Программы, которые мы пишем, становятся всё сложнее и объемнее. Они все ещё очень далеки от реальных программ, где количество строк кода измеряется десятками и сотнями тысяч (а иногда и миллионами), но текущая сложность уже способна заставить напрячься людей без опыта. Начиная с этого урока, мы переходим к одной из самых сложных базовых тем в программировании – циклам.
Любые прикладные программы служат очень прагматичным целям. Они помогают управлять сотрудниками, финансами, развлекают в конце концов. Несмотря на различия, все эти программы выполняют заложенные в них алгоритмы, которые очень похожи между собой. Что это такое? Алгоритм — это последовательность действий (инструкций), которая приводит нас к некоему ожидаемому результату. В принципе, это описание подходит под любую программу, но под алгоритмами обычно понимается что-то более специфичное.
Представьте себе, что у нас есть книга и мы хотим найти внутри неё какую-то конкретную фразу. Саму фразу мы помним, но не знаем, на какой она странице. Как найти нужную страницу? Самый простой (и долгий) способ — последовательно просматривать страницы до тех пор, пока мы не найдем нужную. В худшем случае придется просмотреть все страницы, но результат мы всё равно получим. Именно этот процесс и называется алгоритмом. Он включает в себя логические проверки (нашли ли фразу) и перебор страниц. Количество страниц, которое придется посмотреть, заранее неизвестно, но сам процесс просмотра повторяется из раза в раз совершенно одинаковым образом. Для выполнения повторяющихся действий как раз и нужны циклы. Каждый повтор, в таком случае, называется итерацией.
Допустим мы хотим написать метод, который выводит на экран все числа от 1 до указанного (через параметры):
App.printNumbers(3);
// 1
// 2
// 3
Этот метод невозможно реализовать уже изученными средствами, так как количество выводов на экран заранее неизвестно. А с циклами это не составит никаких проблем:
public static void printNumbers(int lastNumber) {
// i сокращение от index (порядковый номер)
// используется по общему соглашению во множестве языков
// как счетчик цикла
var i = 1;
while (i <= lastNumber) {
System.out.println(i);
i = i + 1;
}
System.out.println("finished!");
}
App.printNumbers(3);
// => 1
// => 2
// => 3
// => finished!
В коде метода использован цикл while
. Он состоит из трёх элементов:
while
. Несмотря на схожесть с вызовом методов, это не вызов метода.while
. Это условие вычисляется на каждой итерации.Конструкция читается так: «делать то, что указано в теле цикла, пока истинно условие i <= lastNumber
». Разберём работу этого кода для вызова App.printNumbers(3)
:
// Инициализируется i
var i = 1;
// Предикат возвращает true, поэтому выполняется тело цикла
while (1 <= 3)
// System.out.println(1);
// i = 1 + 1;
// Закончилось тело цикла, поэтому происходит возврат в начало
while (2 <= 3)
// System.out.println(2);
// i = 2 + 1;
// Закончилось тело цикла, поэтому происходит возврат в начало
while (3 <= 3)
// System.out.println(3);
// i = 3 + 1;
// Предикат возвращает false, поэтому выполнение переходит за цикл
while (4 <= 3)
// System.out.println("finished!");
// На этом этапе i равен 4, но он нам уже не нужен
// метод завершается
Самое главное в цикле — завершение его работы (выход из цикла). Процесс, который порождает цикл, должен в конце концов остановиться. Ответственность за остановку полностью лежит на программисте. Обычно задача сводится к введению переменной, называемой «счётчиком цикла». Сначала счётчик инициализируется, то есть ему задаётся начальное значение. В нашем примере это инструкция var i = 1
, выполняемая до входа в цикл. Затем в условии цикла проверяется, достиг ли счётчик своего предельного значения. И, наконец, счётчик меняет свое значение i = i + 1
.
На этом моменте новички делают больше всего ошибок. Например, случайно забытое увеличение счётчика или неправильная проверка в предикате способны привести к зацикливанию. Это ситуация, при которой цикл работает бесконечно и программа никогда не останавливается. В таком случае приходится её завершать принудительно (кто знает, может быть когда зависают реальные программы, в этот момент внутри них выполняется бесконечный цикл).
public static void printNumbers(int lastNumber) {
var i = 1;
// Этот цикл никогда не остановится
// и будет печатать всегда одно значение
while (i <= lastNumber) {
System.out.println(i);
}
System.out.println("finished!");
}
В некоторых случаях бесконечные циклы полезны. Здесь мы такие случаи не рассматриваем, но полезно видеть как выглядит этот код:
while (true) {
// Что-то делаем
}
Подводя итог. Когда всё же нужны циклы, а когда можно обойтись без них? Физически невозможно обойтись без циклов тогда, когда алгоритм решения задачи требует повторения каких-то действий, как в примере с книгой, и количество этих операций заранее неизвестно.
Подобные конструкции index = index + 1
в Java используются довольно часто, поэтому создатели языка добавили сокращённый вариант записи: index += 1
. Такие сокращения принято называть синтаксическим сахаром, потому что они делают процесс написания кода немного проще и приятнее, «подслащивая» его :)
Существуют сокращённые формы для всех арифметических операций и для конкатенации строк:
a = a + 1
→ a += 1
a = a - 1
→ a -= 1
a = a * 2
→ a *= 2
a = a / 1
→ a /= 1
a = a + "foo"
→ a += "foo"
Вам ответят команда поддержки Хекслета или другие студенты.
Выделите текст, нажмите ctrl + enter и отправьте его нам. В течение нескольких дней мы исправим ошибку или улучшим формулировку.
Загляните в раздел «Обсуждение»:
Курсы программирования для новичков и опытных разработчиков. Начните обучение бесплатно.
Наши выпускники работают в компаниях:
С нуля до разработчика. Возвращаем деньги, если не удалось найти работу.
Зарегистрируйтесь или войдите в свой аккаунт