпечатваме го на конзолата.
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#4
Да се напише програма, която въвежда n цели числа (n > 0) и намира най-малкото измежду тях. Първо се въвежда броя числа n, след тях още n числа по едно на ред.
| Вход | Изход |
|---|---|
| 2 100 99 |
99 |
| 3 -10 20 -30 |
-30 |
| 4 45 -20 7 99 |
-20 |
Задачата е абсолютно аналогична с предходната:
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#5
Да се напише програма, която въвежда 2 * n цели числа и проверява дали сумата на първите n числа (лява сума) е равна на сумата на вторите n числа (дясна сума). При равенство се печата "Yes" + сумата, иначе се печата "No" + разликата. Разликата се изчислява като положително число (по абсолютна стойност).
| Вход | Изход | Вход | Изход |
|---|---|---|---|
| 2 10 90 60 40 |
Yes, sum = 100 | 2 90 9 50 50 |
No, diff = 1 |
Първо въвеждаме числото n, след това първите n числа (лявата половина) и ги сумираме. Продължаваме с въвеждането на още n числа (дясната половина) и намираме и тяхната сума. Изчисляваме разликата между намерените суми по абсолютна стойност: Math.Abs(leftSum - rightSum). Ако разликата е 0, отпечатваме "Yes" + сумата, в противен случай - отпечатваме "No" + разликата.
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#6
Да се напише програма, която въвежда n цели числа и проверява дали сумата на числата на четни позиции е равна на сумата на числата на нечетни позиции. При равенство печата "Yes" + сумата, иначе печата "No" + разликата. Разликата се изчислява по абсолютна стойност.
| Вход | Изход |
|---|---|
| 4 10 50 60 20 |
Yes Sum = 70 |
| 4 3 5 1 -2 |
No Diff = 1 |
| 3 5 8 1 |
No Diff = 2 |
Въвеждаме числата едно по едно и изчисляваме двете суми (на числата на четни позиции и на числата на нечетни позиции). Както в предходната задача, изчисляваме абсолютната стойност на разликата и отпечатваме резултата ("Yes" + сумата при разлика 0 или "No" + разликата в противен случай).
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#7
Да се напише програма, която въвежда текст (стринг), изчислява и отпечатва сумата от стойностите на гласните букви според таблицата по-долу:
| a | e | i | o | u |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Вход | Изход | Вход | Изход |
|---|---|---|---|
| hello | 6 (e+o = 2+4 = 6) |
bamboo | 9 (a+o+o = 1+4+4 = 9) |
| hi | 3 (i = 3) |
beer | 4 (e+e = 2+2 = 4) |
Прочитаме входния текст s, нулираме сумата и завъртаме цикъл от 0 до s.Length-1 (дължината на текста -1). Проверяваме всяка буква s[i] дали е гласна и съответно добавяме към сумата стойността ѝ.
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#8
Можем да повтаряме блок код с for цикъл:
Можем да четем поредица от n числа от конзолата:
Създаваме празно решение (Blank Solution) във Visual Studio, за да организираме по-добре задачите за упражнение. Целта на този blank solution e да съдържа по един проект за всяка задача от упражненията.
Задаваме да се стартира по подразбиране текущият проект (не първият в решението). Кликваме с десен бутон на мишката върху Solution 'Loops' -> [Set StartUp Projects…] -> [Current selection].
Да се напише програма, която въвежда n цели числа и проверява дали сред тях съществува число, което е равно на сумата на всички останали. Ако има такъв елемент, се отпечатва "Yes" + неговата стойност, в противен случай - "No" + разликата между най-големия елемент и сумата на останалите (по абсолютна стойност).
| Вход | Изход | Коментар |
|---|---|---|
| 7 3 4 1 1 2 12 1 |
Yes Sum = 12 |
3 + 4 + 1 + 2 + 1 + 1 = 12 |
| 4 6 1 2 3 |
Yes Sum = 6 |
1 + 2 + 3 = 6 |
| 3 1 1 10 |
No Diff = 8 |
|10 - (1 + 1)| = 8 |
| 3 5 5 1 |
No Diff = 1 |
|5 - (5 + 1)| = 1 |
| 3 1 1 1 |
No Diff = 1 |
- |
Трябва да изчислим сумата на всички елементи, да намерим най-големия от тях и да проверим търсеното условие.
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#9
Напишете програма, която чете n числа и пресмята сумата, минимума и максимума на числата на четни и нечетни позиции (броим от 1). Когато няма минимален / максимален елемент, отпечатайте "No".
| Вход | Изход | Вход | Изход |
|---|---|---|---|
| 6 2 3 5 4 2 1 |
OddSum=9, OddMin=2, OddMax=5, EvenSum=8, EvenMin=1, EvenMax=4 |
2 1.5 -2.5 |
OddSum=1.5, OddMin=1.5, OddMax=1.5, EvenSum=-2.5, EvenMin=-2.5, EvenMax=-2.5 |
| 1 1 |
OddSum=1, OddMin=1, OddMax=1, EvenSum=0, EvenMin=No, EvenMax=No |
0 | OddSum=0, OddMin=No, OddMax=No, EvenSum=0, EvenMin=No, EvenMax=No |
| 5 3 -2 8 11 -3 |
OddSum=8, OddMin=-3, OddMax=8, EvenSum=9, EvenMin=-2, EvenMax=11 |
4 1.5 1.75 1.5 1.75 |
OddSum=3, OddMin=1.5, OddMax=1.5, EvenSum=3.5, EvenMin=1.75, EvenMax=1.75 |
| 1 -5 |
OddSum=-5, OddMin=-5, OddMax=-5, EvenSum=0, EvenMin=No, EvenMax=No |
3 -1 -2 -3 |
OddSum=-4, OddMin=-3, OddMax=-1, EvenSum=-2, EvenMin=-2, EvenMax=-2 |
Задачата обединява няколко предходни задачи: намиране на минимум, максимум и сума, както и обработка на елементите от четни и нечетни позиции. Припомнете си ги.
В тази задача е по-добре да се работи с дробни числа (не цели). Сумата, минимумът и максимумът също са дробни числа. Трябва да използваме неутрална начална стойност при намиране на минимум / максимум, например 1000000000.0 и -1000000000.0. Ако получим накрая неутралната стойност, печатаме “No”.
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#10
Дадени са 2 * n числа. Първото и второто формират двойка, третото и четвъртото също и т.н. Всяка двойка има стойност – сумата от съставящите я числа. Напишете програма, която проверява дали всички двойки имат еднаква стойност. В случай, че е еднаква отпечатайте "Yes, value=…" + стойността, в противен случай отпечатайте максималната разлика между две последователни двойки в следния формат - "No, maxdiff=…" + максималната разлика.
| Вход | Изход | Коментар |
|---|---|---|
| 3 1 2 0 3 4 -1 |
Yes, value=3 | стойности = {3, 3, 3} еднакви стойности |
| 2 1 2 2 2 |
No, maxdiff=1 | стойности = {3, 4} разлики = {1} макс. разлика = 1 |
| 4 1 1 3 1 2 2 0 0 |
No, maxdiff=4 | стойности = {2, 4, 4, 0} разлики = {2, 0, 4} макс. разлика = 4 |
| 1 5 5 |
Yes, value=10 | стойности = {10} една стойност еднакви стойности |
| 2 -1 0 0 -1 |
Yes, value=-1 | стойности = {-1, -1} еднакви стойности |
| 2 -1 2 0 -1 |
No, maxdiff=2 | стойности = {1, -1} разлики = {2} макс. разлика = 2 |
Прочитаме входните числа по двойки. За всяка двойка пресмятаме сумата ѝ. Докато четем входните двойки, за всяка двойка, без първата, трябва да пресметнем разликата с предходната. За целта е необходимо да пазим в отделна променлива сумата на предходната двойка. Накрая намираме най-голямата разлика между две двойки. Ако е 0, печатаме “Yes” + стойността, в противен случай - “No” + разликата
Тествайте решението си тук: https://judge.softuni.bg/Contests/Practice/Index/510#11
Целта на следващото упражнение е да си поиграем с една библиотека за рисуване, известна като “графика с костенурка” (turtle graphics). Ще изградим графично приложение, в което ще рисуваме различни фигури, придвижвайки нашата “костенурка” по екрана чрез операции от типа “отиди напред 100 позиции”, “завърти се надясно на 30 градуса”, “отиди напред още 50 позиции”. Приложението ще изглежда приблизително така:
Нека първо се запознаем с концепцията за рисуване “Turtle Graphics”. Може да разгледаме следните източници:
- дефиниция на понятието “turtle graphics”: http://c2.com/cgi/wiki?TurtleGraphics
- статия за “turtle graphics” в Wikipedia – https://en.wikipedia.org/wiki/Turtle_graphics
- интерактивен онлайн инструмент за чертаене с костенурка – https://blockly-games.appspot.com/turtle
Започваме, като създаваме нов C# Windows Forms проект:
Инсталираме NuGet пакета "Nakov.TurtleGraphics" към нашия нов Windows Forms проект. От Visual Studio може да се добавят външни библиотеки (пакети) към съществуващ C# проект. Те добавят допълнителна функционалност към нашите приложения. Официалното хранилище (repository) за C# библиотеки се поддържа от Microsoft и се нарича NuGet (http://www.nuget.org/).
Кликаме с десен бутон на мишката върху проекта в Solution Explorer и избираме [Manage NuGet Packages…]:
Ще се отвори прозорец за търсене и инсталиране на NuGet пакети. Нека потърсим пакети по ключова дума “nakov”. Ще излязат няколко пакета. От тях избираме пакет “Nakov.TurtleGraphics”. Натискаме [Install], за да го инсталираме към нашия C# проект:
Към нашия C# проект вече е включена външната библиотека “Nakov.TurtleGraphics”. Тя дефинира клас Turtle, който представлява костенурка за рисуване. За да го използваме, трябва да добавим в C# кода за нашата форма (Form1.cs). Добавяме следния код, най-отгоре в началото на файла:
Сега трябва да сложим три бутона във формата и да променим имената и свойствата им, както е посочено по-долу:
Кликваме два пъти върху бутона [Draw], за да въведем кода, който да се изпълни при натискането му. Пишем следния код:
Този код мести и върти костенурката, която в началото е в центъра на екрана (в средата на формата), и чертае равностранен триъгълник. Може да го редактирате и да си поиграете с него.
Стартираме приложението с [Ctrl+F5]. Тестваме го дали работи (натискаме [Draw] бутона няколко пъти):
Сега може да променим и усложним кода на костенурката:
Отново стартираме приложението с [Ctrl+F5]. Тестваме дали работи новата програма за костенурката:
Вече нашата костенурката чертае по-сложни фигури чрез приятно анимирано движение.
Нека напишем кода и за останалите два бутона. Целта на бутона [Reset] е да изтрие графиката и да започне да чертае на чисто:
Целта на бутона [Show / Hide Turtle] е да показва или скрива костенурката:
Отново стартираме приложението с [Ctrl+F5] и го тестваме, дали работи коректно.
Добавете бутон [Hexagon], който чертае правилен шестоъгълник:
Подсказка:
В цикъл повторете 6 пъти следното:
- Ротация на 60 градуса.
- Движение напред 100.
Добавете бутон [Star], който чертае звезда с 5 върха (петолъчка), като на фигурата по-долу:
Подсказка:
Сменете цвета: Turtle.PenColor = Color.Green.
В цикъл повторете 5 пъти следното:
- Движение напред 200.
- Ротация на 144 градуса.
Добавете бутон [Spiral], който чертае спирала с 20 върха като на фигурата по-долу:
Подсказка:
Чертайте в цикъл, като движите напред и завъртате. С всяка стъпка увеличавайте постепенно дължината на движението напред и завъртайте на 60 градуса.
Добавете бутон [Sun], който чертае слънце с 36 върха като на фигурата по-долу:
Добавете бутон [Triangle], който чертае три триъгълника с по 22 върха като на фигурата по-долу:
Подсказка:
Чертайте в цикъл като движите напред и завъртате. С всяка стъпка увеличавайте с 10 дължината на движението напред и завъртайте на 120 градуса. Повторете 3 пъти за трите триъгълника.