Проектирование правильных циклов

Шаблоны

Что означает переменная

Большинство циклов не изобретаются: они собираются из немногих деталей, которые встречаются во всех программах. Каждая деталь есть переменная с инициализацией перед циклом, обновлением внутри него и, главное, смыслом, который верен после каждой итерации. Знать детали по их смыслу, а не по их форме, и есть то, что позволяет сочетать их без ошибок.

• Счётчик равен тому, сколько данных обработано (или сколько из них удовлетворяют условию). Он инициализируется нулём, потому что перед первой итерацией не обработано ни одного, и обновляется через ++count, только когда есть что считать.
• Накопитель равен комбинации обработанных данных: их сумме, их произведению. Он инициализируется нейтральным элементом операции (0 для суммы, 1 для произведения), потому что сумма никаких данных равна 0, а произведение никаких данных равно 1.
• Максимум равен наибольшему из обработанных данных, а минимум, наименьшему. Максимума пустого набора данных не существует: поэтому его инициализируют первым элементом данных, а не числом, выбранным наугад.
• Сигнальное значение есть значение во входных данных, которое не является элементом данных, а служит знаком того, что данные закончились. Шаблон требует читать один раз перед циклом и ещё раз в конце тела, как сделал урок Циклы, суммируя до нуля, так что условие рассматривает каждое значение до того, как оно обработано, и сигнальное значение никогда не учитывается как элемент данных.
• Флаг есть bool, который показывает, произошло ли что-то хотя бы раз среди обработанных данных. Он инициализируется значением false и становится true в первый раз, когда это происходит; никакая последующая итерация не возвращает его к false.

Пример со всеми деталями

В журнале осадков записывается, сколько миллиметров выпало за каждый день. Программа сначала читает порог, а затем измерения за несколько дней, завершённые отрицательным числом, которое не может быть измерением и служит сигнальным значением; она выводит, сколько измерений, их среднее, максимум, сколько дней превысили порог и был ли хоть один день без дождя.

#include <iostream>#include <print>​int main(){    double threshold{};    std::cin >> threshold;    int count{0};          // счётчик: обработанные измерения    int aboveCount{0};     // счётчик: измерения выше порога    double total{0.0};     // накопитель: сумма измерений    double largest{0.0};   // максимум: имеет смысл, только если count > 0    bool dryDay{false};    // флаг: был день без дождя    double value{};    std::cin >> value;    while (std::cin && value >= 0.0) {        if (count == 0 || value > largest) {            largest = value;        }        ++count;        total += value;        if (value > threshold) {            ++aboveCount;        }        if (value == 0.0) {            dryDay = true;        }        std::cin >> value;    }    if (count == 0) {        std::println("Нет измерений.");    } else {        std::println("Измерений: {}; среднее: {:.2f} мм", count, total / count);        std::println("Максимум: {:.1f} мм; дней выше {:.1f} мм: {}", largest, threshold, aboveCount);        std::println("Были дни без дождя: {}", dryDay ? "да" : "нет");    }}

104.5 0 12.5 21.5 7.5 -1

Измерений: 5; среднее: 9.20 ммМаксимум: 21.5 мм; дней выше 10.0 мм: 2Были дни без дождя: да

Четыре решения заслуживают комментария. Условие count == 0 || value > largest инициализирует максимум первым элементом данных без отдельного чтения: на первой итерации счётчик равен 0 и присваивание происходит всегда; на последующих, только если элемент данных превосходит максимум. Сравнение value == 0.0 точное, потому что значение было прочитано, а не вычислено: запись 0 превращается в точный ноль, а предостережение урока Числа с плавающей точкой против == относится к результатам операций. Условие цикла включает std::cin, так что ввод, который кончается без сигнального значения, тоже завершает цикл. И среднее вычисляется, только если измерения есть: при count, равном 0, выражение total / count было бы $0/0$, что в арифметике с плавающей точкой не ошибка, а значение «не число», которое программа вывела бы без предупреждения.

Заметим, что в каждой строке рисунка каждая переменная удовлетворяет своему смыслу относительно измерений, обработанных к этому моменту: total есть их сумма, largest их максимум, dryDay говорит, был ли среди них ноль. Это свойство, верное после каждой итерации, имеет имя.