Pętla (informatyka)

Diagram pętli for typu C

W programowaniu pętla to jedna z trzech podstawowych konstrukcji programowania strukturalnego (obok instrukcji warunkowej oraz instrukcji wyboru). Umożliwia cykliczne wykonywanie ciągu instrukcji określoną liczbę razy, do momentu zajścia pewnych warunków, dla każdego elementu kolekcji albo w nieskończoność.

Pętle licznikowe

 Osobny artykuł: Pętla iteracyjna.

Zawartość pętli licznikowych bądź iteracyjnych wykonuje się ustaloną liczbę razy. W najprostszym przypadku na początku pętli specjalna zmienna sterująca (licznikowa) jest ustawiana na wartość początkową, następnie przy każdym obiegu pętli jej wartość jest zwiększana o jeden, aż do osiągnięcia górnego limitu. Wielokrotnie pętla taka może odliczać w dół albo zmienna bywa modyfikowana o wartość inną niż 1. Przykładami są tutaj pętle for z takich języków jak Pascal^[1][2], Ada^[3] (ale nie C^[4][5] oraz C-podobne^[6]).

Pętle warunkowe

 Osobny artykuł: Pętla repetycyjna.

Ogólniejszą konstrukcją jest pętla warunkowa, nazywana także repetycyjną, która jest wykonywana, aż do odpowiedniej zmiany warunków. Przeważnie wyrażenie testujące sprawdzane jest na początku albo na końcu pętli. W pewnych językach (C-podobne) pętla jest wykonywana dopóki warunek jest spełniony^[4][5][6], w innych, np. w Pascalu pętla repeat...until, dopóki warunek nie jest spełniony^[1][2]. Przykładami są instrukcje while, do...while, repeat...until^{[1][2][4][5][6]}.

Istnieją języki w których warunek (lub warunki) zakończenia bywają zawarte wewnątrz pętli dla przykładu w Adzie pętla loop z konstrukcją exit when^[3].

Pętla ogólna

 Osobny artykuł: Pętla ogólna.

To pętla stosowana w językach rodziny C^[4][5] oraz C-podobnych, jak np. C++^[6]. Umożliwia definiowanie zarówno pętli repetycyjnej (ze sprawdzeniem warunku na początku pętli), jak oraz pętli iteracyjnej, jednak w porównaniu do niej pętla ta jednak definiowana jest na niższym poziomie abstrakcji, co oznacza, że programista musi sam definiować warunek jej zakończenia oraz operację zmiany wartości zmiennej sterującej przy kolejnym przebiegu pętli.

Pętle "po kolekcji"

 Osobny artykuł: Pętla foreach.

Wielokrotnie pożądane jest, aby instrukcje pętli zostały wykonane dla każdego elementu tablicy, kolekcji itp. Można to zrobić za pomocą powyższych pętli, ale wielokrotnie szybszym oraz bardziej przejrzystym sposobem jest użycie pętli typu foreach, która zwalnia programistę z obowiązku ręcznego iterowania po kolekcji.

Pętla o określonej liczbie powtórzeń

W pewnych językach programowania zdefiniowano w ich składni konstrukcję pętli, w której programista podaje ilość powtórzeń iteracji. Nie specyfikuje się przy tym ani zmiennej sterującej, ani wartości początkowej oraz końcowej licznika, co stanowi zasadniczą różnicę w stosunku do pętli iteracyjnej (licznikowej).

PERFORM PROC N TIMES.

1.1 instrukcja, N TIMES

repeat N instrukcja

Pętla nieskończona

 Osobny artykuł: Pętla nieskończona.

W pewnych zastosowaniach, np. systemy operacyjne, serwery, środowiska sterowane zdarzeniami pożądane jest, aby główna pętla wykonywała się praktycznie w nieskończoność. Można to uzyskać wstawiając do pętli warunkowej odpowiedni niezmienny warunek, ale pewne języki dostarczają środków, którymi da się wyrazić to bezpośrednio np. w języku Ada^[3], Forth^[12][13], Icon^[14].

Inne konstrukcje

Istnieją także języki programowania zawierające w swojej składni instrukcje pętli zrywające z podanym wyżej podziałem. Przykładem takiego języka jest PL/1 oraz zdefiniowana w nim instrukcja DO. Instrukcja ta może (ale nie musi) zostać użyta z odpowiednimi frazami, definiującymi szczegółowo sposób iteracji, przy czym poszczególne frazy bywają ze sobą zestawiane łącznie, co dopuszcza bardziej złożone sterowanie w programie. I tak^[15][16]:

• instrukcja blokowa (grupująca):

DO;
  ...
END;

• pętla iteracyjna

DO I=''w_p'' TO ''w_k'' BY ''step'', ''w_p1'' TO ''w_p2'' BY ''step2'', ...;
  ...
END;

przy czym frazy TO oraz BY są opcjonalne, da się więc podać listę wartości, którą ma przyjmować zmienna sterująca, a przecinek dopuszcza definicję kontynuacji iteracji dla kolejnego zestawu wartości.

• pętla repetycyjna

DO WHILE ''warunek'';
  ...
END;

DO UNTIL ''warunek'';
  ...
END;

DO REPEAT ''wyrażenie'';
  ...
END;

• pętla złożona – możliwość składania poszczególnych fraz iteracyjnych oraz repetycyjnych, np.

DO WHILE C>A, I=1 TO 20 BY 3 UNTIL A<B, 31, 32, 36, 39 TO 41, REPEAT A/2 WHILE A>3;
  ...
END;

Modyfikowanie przebiegu pętli

Z pętlami w językach programowania związane są konstrukcje programistyczne umożliwiające modyfikowanie standardowego przebiegu realizacji pętli. Modyfikacja ta dotyczy takich elementów jak przeistoczenie wartości zmiennej sterującej, wyjście z pętli, przejście do kolejnej iteracji itp.. Do modyfikowania przebiegu realizacji pętli służą:

• albo istniejące danym języku konstrukcje, tj. instrukcje, które są stosowane także poza pętlą, np.:
  • przypisanie: przeistoczenie wartości zmiennej sterującej,
  • instrukcja skoku: wyjście z pętli,
• albo specjalne konstrukcje dedykowane tylko do modyfikacji działania pętli, tj. takie które bywają stosowane tylko w obrębie pętli, np.
  • instrukcja opuszczenia,
  • instrukcja kontynuacji,
  • instrukcja powtórzenia bieżącej iteracji,
  • instrukcja pomijania określonych iteracji.

Instrukcje modyfikujące działanie pętli wymienione w drugiej grupie, zostały opracowane oraz uwzględnione w definicjach języków programowania, jako substytut instrukcji skoku, której użycie jest krytykowane w literaturze przedmiotu. Każda z operacji realizowanych przez tę grupę instrukcji może bowiem zostać zrealizowana za pomocą instrukcji skoku oraz etykiety umieszczonej w określonym miejscu. Instrukcja skoku dopuszcza w przeciwieństwie do tych instrukcji na przejście do dowolnego miejsca, natomiast instrukcje modyfikujące pętle z góry narzucają miejsce, do którego nastąpi przekazanie sterowania, co w pewnym stopniu zwiększa czytelność programu (kodu źródłowego) w porównaniu do instrukcji skoku^[17].

Przykład – pętla iteracyjna

Poniżej przykład pętli w języku Pascal:

var licznik : integer;
 
begin
  for licznik := 1 to 10 do
    WriteLn('Wiersz numer ', licznik);
end.

Przykład w C++:

for (int oraz = 0; oraz < 10; ++i)
  std::cout << oraz << "-ta iteracja." << std::endl;

Przykład w C:

int i;
 
for (i = 0; oraz < 10; ++i)
  printf("%d-ta iteracja.", i);

Przykład w PHP:

for ($i = 0; $i < 10; ++$i)
  echo $i . "-ta iteracja.<br />\n";

Przykład w JavaScripcie:

var i;
 
for (i = 0; oraz < 10; ++i)
  document.write(i + "-ta iteracja.<br />");

Przykład w Vb6 z Textboxen1

Dim oraz As Integer
Text1.Text = ""
 
For oraz = 0 To 10
  Text1.Text = Text1.Text & i
Next i

Przykład w Vb6 z Debugwindow

Dim oraz As Integer
 
For oraz = 0 To 10
  Debug.Print i
Next i

Przykład w Pythonie:

for oraz in range(1, 10):
  print(i, '. iteracja', sep = '')

Pętle w językach programowania

Pętle w językach programowania

język programowania	pętla							specjalne konstrukcje modyfikujące pętle
	iteracyjna	repetycyjna	ogólna	po kolekcji	powtórzeniowa	złożona	nieskończona	opuszczenia	kontynuacji	powtórzenia	pomijania
ABAP[18]	N	T	N	T	T	N	T	T	T	N	T
Ada[3][19]	T	T	N	T	N	N	T	T	N	N	N
Algol 60[7][20][21]	T	T	N	N	N	T	N	N	N	N	N
Algol 68[7][22]	T	T	N	N	N	T	T	N	N	N	N
APL[a][23]	N	N	N	N	N	N	N	N	N	N	N
AWK[24]	N	T	T	T	N	N	N	T	T	N	N
B[25]	N	T	N	N	N	N	N	T	N	N	N
Basic[26][27][28][29]	T	N | T[b]	N	N	N	N	N	N	N	N	N
BCPL[30]	T	T	N	N	N	N	T	T	T	N | T[c]	N
Boo[31]	T	T	N	N	N	N	N	N	N	N	N
C[4][5][6][32]	N	T	T	N	N	N	N	T	T	N	N
C++[6]	N	T	T	N	N	N	N	T	T	N	N
C--[a][33]	N	N	N	N	N	N	N	N	N	N	N
C#[34][35]	N	T	T	T	N	N	N	T	T	N	N
Clipper[36]	T	T	N	N	N	N	N	T	T	N	N
Cobol[8][37]	T	T	N	T	T	N	T	T	T	N	N
Comal[26]	T	T	N	N	N	N	N	N	N	N	N
D[38][39][40]	N	T	T	T	N	N	N	T	T	N	N
dBase[41][42], FoxBase[41]	N	T	N	N	N	N	N	T	T	N	N
Eiffel[43][44][45]	N	N	T	N	N	N	T	N	N	N	N
Forth[d][12][13][26][46][47]	T	T	N	N	N	N	T	N | T[c]	N	N	N
Fortran IV, 66[7][20]	T	N	N	N	N	N	N	N	N	N	N
Fortran 77[48]	T	N	N	N	N	N	N	N	N	N	N
Fortran 90/95[49][50][51]	T	T	N	N	N	N	T	T	T	N	N
Icon[14]	T	T	N	N	N	N	T	T	T	N	N
Java[52][53][54]	N	T	T	T	N	N	N	T	T	N	N
JavaScript[55][56]	N	T	T	T	N	N	N	T	T	N	N
Jean[9][10]	T	N	N	N	T	N	N	N	N	N	N
Logo[26][11]	N	T	N	N	T	N	N	N	N	N	N
MCPL[57]	T	T	N	N	N	N	T	T	T	N | T[c]	N
Modula-2[58]	T	T	N	N	N	N	T	T	N	N	N
Oberon[59]	T	T	N	N	N	N	T	T	N	N	N
Pascal[26][1][2]	T	T	N	N	N	N	N	N	N	N	N
Perl[60][61][62]	N	T	T	T	N	N	N	T	T	T	N
PHP[63][64][65]	N	T	T	T	N	N	N	T	T	N	N
PL/I[7][15][16]	T	T	N	N	N	T	N	T	N	N	N
PL/M[66][67]	T	T	N	N	N	N	N	N	N	N	N
Prolog[e][26][68]	N	N	N	N	N	N	N	N	N	N	N
Python[69][70][71][72]	N	T	T	T	N	N	N	T	T	N	N
REXX[73][74]	T	T	N	N | T	T	N	T	T	T	N	N
Ruby[75][76][77][78]	N	T	N	T	N	N	N	T	T	T	N
Simula 67[79]	T	T	N	N	N	N	N	N	N	N	N
Snobol[e][80]	N	N	N	N	N	N	N	N	N	N	N
Turbo Pascal[2]	T	T	N	N	N	N	N	T	T	N	N
Visual Basic[81][82], VBA[83]	T	T	N	T	N	N	N	T	N	N	N

Uwagi

Przypisy