Cyklus while

Nejjednodušším cyklem v C je cyklus while ("dokud"):

while (<výraz typu bool>) {
    // blok cyklu
}

Funguje následovně:

  1. Nejprve se vyhodnotí (Booleovský) výraz v závorce za while a provede se bod 2.
  2. Pokud:
    • Je výraz pravdivý, tak se provede blok1 cyklu a dále se pokračuje opět bodem 1.

      1Blok cyklu se také často nazývá jako tělo (body) cyklu.

    • Není výraz pravdivý, tak se provede bod 3.
  3. Program pokračuje za cyklem while.

Jinak řečeno, dokud bude splněná podmínka za while, tak se budou opakovaně provádět příkazy uvnitř těla cyklu. Vyzkoušejte si to na následujícím příkladu:

#include <stdio.h>

int main() {
    int pocet = 0;
    while (pocet < 5) {
        printf("Telo cyklu se provedlo, hodnota promenne pocet=%d\n", pocet);
        pocet = pocet + 1;
    }
    return 0;
}

Tento kód opět můžeme přečíst jako větu: Dokud je hodnota proměnné pocet menší než pět, prováděj tělo cyklu. Jedno vykonání těla cyklu se nazývá iterace. Cyklus v ukázce výše tedy provede pět iterací, protože se tělo cyklu provede pětkrát.

Pokud výraz za while není vyhodnocen jako pravdivý v momentě, kdy se while začne vykonávat, tak se tělo cyklu nemusí provést ani jednou (tj. bude mít nula iterací).

Nekonečný cyklus

Je důležité dávat si pozor na to, aby cyklus, který použijeme, nebyl nechtěně nekonečný (infinite loop), jinak by náš program nikdy neskončil. Zkuste v kódu výše zakomentovat nebo odstranit řádek pocet = pocet + 1; a zkuste program spustit. Jelikož se hodnota proměnné pocet nebude nijak měnit, tak výraz pocet < 5 bude stále pravdivý a cyklus se tak bude provádět neustále dokola. Této situaci se lidově říká "zacyklení"2.

2Pokud program spouštíte v terminálu a zacyklí se, můžete ho přerušit pomocí klávesové zkratky Ctrl + C. Pokud jej spustíte v prohlížeči, tak poté radši restartujte tuto stránku pomocí F5 :)

Pokud se vám někdy stalo, že se program, který jste zrovna používali, "zaseknul" a přestal reagovat na váš vstup, mohlo to být právě například tím, že v něm nechtěně došlo k provedení nekonečného cyklu (došlo k zacyklení).

Řídící proměnná

Provést úplně identický kód opakovaně se někdy hodí, ale většinou chceme provést v těle cyklu trochu jiné příkazy, v závislosti na tom, která iterace se zrovna vykonává. K tomu můžeme použít proměnnou, která si budeme pamatovat, v jaké iteraci cyklu se nacházíme, a podle ní se poté provede odpovídající operace. Takováto proměnná se obvykle označuje jako řídící proměnná (index variable).

Například pokud chceme něco provést pouze v první iteraci cyklu, můžeme použít příkaz if s podmínkou, ve které zkontrolujeme aktuální hodnotu řídící proměnné:

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 0;
    while (i < 5) {
        if (i == 0) {
            printf("Prvni iterace\n");
        }
        printf("Hodnota i=%d\n", i);
        i += 1;
    }
    return 0;
}

Řídící proměnná je zde i - tento název se pro řídící proměnné pro jednoduchost často používá.

Cvičení 🏋

Upravte kód výše tak, aby program vypsal Posledni iterace při provádění poslední iterace cyklu. Zkuste poté kód upravit tak, aby fungoval pro libovolný počet iterací (tj. ať už bude počet iterací libovolný, kód v těle i podmínce samotného cyklu musí zůstat stejný).

Řízení toku cyklu

V cyklech můžete využít dva speciální příkazy, které fungují pouze uvnitř těla (bloku kódu) nějakého cyklu:

  • Příkaz continue; způsobí, že se přestane vykonávat tělo cyklu, a program bude pokračovat ve vykonávání na začátku cyklu (tedy u while na vyhodnocení výrazu). continue lze chápat jako skok na další iteraci cyklu. Zkuste uhodnout, co vypíše následující kód: 
    #include <stdio.h>

int main() {
    int pocet = 0;
    while (pocet < 10) {
        pocet = pocet + 1;

        if (pocet < 5) {
            continue;
        }

        printf("Hodnota: %d\n", pocet); 
    }

    return 0;
}
  • Příkaz break; způsobí, že se cyklus přestane vykonávat a program začne vykonávat kód, který následuje za cyklem. Cyklus se tak zcela přeruší. Zkuste uhodnout, co vypíše následující kód: 
    #include <stdio.h>

int main() {
    int pocet = 0;
    while (pocet < 10) {
        if (pocet * 2 > 12) {
            break;
        }

        printf("Hodnota: %d\n", pocet);
        pocet = pocet + 1;
    }

    return 0;
}
Tip pro návrh cyklů while

Příkaz break lze také někdy použít k usnadnění návrhu cyklů. Pokud potřebujete napsat while cyklus s nějakou složitou podmínkou ukončení, ze které se vám motá hlava, zkuste nejprve vytvořit "nekonečný" cyklus pomocí while (1) { … }, dále vytvořte tělo cyklu a až nakonec vymyslete podmínku, která cyklus ukončí pomocí příkazu break:

#include <stdio.h>

int main() {
    int pocet = 0;
    int pocet2 = 1;
    while (1) {
        printf("Hodnota: %d\n", pocet);
        pocet = pocet + 1;
        pocet2 += pocet * 2;

        if (pocet > 10) break;
        if (pocet2 > 64) break;
    }

    return 0;
}

Nemusíte tak hned ze začátku vymýšlet výraz pro while, na čemž byste se mohli zaseknout.

Místo while (1) můžete použít také while (true). Nezapomeňte ale na vložení řádku

#include <stdbool.h>

na začátek programu!

Vnořování cyklů

Stejně jako podmínky, i cykly jsou příkazy, a můžete je tak používat libovolně v blocích C kódu a také je vnořovat. Chování vnořených cyklů může být ze začátku trochu neintuitivní, proto je dobré si je procvičit. Zkuste si pomocí debuggeru krokovat následující kód, abyste pochopili, jak se provádí, a zkuste odhadnout, jakých hodnot budou postupně nabývat proměnné i a j. Poté odkomentujte výpisy printf a ověřte, jestli byl váš odhad správný:

#include <stdio.h>

int main() {
    int i = 0;
    while (i < 3) {
        // printf("i: %d\n", i);
        int j = 0;
        while (j < 4) {
            // printf("  j: %d\n", j);
            j = j + 1;
        }

        i = i + 1;
    }
    printf("Konec programu\n");

    return 0;
}

Pro každou iteraci "vnějšího" while cyklu se provedou čtyři iterace "vnitřního" while cyklu. Dohromady se tak provede celkem 3 * 4 iterací.

Cyklus do while

Cyklus while má také alternativu zvanou do while. Tento cyklus má následující syntaxi:

do {
    // tělo cyklu
}
while (<výraz typu bool>);

Tento kód můžeme číst jako Prováděj <tělo cyklu>, dokud platí <výraz>.

Jediný rozdíl mezi while a do while je ten, že v cyklu do while se výraz, který určuje, jestli se má provést další iterace cyklu, vyhodnocuje až na konci cyklu. Tělo cyklu tak bude pokaždé provedeno alespoň jednou (i kdyby byl výraz od začátku nepravdivý).

Pokud pro to nemáte zvláštní důvod, asi není třeba tento typ cyklu používat.

Kvíz 🤔

  1. Co vypíše následující program?

    #include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main() {
    int a = 0;
    int b = 8;

    while (true) {
      if (a > 2) {
        printf("Hodnota a = %d\n", a);
      }

      a = a + 2;

      if (a >= b) {
        break;
      }
    }

    return 0;
}
    Odpověď

    Program vypíše:

    Hodnota a = 4
Hodnota a = 6

    V každé iteraci cyklu se hodnota proměnné a zvýší o dvojku. Pokud je na začátku iterace hodnota a větší, než dva, tak se vypíše její hodnota. V čtvrté iteraci cyklu se hodnota proměnné a zvýší na osm. Poté se podmínka příkazu if vyhodnotí jako true, takže se provede příkaz break, který provádění cyklu ukončí. Hodnota proměnné a se tak vypíše pouze dvakrát.

  2. Co vypíše následující program?

    #include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

int main() {
    int a = 0;
    int b = 8;

    while (true) {
      if (a > 2) {
        printf("Hodnota a = %d\n", a);
      }

      if (a >= b) {
        break;
      }
      a = a + 2;
    }

    return 0;
}
    Odpověď

    Program vypíše:

    Hodnota a = 4
Hodnota a = 6
Hodnota a = 8

    V každé iteraci cyklu se hodnota proměnné a zvýší o dvojku. Pokud je na začátku iterace hodnota a větší, než dva, tak se vypíše její hodnota. V páté iteraci cyklu je hodnota proměnné a osm, takže se cyklus ukončí příkazem break. Všimněte si rozdílu pořadí příkazu if a zvýšení hodnoty proměnné a v tomto a předchozím příkladu.

  3. Co vypíše následující program?

    #include <stdio.h>

int main() {
    int a = 0;
    int b = 6;

    while (a > b) {
      printf("Hodnota b = %d\n", b);
      b = b + 1;
    }

    return 0;
}
    Odpověď

    Program nevypíše nic, protože podmínka a > b se vyhodnotí jako false. Tělo cyklu se tak neprovede ani jednou.