# Глава 4. Циклы В C++ вам на выбор доступно три вида циклов: `while`, `do-while` и `for`. Причем у цикла `for` есть два варианта. Все эти циклы — это управляющие инструкции. Их тело состоит из единственной инструкции. Это может быть простая инструкция, блок (составная инструкция) или управляющая инструкция (например, условие или вложенный цикл). Правила расстановки фигурных скобок в теле цикла [такие же,](/courses/cpp/chapters/cpp_chapter_0030/#block-braces) как для условий `if-else`. Для досрочного выхода из цикла применяется оператор `break`. А для прерывания текущей итерации и перехода на следующую — оператор `continue`. ## Цикл while Тело цикла `while` выполняется, пока справедливо условие: ```c++ while(условное выражение) { // Тело цикла } ``` Цикл `while` используют, если в теле цикла требуется изменять его условие. Либо если количество итераций не известно заранее: ```c++ while (!user_pressed_stop && !end_of_playlist) { play_next_song(); } ``` Еще один распространенный сценарий применения `while` — вечный цикл: ```c++ while(true) { cmd = read_console_command(); if (!is_valid(cmd)) { continue; } if (is_exit(cmd)) { break; } handle_command(cmd); } ``` Напишите функцию `gcd()`, которая находит наибольший общий делитель (GCD, greatest common divisor) чисел `a` и `b` типа `std::size_t`. Функция не должна быть рекурсивной. {.task_text} Например, `gcd(25, 15)` равен 5, а `gcd(8, 3)` равен 1. {.task_text} Реализуйте алгоритм Евклида. Он заключается в следующем: {.task_text} - GCD равен `a`, если `a` и `b` совпадают. - GCD равен GCD от `a - b` и `b`, если `a` больше `b`. - GCD равен GCD от `a` и `b - a`, если `a` меньше `b`. ```c++ {.task_source #cpp_chapter_0040_task_0010} ``` В цикле `while` проверяйте условие `a != b`. Внутри цикла изменяйте значения `a` и `b`. После выхода из цикла `a` будет равен наибольшему общему делителю. {.task_hint} ```c++ {.task_answer} std::size_t gcd(std::size_t a, std::size_t b) { while (a != b) { if (a > b) { a -= b; } else { b -= a; } } return a; } ``` К слову, в стандартной библиотеке C++ есть функция [std::gcd()](https://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/gcd). Для обхода элементов контейнера идиоматичнее использовать цикл `for`. Но никто не может запретить вам организовать обход через `while`: ```c++ {.example_for_playground .example_for_playground_001} std::string s = "341453TNY"; std::size_t i = 0; // При сравнении символов char сопоставляются ASCII-коды. // Цифры 0, 1, ... 9 расположены в ASCII-таблице последовательно. while (i < s.size() && s[i] >= '0' && s[i] <= '9') { s[i] = 'X'; ++i; } std::println("{}", s); ``` ``` XXXXXXTNY ``` ## Цикл do-while Цикл `do-while` отличается от `while` порядком действий: сначала исполняется тело цикла, а затем проверяется условие. Это означает, что вне зависимости от условия тело выполнится хотя бы один раз. ```c++ do { // Тело цикла } while(условное выражение); ``` К циклу `do-while` часто прибегают при чтении данных из внешнего источника. Первое чтение произойдет в любом случае, а последующие — если останутся данные: ```c++ int data_size = 0; do { data_size = read_chunked_data(); } while (data_size > 0); ``` ## Цикл for Цикл `for` удобен для обхода элементов контейнера и для выполнения действий заранее известное количество раз. Он применяется, если в теле цикла не требуется изменять его условие. Вместо формального определения начнем с примера. Перепишем этот `while` на `for`: ```c++ {.example_for_playground .example_for_playground_002} int i = 5; while(i <= 25) { std::print("{} ", i); i += 5; } ``` ``` 5 10 15 20 25 ``` Так выглядит цикл `for`, делающий то же самое: ```c++ {.example_for_playground .example_for_playground_003} for (int i = 5; i <= 25; i += 5) { std::print("{} ", i); } ``` Внутри круглых скобок цикла `for` точкой с запятой разделены три выражения: - Инициализация. Срабатывает один раз в начале цикла. Мы создали счетчик `i` и присвоили ему стартовое значение 5. - Условие. Проверяется перед каждым выполнением тела цикла. Как только условие возвращает `false`, цикл прерывается. В нашем случае условие — это `i <= 25`. - Итерация. Это действие, совершаемое после завершения каждого витка цикла для перехода на новый. Здесь мы увеличиваем счетчик: `i += 5`. Так цикл `for` выглядит в общем виде: ```c++ for (инициализация; условие; итерация) { // Тело цикла } ``` Любое из этих выражений может отсутствовать. Если опустить все три, то получится вечный цикл: ```c++ for(;;) { // Бесконечный цикл } ``` Напишите функцию `common_prefix_len()`, которая принимает две строки и возвращает `std::size_t` — длину их общего префикса. {.task_text} Например, для строк `"sort"`, `"something"` функция вернет 2, потому что общий префикс равен `"so"`. А для строк `"test"`, `"cow"` функция вернет 0. {.task_text} В своем решении используйте цикл `for`. {.task_text} ```c++ {.task_source #cpp_chapter_0040_task_0020} ``` В инициализаторе цикла заведите счетчик. В условии цикла проверьте, что он меньше длин обеих строк. В теле цикла сравните символы строк по этому индексу. {.task_hint} ```c++ {.task_answer} std::size_t common_prefix_len(std::string s1, std::string s2) { std::size_t len = 0; for (std::size_t i = 0; i < std::min(s1.size(), s2.size()); ++i) { if (s1[i] != s2[i]) { break; } ++len; } return len; } ``` Напишите функцию, которая выводит в консоль таблицу умножения чисел от 1 до `n` в вертикальном представлении. {.task_text} Если `n` меньше 1, функция не должна ничего выводить. {.task_text} Для вывода текста с переносом строки есть функция `std::println()` (вызов от пустой строки `""` приведет к переносу строки). Для вывода без переноса есть функция `std::print()`. {.task_text} Пример вывода для `n=3`: {.task_text} 1x1=1 2x1=2 3x1=3 1x2=2 2x2=4 3x2=6 1x3=3 2x3=6 3x3=9 {.task_text} ```c++ {.task_source #cpp_chapter_0040_task_0030} void show_multiplication_table(int n) { } ``` Организуйте вложенный цикл. {.task_hint} ```c++ {.task_answer} void show_multiplication_table(int n) { for (int i = 1; i <= n; ++i) { for (int j = 1; j <= n; ++j) { const std::string trailing_symbol = (j == n) ? "" : " "; std::print("{}x{}={}{}", j, i, j*i, trailing_symbol); } std::println(); } } ``` ## Цикл range-for {#block-range-for} С помощью `for` можно организовать еще один вариант циклов. Он известен как `range-for` и применяется для итерации по диапазону (range) значений. Например, по контейнеру. Так выглядит подсчет гласных букв английского алфавита в строке с помощью `range-for`: ```c++ {.example_for_playground .example_for_playground_004} const std::string vowels = "aeiou"; const std::string text = "what are vowels?"; std::size_t count = 0; for (char c: text) { if (vowels.contains(c)) { ++count; } } std::println("Number of vowels in text: {}", count); ``` ``` Number of vowels in text: 5 ``` Общий вид цикла `range-for`: ```c++ for(инициализация переменной: диапазон) { // Тело цикла } ``` В круглых скобках цикла заводится переменная того же типа, что и элементы диапазона. Затем после двоеточия указывается сам диапазон. Напишите функцию `count_letter()`, которая принимает два аргумента: строку и символ. Она должна вернуть значение типа `std::size_t` — количество вхождений данного символа в строку. {.task_text} В своем решении воспользуйтесь циклом range-for. {.task_text} ```c++ {.task_source #cpp_chapter_0040_task_0040} ``` Пример цикла: `for (char letter: s)`. {.task_hint} ```c++ {.task_answer} std::size_t count_letter(std::string s, char c) { std::size_t count = 0; for (char letter: s) { if (letter == c) { ++count; } } return count; } ``` ---------- ## Резюме - Организовать цикл можно с помощью конструкций: `while`, `do-while`, `for`. - У цикла `for` есть вариация: `range-for` для прохода по диапазонам. - Оператор `break` нужен для досрочного выхода из цикла. - Оператор `continue` прерывает итерацию цикла и запускает следующую.