Objectivos. João Sousa Miguel Pedro Silva

Transcrição

1 Repetição

2 Objectivos Introdução às estruturas de repetição Estudar a utilização da instrução for Estudar a utilização das instruções while e do Ver várias formas de ciclos de entrada de dados Considerar qual a melhor escolha de um ciclo para uma dada situação 2

3 Repetição Considere que uma dada instrução deve ser repetida A repetição é controlada por uma condição: for for (Inicialização; CondiçãoCiclo; ExpressãoIncremento) Instrução A instrução for em C++ Explicita a execução repetida de uma instrução, Permite que o programa repita a execução da Instrução. Instrução é executada enquanto a CondiçãoCiclo é verdadeira Instrução é chamada o corpo do ciclo 3

4 O ciclo for Cada execução de CondiçãoCiclo, Instrução, Incremento é chamada de repetição ou iteração do ciclo. Quando a CondiçãoCiclo se torna falsa, o programa prossegue para a próxima instrução após o for. Nota: se a CondiçãoCiclo é falsa logo no início, o corpo do ciclo nunca é executado! 4

5 Instrução for InitializerExpr F LoopCondition T Statement IncrementExpr 5

6 O ciclo for Ciclos controlados por contador Um conjunto de instruções é executado uma vez para cada valor na gama especificada Expressão Expressãode de inicialização: inicialização: Inicializa Inicializaa a variável variável de de controlo controlodo do ciclo ciclo Condição Condiçãodo do ciclo: ciclo: Compara Comparaa a variável variável de de controlo controlodo do ciclo ciclo com com o o valor valor limite limite Expressão Expressãodo do passo: passo: Modifica Modificao o valor valor da da variável variávelde de controlo controlo do do ciclo ciclo for (int contador = 1; contador <= n; contador++) total += contador; Corpo Corpodo do ciclo: ciclo: Uma Umainstrução instruçãoem em C++ C++ que quepode podeser ser simples simples ou oucomposta 6

7 Ciclos para contagens O ciclo for é normalmente utilizado para ser utilizado como contador de uma dada gama de valores: for for (int (int cont cont = primeiro; cont cont <= <= ultimo; cont++) Instrução O ciclo conta De primeiro Até ao ultimo (inclusivé), Executando a Instrução Uma vez para cada valor entre primeiro e ultimo. 7

8 Contadores A utilização mais comum dos ciclos é em contadores: for (int contador = 1; contador <= limite; contador ++) cout << contador << endl; Saída (supondo que limite = 5):

9 Ciclos encadeados A instrução de um ciclo for Pode ser qualquer tipo de instrução Incluindo outro ciclo for! Exemplo: for (int valor1 = 1; valor1 <= limite1; valor1++) for (int valor2 = 1; valor2 <= limite2; valor2++) cout << valor1 << '*' << valor2 << " = " << valor1 * valor2 << endl; 9

10 Ciclos encadeados Ciclos encadeados: for (int valor1 = 1; valor1 <= limite1; valor1++) for (int valor2 = 1; valor2 <= limite2; valor2++) cout << valor1 << * << valor2 << = << valor1 * valor2 << endl; Saída (supondo que limite1 = 2, limite2 = 3): 1*1 = 1 1*2 = 2 1*3 = 3 2*1 = 2 2*2 = 4 2*3 = 6 10

11 Problemas com o ciclo for Considere um programa para processar vários valores de entrada O programa não sabe quantos valores de entrada são fornecidos Como se poderá implementar um ciclo para lidar com esta situação? Solução: Utilizar o ciclo while O corpo do ciclo executa de forma repetida enquanto (while) a condição do ciclo for verdadeira 11

12 O ciclo while Nas situações anteriores, o C++ fornece o ciclo while, dado por: while (Expressão) Instrução A Instrução pode ser uma instrução de C++ simples ou composta. A repetição continua enquanto a Expressão lógica for verdadeira (com valor lógico true)! 12

13 Instrução for Instrução while InitializerExpr F LoopCondition T Statement F Expression T Statement IncrementExpr 13

14 Ciclos sem contagem Uma das características do ciclo for do C++: As três expressões podem ser omitidas: for (;;) Lista_Instruções } Este ciclo corre infinitas vezes A não ser que instruções dentro da Lista_Instruções permitam o fim da execução do ciclo. 14

15 Teste no início do ciclo for (;;) Lista_Instruções 1 if (Expressão) break; Lista_Instruções 2 } Repetição continua enquanto a Expressão é falsa! Se a Lista_Instruções 1 for omitida, o ciclo tem o teste no início. 15

16 Teste no fim do ciclo for (;;) Lista_Instruções 1 if (Expressão) break; Lista_Instruções 2 } Se a Lista_Instruções 2 for omitida, o ciclo tem o teste no fim. 16

17 O ciclo do Nestas situações, o C++ fornece o ciclo do do Instrução while (Expressão) A Instrução pode ser uma instrução em C++ simples ou composta. A repetição continua enquanto a Expressão é verdadeira. 17

18 Escolha de tipo de ciclo Utiliza-se o ciclo for para problemas onde se sabe antecipadamente quantas vezes o ciclo vai correr (contagens). Noutros ciclos, projecta-se o algoritmo com um ciclo geral, e vê-se onde deve terminar a repetição: Se for no início, utiliza-se o ciclo while Se for no fim, utiliza-se o ciclo do Se for no meio, pode utilizar-se um ciclo while ou um for(;;) (infinito). 18

19 Exemplo: ressaltos de uma bola Quando uma bola é largada, ressalta para para ½ do sua altura anterior. Queremos um programa que efectue esta simulação Mostre o número de cada ressalto e a respectiva altura Repita até que a altura do ressalto é muito pequena Objectos: Descrição Objectos Tipo Espécie Nome altura actual double variável altura número de ressaltos int variável numressaltos limite altura double constante LIMITE_ALTURA 19

20 Operações i. Entrada de um real: altura original ii. Inicializar numressaltos a zero iii. Dividir altura por 2 para obter altura do ressalto iv. Incrementar numressaltos v. Mostrar valor actual de numressaltos e altura vi. Repetir iii a v enquanto: altura LIMITE_ALTURA 20

21 Algoritmo 1. Inicializar numressaltos a 0 (zero) 2. Perguntar e ler valor de altura 3. Mostrar o valor original de altura com descrição 4. Ciclo: a. Se altura < LIMITE_ALTURA, termina ciclo b. Actualizar altura para altura/2 c. Adicionar 1 a numressaltos d. Mostrar numressaltos e altura 5. Fim do ciclo 21

22 Programa ressaltos.cpp #include <iostream> using namespace std; // <<, >>, cout, cin int main() const double LIMITE_ALTURA = 1.0e-3; // 1 milimetro cout << "Este programa calcula o numero de ressaltos \n" << " e a altura respectiva de uma bola em queda.\n"; cout << "\ninsira a altura inicial (em metros): "; double altura; cin >> altura; cout << "\naltura inicial: " << altura << " metros\n"; int numressaltos = 0; while (altura >= LIMITE_ALTURA) altura /= 2.0; numressaltos++; cout << "Ressalto # " << numressaltos << ": " << altura << " metros" << endl; } } 22

23 Exemplo de execução Este programa calcula o numero de ressaltos e a altura respectiva de uma bola em queda. Insira a altura inicial (em metros): 15 Altura inicial: 15 metros Ressalto # 1: 7.5 metros Ressalto # 2: 3.75 metros Ressalto # 3: metros Ressalto # 4: metros Ressalto # 5: metros Ressalto # 6: metros Ressalto # 7: metros Ressalto # 8: metros Ressalto # 9: metros Ressalto # 10: metros Ressalto # 11: metros Ressalto # 12: metros Ressalto # 13: metros Ressalto # 14: metros 23

24 Ciclos de entrada de dados O ciclo for infinito pode servir para entrada de dados Lê uma lista de valores O fim do ciclo é marcado com uma marca ou sentinela (flag ou sentinel), o qual é um valor inválido Padrão: for (;;) Pedir o valor de entrada Ler o valor if (valor é a sentinela) break; } Processa valor 24

25 Exemplo Lê e calcula a média de uma lista de valores: int main() Ciclo for infinito double valor, soma = 0.0; int contador = 0; for (;;) // ou while (true) cout << "Insira um valor (-1 para parar): "; cin >> valor; if (valor < 0) // teste para sentinela break; contador++; soma += valor; } if (contador > 0) return soma / contador ; else cout << "\nnao ha valores para calcular media!\n" << endl; } 25

26 Utilização do ciclo while O ciclo anterior pode ser substituído por um ciclo while: cout << "Insira um valor (-1 para parar): "; cin >> valor; while (valor >= 0) contador++; soma += valor; cout << "Insira um valor (-1 para parar): "; cin >> valor; } 26

27 Ciclos de entrada com contagem Considere um programa que pergunta ao utilizador o número de valores de entrada a fornecer ao programa. Assim, basta programar um ciclo for que conta o número de leituras que o utilizador introduziu. Exemplo: Calcular o tempo de vida médio de um componente até falhar. Este cálculo é extremamente importante em situações onde a reparação é difícil ou mesmo impossível, tal como em satélites ou circuitos do computador. 27

28 Programa TempoMedioFalha.cpp #include <iostream> using namespace std; // <<, >>, cout, cin int main() cout << "Calculo do tempo medio de falha de componentes\n\n"; int numcomponentes; double tempofalha, somatempofalha = 0.0; } cout << "Quantos tempos de falha vao ser dados? "; cin >> numcomponentes; for (int cont = 1; cont <= numcomponentes; cont++) cout << "Insira o tempo de falha #" << cont << ": "; cin >> tempofalha; somatempofalha += tempofalha; } if (numcomponentes > 0) cout << "\no tempo medio de falha dos " << numcomponentes << " componentes e' " << somatempofalha / numcomponentes << endl; else cout << "\nnao ha' tempos de falha para processar!\n"; 28

29 Exemplo de execução Calculo do tempo medio de falha de componentes Quantos tempos de falha vao ser dados? 5 Insira o tempo de falha #1: 2.3 Insira o tempo de falha #2: 2.4 Insira o tempo de falha #3: 2.5 Insira o tempo de falha #4: 2.6 Insira o tempo de falha #5: 2.7 O tempo medio de falha dos 5 componentes e'

30 Ciclos de entrada sem contagem Problema: O número de dados de entrada pode ser difícil de determinar É possível perguntar (query) ao utilizador antes ou depois de cada iteração se quer continuar Pode-se utilizar o ciclo do, como é exemplificado em TempoMedioFalha2.cpp em seguida. Pode ainda ser criada uma função lógica (tipo bool) para fazer a pergunta (query) A função de query é chamada em while(condição) (ver TempoMedioFalha3.cpp) 30

31 Programa TempoMedioFalha2.cpp #include <iostream> using namespace std; // <<, >>, cout, cin int main() cout << "Calculo do tempo medio de falha de componentes\n\n"; int numcomponentes = 0; double tempofalha, somatempofalha = 0.0; char resposta; int cont = 0; do cont++; cout << "Insira o tempo de falha #" << cont << ": "; cin >> tempofalha; somatempofalha += tempofalha; numcomponentes++; cout << "Tem mais dados de entrada (s ou n)? "; cin >> resposta; } while (resposta == 's' resposta == 'S'); cout << "\no tempo medio de falha dos " << numcomponentes << " componentes e' " << somatempofalha / numcomponentes << endl; } 31

32 Exemplo de execução Calculo do tempo medio de falha de componentes Insira o tempo de falha #1: 2.3 Tem mais dados de entrada (s ou n)? s Insira o tempo de falha #2: 2.4 Tem mais dados de entrada (s ou n)? s Insira o tempo de falha #3: 2.5 Tem mais dados de entrada (s ou n)? s Insira o tempo de falha #4: 2.6 Tem mais dados de entrada (s ou n)? s Insira o tempo de falha #5: 2.7 Tem mais dados de entrada (s ou n)? n O tempo medio de falha dos 5 componentes e'

33 Programa TempoMedioFalha3.cpp #include <iostream> using namespace std; // <<, >>, cout, cin int main() cout << "Calculo do tempo medio de falha de componentes\n\n"; int numcomponentes = 0; double tempofalha, somatempofalha = 0.0; char resposta; int cont=0; cout << "Tem dados de entrada (s ou n)? "; cin >> resposta; while(resposta == 's' resposta == 'S') cont++; cout << "Insira o tempo de falha #" << cont << ": "; cin >> tempofalha; somatempofalha += tempofalha; numcomponentes++; cout << "Tem mais dados de entrada (s ou n)? "; cin >> resposta; } } cout << "\no tempo medio de falha dos " << numcomponentes << " componentes e' " << (numcomponentes == 0? 0 : somatempofalha / numcomponentes) << endl; 33

34 Outro exemplo #include <iostream> #include <cmath> using namespace std; int main() double x, tolerancia = 1e-1; bool continuar; char opcao; do cout << "\nintroduza um valor em torno de 7, ou 7: "; cin >> x; 34

35 Outro exemplo if (abs(x-7) >= tolerancia) cout << "\nvalor muito fastado de 7\n"; else if ((x-7) < 0) cout << "\no valor aproxima 7 pela esquerda\n"; else if ((x-7) > 0) cout << "\no valor aproxima 7 pela direita\n"; else cout << "\no valor e' igual a 7\n"; while(true) cout << "\npretende terminar [s para sim, n para nao]: "; cin >> opcao; 35

36 Outro exemplo if (opcao == 's') continuar = false; break; // sai do while interior } else if (opcao == 'n') continuar = true; break; // sai do while interior } else cout << "\nescolheu uma opcao invalida\n\n"; } // fim de while interior } while(continuar); // fim de do } // fim de main() 36