Цикл While

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 не известно, 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 функцию, которая выводит на экран все числа от 1 до указанного (через аргументы):

<?php

printNumbers(3);
// => 1
// => 2
// => 3

Эту функцию невозможно реализовать уже изученными средствами, так как количество выводов на экран заранее не известно. А с циклами это не составит никаких проблем:

<?php

function printNumbers($lastNumber)
{
    // i сокращение от index (порядковый номер)
    // используется по общему соглашению во множестве языков
    // как счетчик цикла
    $i = 1;

    while ($i <= $lastNumber) {
        print_r($i);
        print_r("\n");
        $i = $i + 1;
    }
    print_r('finished!');
}

printNumbers(3);
1
2
3
finished!

В коде функции использован цикл while. Он состоит из трёх элементов:

  • Ключевое слово while. Несмотря на схожесть с вызовом функций, это не вызов функции.
  • Предикат. Условие, которое указывается в скобках после while. Это условие вычисляется на каждой итерации.
  • Тело цикла. Блок кода в фигурных скобках. Этот блок аналогичен блоку кода в функциях. Всё, что определено внутри этого блока (константы или переменные), видно только внутри этого блока.

Конструкция читается так: «делать то, что указано в теле цикла, пока истинно условие (предикат) $i <= $lastNumber». Разберем работу этого кода для вызова printNumbers(3):

<?php

// Инициализируется переменная i
$i = 1;

// Предикат возвращает true, поэтому выполняется тело цикла
while ($1 <= 3)
// print_r(1);
// $i = 1 + 1;

// Закончилось тело цикла, поэтому происходит возврат в начало
while (2 <= 3)
// print_r(2);
// $i = 2 + 1;

// Закончилось тело цикла, поэтому происходит возврат в начало
while (3 <= 3)
// print_r(3);
// $i = 3 + 1;

// Предикат возвращает false, поэтому выполнение переходит за цикл
while (4 <= 3)

// print_r('finished!');
// На этом этапе i равен 4, но он нам уже не нужен
// функция 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 $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).

<?php

function printNumbers($lastNumber)
{
    $i = 1;

    // Этот цикл никогда не остановится
    // и будет печатать всегда одно значение
    while ($i <= $lastNumber) {
        print_r($i);
    }
    print_r('finished!');
}

В некоторых случаях бесконечные циклы полезны. Здесь мы такие случаи не рассматриваем, но полезно видеть как выглядит этот код:

<?php

while (true) {
    // Что-то делаем
}

Подведём 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.

Задание

Модифицируйте функцию printNumbers() так, чтобы она выводила числа в обратном порядке. Для этого нужно идти от верхней границы к нижней. То есть, счетчик должен быть инициализирован максимальным значением, а в теле цикла его нужно уменьшать до нижней границы.

Пример вызова и вывода:

<?php

printNumbers(4);
// => 4
// => 3
// => 2
// => 1
// => finished!

Советы

Определения

  • Цикл While — инструкция для повторения кода, пока удовлетворяется какое-либо условие.


Нашли ошибку? Есть что добавить? Пулреквесты приветствуются https://github.com/hexlet-basics
Если вы столкнулись с трудностями и не знаете, что делать, задайте вопрос в нашем большом и дружном cообществе
Упражнение доступно только авторизованным пользователям.

Пожалуйста, авторизуйтесь, это необходимо для отслеживания прогресса выполнения уроков. Если у вас ещё нет учётной записи, то сейчас самое время создать аккаунт.