Ввведение в программирование на Python (для детей) урок 5

Цикл While.

Циклы — это инструкции, выполняющие одну и туже последовательность действий, пока действует заданное условие.
В реальной жизни мы довольно часто сталкиваемся с циклами. Например, ходьба человека — вполне циклическое явление: шаг левой, шаг правой, снова левой-правой и т.д., пока не будет достигнута определенная цель (например, школа или магазин). В компьютерных программах наряду с инструкциями ветвлениями (т.е. выбором пути действия) также существуют инструкции циклов (повторения действия). Если бы инструкций цикла не существовало, пришлось бы много раз вставлять в программу один и тот же код подряд столько раз, сколько нужно выполнить одинаковую последовательность действий.
Универсальным организатором цикла в языке программирования Python (как и во многих других языках) является конструкция while. Слово "while" с английского языка переводится как "пока" ("пока логическое выражение возвращает истину, выполнять определенные операции"). Конструкцию while на языке Python можно описать следующей схемой:

Эта схема приблизительна, т.к. логическое выражение в заголовке цикла while может быть более сложным, а изменяться может переменная (или выражение) b.
Может возникнуть вопрос: "Зачем изменять a или b?". Когда выполнение программного кода доходит до цикла while, выполняется логическое выражение в заголовке, и, если было получено True (истина), выполняются вложенные выражения. После поток выполнения программы снова возвращается в заголовок цикла while, и снова проверяется условие. Если условие никогда не будет ложным, то не будет причин остановки цикла и программа зациклится. Чтобы этого не произошло, необходимо предусмотреть возможность выхода из цикла — ложность выражения в заголовке. Таким образом, изменяя значение переменной в теле цикла, можно довести логическое выражение до ложности.

Эту изменяемую переменную, которая используется в заголовке цикла while, обычно называют счетчиком. Как и всякой переменной ей можно давать произвольные имена, однако очень часто используют буквы i и j. Простейший цикл на языке программирования Python может выглядеть так:

str1 = "+" 
i = 0
while i < 10:
	print (str1)
	i = i + 1

В последней строчке кода происходит увеличение значения переменной i на единицу, поэтому с каждым оборотом цикла ее значение увеличивается. Когда будет достигнуто число 10, логическое выражение i < 10 даст ложный результат, выполнение тела цикла будет прекращено, а поток выполнения программы перейдет на команды следующие за всей конструкцией цикла. Результатом выполнения скрипта приведенного выше является вывод на экран десяти знаков + в столбик. Если увеличивать счетчик в теле цикла не на единицу, а на 2, то будет выведено только пять знаков, т.к цикл сделает лишь пять оборотов.
Более сложный пример с использованием цикла:

fib1 = 0
fib2 = 1
print (fib1)
print (fib2)
n = 10
i = 0
while i < n:
	fib_sum = fib1 + fib2
	print (fib_sum)
	fib1 = fib2
	fib2 = fib_sum
	i = i + 1

Этот пример выводит числа Фибоначчи — ряд чисел, в котором каждое последующее число равно сумме двух предыдущих: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13 и т.д. Скрипт выводит двенадцать членов ряда: два (0 и 1) выводятся вне цикла и десять выводятся в результате выполнения цикла. Как это происходит? Вводятся две переменные (fib1 и fib2), которым присваиваются начальные значения. Присваиваются значения переменной n и счетчику i, между которыми те или иные математические отношения формируют желаемое число витков цикла. Внутри цикла создается переменная fib_sum, которой присваивается сумма двух предыдущих членов ряда, и ее же значение выводится на экран. Далее изменяются значения fib1 и fib2 (первому присваивается второе, а второму - сумма), а также увеличивается значение счетчика.

Практическая работа

1. Напишите скрипт на языке программирования Python, выводящий ряд чисел Фибоначчи (см. пример выше). Запустите его на выполнение. Затем измените код так, чтобы выводился ряд чисел Фибоначчи, начиная с пятого члена ряда и заканчивая двадцатым.
2. Напишите цикл, выводящий ряд четных чисел от 0 до 20. Затем, каждое третье число в ряде от -1 до -21.
3. Самостоятельно придумайте программу на Python, в которой бы использовался цикл while.