Ponavljanja

Poleg sekvence in vejitev, so ponavljanja (zanke) zadnji izmed pomembnejših osnovnih elementov programa. Ponavljanja običajno nastopajo v programih iz preprostega razloga : programiranje je v svojem bistvu modeliranje procesov, dogodkov realnega sveta. V realnem svetu so dogodki pogosto ali ponovljivi ali pa taki, da se s časom počasi spreminjajo. Pri opisovanju takih dogodkov v programih nujno nastopajo ponavljanja.

Primeri, kjer uporabljamo ponavljanja so npr. :

• zaporedno izpisovanje spričeval za dijake ob koncu šolskega leta;
• tabeliranje podatkov, ki jih dobimo z merilen naprave;
• beleženje časov tekmovalcev, ki prihajo v cilj tekaške tekme;
• ...

Pri računalniškem modeliranju so primeri še bolj izraziti tudi zaradi pomnenja podatkov, ki je ponavadi organizirano v strukture zaporedne narave. Obdelava tako organiziranih podatkov ponavadi temelji na ponavljajočih se postopkih (npr. isto operacijo izvedemo na večjem številu podatkov) .

Stavki ki jih javanski programski jezik namenja ponovitvam so:

• stavek while,
• stavek do-while,
• stavek for .

Vse tri oblike zank (ponavlja) so zgrajene iz dveh blokov :

• kontrolnega bloka zanke,
• telesa zanke .

Telo zanke predstavljajo vsi programski stavki, ki jih želimo ponavljati. Telo zanke lahko vsebuje nič, enega ali več programskih stavkov. V primeru, da želimo ponavljati več kot en stavek, morajo biti vsi ti stavki ograjeni v programski blok stavkov (deločata ga { in } ).

Kontrolni blok zanke (včasih tudi glava zanke) zagotavlja pogoj za ponavljanje. Poenostavljeno rečeno določa, koliko časa oz. kolikokrat se bo telo zanke ponovilo (izvedlo).

Glede na to, kje stoji kontrolni blok zanke, pred telesom ali za njim, ločimo 2 obliki ponavljanj :

• ponavljanja s pogojem za ponavljanje na začetku (pred telesom zanke) : while, for ;
• ponavljanja s pogojem na koncu (za telesom zanke) : do-while .

Oglejmo si posamezne primere.

stavek while

je primer zanke s pogojem za ponavljam na začetku zanke. Zagotavlja ponavljanje telesa zanke, dokler je izpolnjen logični pogoj. V primeru, da pogoj za ponavljanje ni izpolnjen, se ne izvede noben izmed stavkov telesa zanke.

sintaksa : while (pogoj) ukaz; ali (desna slika) while ( pogoj) { ukaz_1; ukaz_2: ukaz_N; } Pogoj je pri tem vedno logičnega tipa.

Značilnosti while zanke :

• zanka uporablja pozitivno logiko : telo se izvede le,če je pogoj izpolnjen;
• pogoj se preverja pred vstopom v zanko : vpliva na varnost izvajanja;
• najmanjše število ponovitev : 0 v primeru, da že pred začetkom izvajanja pogoj ni izpolnjen;
• največje število ponovitev : neskončno v primeru, da je pogoj ves čas izpolnjen;
• značilna raba : vnaprej neznano število ponovitev in je vstop v telo zanke pogojen.

Primer 1 :

// izpis celih števil iz intervala [1,10]

int x=1;

while (x <=10) {
   System.out.println(x);
   x++;
}

V zgonjem primer spremenljivka x določa, kolikokrat se bo izpis ponovil. Dejansko s tem kontrolira izvajanje zanke, zato o taki spremenljivki ponavadi govorimo kot o kontrolni spremenljivki zanke.

Primer 2 :

// izpis deliteljev števila n

int n=99, x;
x=1;

while(x<=n){if (n % x == 0)
 System.out.println(x);
 x+=1;
}

Primer 3 :

class Gcd {
   public static void main(String[] arg){
   
    int x = Integer.valueOf(arg[0]);
    int y = Integer.valueOf(arg[1]);
   
    while (x != y){
      if (x>y)
         x=x-y;
      else
        y=y-x;
    } 
    System.out.println("Največji skupni delitelj je "+x); 
   }
 } 
 

Zgornji program naj bi določil največji skupni delitelj dveh števil. Ugotovite, ali to res počne in skušajte prepisati program tako, da bo namesto uporabljenega uporabil Euklidov algoritem z deljenjem!

stavek do-while

je primer zanke s pogojem za ponavljam na koncu zanke. Zagotavlja ponavljanje telesa zanke, dokler je izpolnjen logični pogoj. V primeru, da pogoj za ponavljanje ni izpolnjen, se pred tem vsaj enkrat izvrši celotno telo zanke.

sintaksa :   do { ukaz_1; ukaz_2: ukaz_N; } while(pogoj); Pogoj je pri tem vedno logičnega tipa.

Značilnosti do-while zanke :

• zanka uporablja pozitivno logiko : telo se izvede le,če je pogoj izpolnjen;
• pogoj se preverja po izvedbi telesa zanke : lahko nevarno;
• najmanjše število ponovitev : 1 v primeru, da pogoj ni izpolnjen;
• največje število ponovitev : neskončno v primeru, da je pogoj ves čas izpolnjen;
• značilna raba : vnaprej neznano število ponovitev in se zahteva vsaj ena izvedba telesa zanke.

Primer 1 :

// izpis celih števil iz intervala [1,10]
int x=1;

do  {
   System.out.println(x);
   x++;
} while(x<=10);

Primer je skoraj identičen primeru, kjer smo uporabili while obliko ponavljanja.

Primer 2 :

// izpis deliteljev števila n
int n=99, x;
x=1;

do{
   if (n % x == 0)
      System.out.println(x);
   x+=1;
} while(x<=n);

Primer 3 :

class Gcd2 {


   public static void main(String[] arg){


    int x = Integer.valueOf(arg[0]);
    int y = Integer.valueOf(arg[1]); 
  

    if (x!=y) 
    do {
      if (x>y)
         x=x-y;
      else
        y=y-x;
    } while (x != y);
    System.out.println("Največji skupni delitelj je "+x); 
   }

 } 
 

Včasih je potrebno določen postopek prepisati tako, da uporablja le eno izmed doslej omenjenih oblik ponavljanj. Pri pretvorbi si lahko pomagamo z naslednjima slikama :

stavek for

Stavek for je tako kot stavek while oblika ponavljanja s pogojem ponavljanja na zečetku. Kot smo že opazili pri stavku while, se pri takih zankah telo zanke ne izvrši, če pogoj pre vstopom v zanko ni izpolnjen. Za osvežitev si še enkrat oglejmo diagramski prikaz zanke s pogojem na začetku :

Struktura stavka for je kompleksnejša od strukture stavka while. Glavo (kontrolni del zanke) sestavljajo trije bloki :

• inicializacijski blok : postavi pogoje za začetek izvajanja zanke;
• blok pogoja izvajanja : zagotavlja pogoj za ponavljanje ;
• blok stavkov, ki se izvrši za vsakim izvajanjem telesa zanke.

  for ( inicializacijski ; pogojni; izvrševanja) Stavek;

  oz.

  for ( inicializacijski ; pogojni; izvrševanja) BlokStavkov;

Primer izpisa prvih desetih naravnih števil :

for (int i=1; i<=10; i++)
  System.out.println(i);   

Opazimo lahko, da je bila v tem primeru deklaracija in inicializacija kontrolen spremenljivke izvedena v inicializacijskem bloku, prav tako je spremeba vrednosti kontrolne spremenljivke določena v zadnjem bloku glave zanke.

Tipično bi lahko samo izvajanje pojasnili na primeru, izvedenem z while zanko :

a) deklaracija in inicializacija kontrolne spremenljivke se izvrši pred vstopom v zanko :

int i=1;

b) pred izvajanjem se preveri pogoj za vstop v telo zanke

while (i<=10)

c) izvedba telesa zanke (za vse i <= 10)

System.out.println(i);

d) za zadnjim stavkom telesa se izvede korekcija vrednosti kontrolen spremenljivke:

i++;

e) nadaljujemo izvajanje s kontrolo pogoja za ponavljanje v glave zanke

Še analogija celotnega programa z uporabo while stavka :

int i=1;


while (i<=10) {
   System.out.println(i);
   i++;
}

Iz danega primera je razvidno, da sta si obe omenjeni obliki ponavljanja popolnoma enakovredni. Obstaja pa malenkostna razlika: stavek while ne omejuje uporabljanega tipa kontrolne spremenljivke, dokler z njeno rabo lahko ustvari pogoj, ki je logičnega tipa. In tu imate domačo nalogo : skušajte ugotoviti, kateri izmed primitivnih javaskih tipov lahko nastopajo kot tip kontrolne spremenljivke pri zanki for !

Vsak izmed blokov glave zanke (razen pogoja za ponavljanje, ki mora biti logičnega tipa) je lahko sestavljen iz nič, enega ali večih stavkov. V primeru večih stavkov v posameznem bloku, so stavki (neobičajno) ločeni z vejico, kajti podpičja, ki po pravilu zaključujejo stavke v tem primeru ločujejo bloke kontrolnega dela zanke :

primer zanke s praznimi bloki (pazite, izvajanje take zanke lahko povzroči nemalo preglavic pri njeni zaustavitvi. Taka zanka izvaja nič stavkov v telesu in se izvaja v neskončnost. Ker je telo izredno kratko, jo boste težko nasilno prekinili s CTRL-C oz. BREAK oz. CTRL-Break):

for ( ; ; );

prazen pogoj pri taki zanki se smatra za izpolnjen pogoj ponavljanja.

Naslednji primer prikazuje uporabo večih stavkov znotraj blokov kontrolnega dela zanke. Postopek izračuna in izpiše vsoto števil od 1 do 33 :

int a,b;


for (a=1, b=33, vsota=0; a < b; vsota+=a+b, a++, b--);
    System.out.println(vsota);

Ponavljanja-vaje za utrjevanje

i=1;

while(>i) i=i+1;

i=1;
while (i > 0){
  println("B"); 
  i+=1;
}

while (false)
   println("B");

while (true)
  println("B");

  i=1;
  while(i-- > 0)
    println("B");

while (i<3){

   System.out.println(i++);

}

int i=2,j=7;

while (i++ < j){

    System.out.println(i); 
    j-=0.5;

}

i=10;
while (i<=10){
 S;
 i++;
}

i=2;
for (;i<3;i++) S; 

i=0;
do {
  S;
} while(i<1);

for(i=1;i<10;i++) 
  System.out.print(i);

i=1;
while (i<11) 
  System.out.print(i++);

i=1;
while (i<10) 
  System.out.print(++i);

i=1;
do {
 System.out.print(i);
 i++;
} while (i<=10);

i=11;
do {
 System.out.print(++i - 11);
} while (i<21);

int j=1,i;
  do{
    i=1;  
   do {
     System.out.print( i );
     i++;
   } while (i <= 3);
   j+=1;
}while (j <= 3);
                

123
123
123

for (int i=1; i<4; i++){
      if (i%4==0)
         System.out.println();
      for(int j=1; j<4; j++)
         System.out.print(j);
      System.out.println();
} 

for (int i=;i<4;i++)

    for (int j=0;j<;j++)

       System.out.println(i*10+j);

Odgovori na kratka vprašanja :

Vprašanje  1 : do-while, for, while
Vprašanje  2 : while (Pogoj) Stavek;
Vprašanje  3 : ponavljanju programskega stavka ali bloka stavkov
Vprašanje  4 : pravilna je le možnost : telo zanke do-while se vsaj enkrat izvrši, pri while to ni nujno
Vprašanje  5 : 4
Vprašanje  6 : možnosti 1 in 3
Vprašanje  7 : nismo inicializirali kontrolne spremenljivke
Vprašanje  8 : 345
Vprašanje  9 : 3456
Vprašanje 10 : odgovoru ustreza zgolj zadnja možnost
Vprašanje 11 : primeri 2,4 in 5
Vprašanje 12 : 123123123
Vprašanje 13 : 3
Vprašanje 14 : 1-B, 2-D, 3-B, 4-A
Vprašanje 15 : 2 (i=2) in 10 (j<10)

55555
55555
55555
55555
55555 

>java V4n3 5 

54321
4321
321
21
1 

321
21
1 

2
3
1
9