6. diel - Cykly v C# .NET - for a while

V predchádzajúcom cvičení, Riešené úlohy k 5. lekcii C# .NET, sme si precvičili získané skúsenosti z predchádzajúcich lekcií.

Teraz prejdeme k cyklom. Po dnešnom C# .NET tutoriále už budeme mať takmer kompletnú výbavu základných konštrukcií a budeme schopní tvoriť rozumné aplikácie.

Cykly

Ako už slovo cyklus napovedá, niečo sa bude opakovať. Keď chceme v programe niečo urobiť 100x, určite nebudeme písať pod seba 100x ten istý kód, ale vložíme ho do cyklu. Cyklov máme niekoľko druhov, vysvetlíme si, kedy ktorý použiť. Samozrejme si ukážeme praktické príklady.

for cyklus

Tento cyklus má stanovený pevný počet opakovaní a hlavne obsahuje tzv. riadiacu premennú (celočíselnú), v ktorej sa postupne pri behu cyklu menia hodnoty. Syntax (zápis) cyklu for je nasledovná:

for (variable; condition; command)

• variable je riadiaca premenná cyklu, ktoré nastavíme počiatočnú hodnotu (najčastejšie 0, pretože v programovaní všetko začína od nuly, nie od jednotky). Napr. teda int i = 0. Samozrejme si môžeme premennú vytvoriť aj niekde nad tým a už nemusíme písať slovo int, býva ale zvykom používať práve int i.
• condition je podmienka vykonania ďalšieho kroku cyklu. Akonáhle podmienka nebude platiť, cyklus sa ukončí. Podmienka môže byť napr. (i < 10).
• command nám hovorí, čo sa má v každom kroku s riadiacou premennou štát. Teda či sa má zvýšiť alebo znížiť. Na to využijeme špeciálnych operátorov ++ a --. Tie samozrejme môžete používať úplne bežne aj mimo cyklus, slúžia na zvýšenie alebo zníženie premennej o 1.

Poďme si uviesť jednoduchý príklad: väčšina z nás určite pozná Sheldona z The Big Bang Theory. Pre tých, ktorí nie, budeme simulovať situáciu, keď Sheldon klope na dvere svojej susedky. Vždy 3x zaklope a potom zavolá: "Penny!". Náš kód by bez cyklov vyzeral takto:

{CSHARP_CONSOLE}
Console.WriteLine("Knock");
Console.WriteLine("Knock");
Console.WriteLine("Knock");
Console.WriteLine("Penny!");
Console.ReadKey();
{/CSHARP_CONSOLE}

My už ale nemusíme nič otrocky opisovať:

{CSHARP_CONSOLE}
for (int i = 0; i < 3; i++)
{
    Console.WriteLine("Knock");
}
Console.WriteLine("Penny!");
Console.ReadKey();
{/CSHARP_CONSOLE}

Konzolová aplikácia
Knock
Knock
Knock
Penny!

Cyklus prebehne 3x, spočiatku je v premennej i nula, cyklus vypíše „Knock“ a zvýši premennú i o jedna. Potom beží rovnako s jednotkou a dvojkou. Akonáhle je v i trojka, už nesúhlasí podmienka i < 3 a cyklus sa ukončí. O vynechávaní zložených zátvoriek platí to isté čo pri podmienkach. V tomto prípade tam nemusí byť, pretože cyklus spúšťa iba jediný príkaz. Teraz môžeme do deklarácie cyklu namiesto trojky napísať desiatku. Príkaz sa spustí 10x bez toho, aby sme museli písať niečo navyše. Určite vidíte, že cykly sú mocným nástrojom.

Keď niekam potrebujeme napísať for cyklus, môžeme využiť snippet vo Visual Studiu. Napíšeme len for a dvakrát stlačíme Tabuľátor. Zvyšok kódu sa sám doplní. Skúste si to.

Skúsme teraz využiť to, že sa nám premenná inkrementuje. Vypíšme si čísla od jednej do desať. Pretože nebudeme chcieť, aby sa nám v konzole text vždy odriadkoval, použijeme namiesto WriteLine() iba Write():

{CSHARP_CONSOLE}
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i);
Console.ReadKey();
{/CSHARP_CONSOLE}

Vidíme, že riadiaca premenná má naozaj v každej iterácii (priebehu) inú hodnotu. Všimnite si, že v cykle tentoraz nezačíname na nule, ale môžeme nastaviť počiatočnú hodnotu 1 a koncovú 10. V programovaní je však zvykom začínať od nuly, neskôr zistíme prečo.

Teraz si vypíšeme malú násobilku (násobky čísel 1 až 10, vždy do desiatich). Stačí nám urobiť cyklus od 1 do 10 a premennú vždy násobiť daným číslom. Mohlo by to vyzerať asi takto:

{CSHARP_CONSOLE}
Console.WriteLine("Here's a simple multiplication table using loops:");
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i);
Console.WriteLine();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i * 2);
Console.WriteLine();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i * 3);
Console.WriteLine();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i * 4);
Console.WriteLine();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i * 5);
Console.WriteLine();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i * 6);
Console.WriteLine();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i * 7);
Console.WriteLine();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i * 8);
Console.WriteLine();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i * 9);
Console.WriteLine();
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    Console.Write("{0} ", i * 10);
Console.ReadKey();
{/CSHARP_CONSOLE}

Výsledok:

Konzolová aplikácia
Here's a simple multiplication table using loops:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
4 8 12 16 20 24 28 32 36 40
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
6 12 18 24 30 36 42 48 54 60
7 14 21 28 35 42 49 56 63 70
8 16 24 32 40 48 56 64 72 80
9 18 27 36 45 54 63 72 81 90
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Program funguje pekne, ale stále sme toho dosť napísali. Pokiaľ vás napadlo, že v podstate robíme 10x to isté a iba zvyšujeme číslo, ktorým násobíme, máte pravdu. Nič nám nebráni, aby sme vložili 2 cykly do seba:

{CSHARP_CONSOLE}
Console.WriteLine("Here's a simple multiplication table using loops:");
for (int j = 1; j <= 10; j++)
{
    for (int i = 1; i <= 10; i++)
        Console.Write("{0} ", i * j);
    Console.WriteLine();
}
Console.ReadKey();
{/CSHARP_CONSOLE}

Pomerne zásadný rozdiel, že? Pochopiteľne nemôžeme použiť pri oboch cykloch i, pretože sú vložené do seba. Premenná j nadobúda vo vonkajšom cykle hodnôt 1 až 10. V každej iterácii (rozumajte priebehu) cyklu je potom spustený ďalší cyklus s premennou i. Ten je nám už známy, vypíše násobky, v tomto prípade násobíme premennú j. Po každom behu vnútorného cyklu je potrebné odriadkovať, to vykoná Console.WriteLine(). Môžete si skúsiť vypísané riadky upraviť pomocou metódy PadLeft() tak, aby boli čísla pekne v stĺpcoch.

Urobme si ešte jeden program, na ktorom si ukážeme prácu s vonkajšou premennou. Aplikácia bude vedieť spočítať ľubovoľnú mocninu ľubovoľného čísla:

{CSHARP_CONSOLE}
Console.WriteLine("Exponent calculator");
Console.WriteLine("===================");
Console.WriteLine("Enter the base: ");
int a = int.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Enter the exponent: ");
int n = int.Parse(Console.ReadLine());

int result = a;
for (int i = 0; i < (n - 1); i++)
    result = result * a;

Console.WriteLine("Result: {0}", result);
Console.WriteLine("Thank you for using our exponent calculator");
Console.ReadKey();
{/CSHARP_CONSOLE}

Asi všetci tušíme, ako funguje mocnina. Pre istotu pripomenieme, že napríklad 2³ = 2 * 2 * 2. Teda aⁿ spočítame tak, že n-krát vynásobíme číslo a číslom a. Výsledok si samozrejme musíme ukladať do premennej. Spočiatku bude mať hodnotu a a postupne sa bude v cykle prenásobovať (viac v lekcii Výpočet ľubovoľnej mocniny). Vidíme, že naša premenná result je v tele cyklu normálne prístupná. Pokiaľ si však nejakú premennú založíme v tele cyklu, po skončení cyklu zanikne a už prístupná nebude:

Konzolová aplikácia
Exponent calculator
===================
Enter the base:
2
Enter the exponent:
3
Result: 8
Thank you for using our exponent calculator

Už tušíme, na čo sa for cyklus využíva. Zapamätajme si, že počet opakovaní je pevne daný. Do premennej cyklu by sme nemali nijako zasahovať ani do nej nič dosadzovať, program by sa mohol tzv. zacykliť. Skúsme si ešte posledný, odstrašujúci príklad:

{CSHARP_CONSOLE}
// this code is wrong
for (int i = 1; i <= 10; i++)
    i = 1;
Console.ReadKey();
{/CSHARP_CONSOLE}

Au, vidíme, že program sa zasekol. Cyklus stále inkrementuje premennú i, ale tá sa vždy zníži na 1. Nikdy teda nedosiahne hodnotu > 10, cyklus nikdy neskončí. Okno programu zatvoríme alebo použijeme tlačidlo Stop v lište Visual Studia.

while cyklus

Cyklus while funguje inak: jednoducho opakuje príkazy v bloku, pokiaľ platí podmienka. Syntax cyklu je nasledovná:

while (condition)
{
    // commands
}

Pokiaľ vás napadá, že je možné cez while cyklus urobiť aj for cyklus, máte pravdu Cyklus for je vlastne špeciálny prípad while cyklu. Cyklus while sa ale používa na trochu iné veci, v jeho podmienke často máme napr. metódu vracajúcu logickú hodnotu true / false. Pôvodný príklad z for cyklu by sme urobili pomocou while nasledovne:

{CSHARP_CONSOLE}
int i = 1;
while (i <= 10)
{
    Console.Write("{0} ", i);
    i++;
}
Console.ReadKey();
{/CSHARP_CONSOLE}

To ale nie je ideálne použitie while cyklu. Zoberme si našu kalkulačku z minulých lekcií a opäť ju trochu vylepšime, konkrétne o možnosť zadať viac príkladov. Program teda hneď neskončí, ale spýta sa používateľa, či si praje spočítať ďalší príklad. Pripomeňme si pôvodnú verziu kódu (je to tá verzia so switch, ale pokojne použite aj tú bez neho, záleží na vás):

{CSHARP_CONSOLE}
Console.WriteLine("Welcome to our calculator");
Console.WriteLine("Enter the first number:");
double a = double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Enter the second number:");
double b = double.Parse(Console.ReadLine());
Console.WriteLine("Choose one of the following operations:");
Console.WriteLine("1 - addition");
Console.WriteLine("2 - subtraction");
Console.WriteLine("3 - multiplication");
Console.WriteLine("4 - division");
int option = int.Parse(Console.ReadLine());
double result = 0;
switch (option)
{
    case 1:
        result = a + b;
    break;
    case 2:
        result = a - b;
    break;
    case 3:
        result = a * b;
    break;
    case 4:
        result = a / b;
    break;
}
if ((option > 0) && (option < 5))
    Console.WriteLine("Result: {0}", result);
else
    Console.WriteLine("Invalid option");
Console.WriteLine("Thank you for using our calculator. Press any key to end the program.");
Console.ReadKey();
{/CSHARP_CONSOLE}

Teraz vložíme takmer celý kód do while cyklu. Našou podmienkou bude, že používateľ zadá "yes", budeme teda kontrolovať obsah premennej goOn. Spočiatku bude táto premenná nastavená na "yes", aby sa program vôbec spustil, potom do nej necháme načítať voľbu užívateľa:

Console.WriteLine("Welcome to our calculator");
string goOn = "yes";
while (goOn == "yes")
{
    Console.WriteLine("Enter the first number:");
    double a = double.Parse(Console.ReadLine());
    Console.WriteLine("Enter the second number:");
    double b = double.Parse(Console.ReadLine());
    Console.WriteLine("Choose one of the following operations:");
    Console.WriteLine("1 - addition");
    Console.WriteLine("2 - subtraction");
    Console.WriteLine("3 - multiplication");
    Console.WriteLine("4 - division");
    int option = int.Parse(Console.ReadLine());
    double result = 0;
    switch (option)
    {
        case 1:
            result = a + b;
            break;
        case 2:
            result = a - b;
            break;
        case 3:
            result = a * b;
            break;
        case 4:
            result = a / b;
            break;
    }
    if ((option > 0) && (option < 5))
        Console.WriteLine("Result: {0}", result);
    else
        Console.WriteLine("Invalid option");
    Console.WriteLine("Would you like to make another calculation? [yes/no]");
    goOn = Console.ReadLine();
}
Console.WriteLine("Thank you for using our calculator. Press any key to end the program.");
Console.ReadKey();

Konzolová aplikácia
Welcome to our calculator
Enter the first number:
12
Enter the second number:
128
Choose one of the following operations:
1 - addition
2 - subtraction
3 - multiplication
4 - division
1
Result: 140
Would you like to make another calculation? [yes/no]
yes
Enter the first number:
-10,5
Enter the second number:

Našu aplikáciu je možné teraz používať viackrát a je takmer hotová. Už toho vieme celkom dosť, začína to byť zábava, však?

Operátor ++

Na záver si ešte spomenieme niečo viac o operátorovi ++. Už vieme, že zvýši hodnotu ľubovoľnej číselnej premennej o 1. Môžeme ho teda používať aj mimo for cyklus, teda v bežnom kóde, napr.:

{CSHARP_CONSOLE}
int points = 0;
Console.WriteLine("Is the Sun a ball of hot gases?");
string correctAnswer = "yes";
string answer = Console.ReadLine();
if (answer.ToLower() == correctAnswer.ToLower()) {
   points++;
   Console.WriteLine("Correct, you have a total of {0} points", points);
}
{/CSHARP_CONSOLE}

Pokiaľ zadáme správnu odpoveď, kód vyššie vypíše:

Konzolová aplikácia
Is the Sun a ball of hot gases?
yes
Correct, you have a total of 1 points

Pokiaľ patríte k ľuďom, ktorí si naozaj radi skracujú svoj kód, môžete využiť to, že operátory ++ a -- hodnotu čísla aj vracajú. Možno ich teda použiť priamo ako hodnotu, aj keď je kód potom menej čitateľný, pretože na jednom riadku prebiehajú 2 veci:

• Hodnota sa zvýši alebo zníži o 1.
• Hodnota sa vráti napríklad k výpisu, ktorý môže byť na tom istom riadku.

Operátory takto môžeme použiť dokonca dvoma spôsobmi a vrátiť si tak buď novú hodnotu, alebo tú pred zvýšením/znížením:

• variable++ alebo variable-- – Vráti súčasnú hodnotu a až potom zvýši/zníži hodnotu variable o 1.
• ++variable alebo --variable – Zvýši/zníži hodnotu variable o 1 a vráti novú hodnotu.

Túto znalosť teraz využime pri príklade kvízu vyššie:

{CSHARP_CONSOLE}
int points = 0;
Console.WriteLine("Is the Sun a ball of hot gases?");
string correctAnswer = "yes";
string answer = Console.ReadLine();
if (answer.ToLower() == correctAnswer.ToLower())
   Console.WriteLine("Correct, previously you had {0} points and now you have 1 more!", points++);
{/CSHARP_CONSOLE}

Výsledok je teraz nasledujúci:

Konzolová aplikácia
Is the Sun a ball of hot gases?
yes
Correct, previously you had 0 points and now you have 1 more!

Hodnota premennej points je teraz naozaj 1, hoci vo výpise máme 0. Operátor ++ hodnotu premennej na danom riadku totiž najprv vrátil a až potom zvýšil. Nám sa však skôr hodí napísať operátor ++ pred premennou, aby sme dosiahli ten istý výpis ako predtým:

{CSHARP_CONSOLE}
int points = 0;
Console.WriteLine("Is the Sun a ball of hot gases?");
string correctAnswer = "yes";
string answer = Console.ReadLine();
if (answer.ToLower() == correctAnswer.ToLower())
   Console.WriteLine("Correct, you have a total of {0} points", ++points);
{/CSHARP_CONSOLE}

Teraz je výsledok rovnaký ako pôvodne:

Konzolová aplikácia
Is the Sun a ball of hot gases?
yes
Correct, you have a total of 1 points

Kód funguje úplne rovnako ako ten vyššie, najskôr zvýši hodnotu premennej points a potom sa táto hodnota odovzdá k výpisu.

Z hľadiska prehľadnosti odporúčame túto praktiku skôr nepoužívať. Že je premenná modifikovaná, a nie len vypisovaná sa dá totiž veľmi ľahko prehliadnuť, najmä keď je text dlhší a koniec riadku tak nie je vidieť. Avšak na podobné kódy môžete naraziť v cudzích projektoch, a preto je dobre, že sme si tu túto praktiku ukázali.

V nasledujúcom cvičení, Riešené úlohy k 6. lekcii C# .NET, si precvičíme nadobudnuté skúsenosti z predchádzajúcich lekcií.

 

Mal si s čímkoľvek problém? Stiahni si vzorovú aplikáciu nižšie a porovnaj ju so svojím projektom, chybu tak ľahko nájdeš.