การเขียนโปรแกรมแบบ วนซ้ำ (Repetition & Loop)

ผู้เขียน  :  ดร. จันทร์จิรา สินทนะโยธิน, วิศรุต พลสิทธิ


การเขียนโปรแกรมแบบ วนซ้ำ (Repetition & Loop)

กระบวนการหนึ่งที่สำคัญในการออกแบบอัลกอริทึม ก็คือความสามารถในการวนลูปของการทำงานของกลุ่มคำสั่งตามที่นักพัฒนาต้องการ ดังนั้นสำหรับตอนนี้ ก็จะนำเสนอการพัฒนาโปรแกรมเพื่อให้บางส่วนของคำสั่งสามารถมีการวนซ้ำได้หลายครั้ง สำหรับคำสั่งที่สามารถใช้ในการเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำในภาษา C ได้แก่ While, Do-while และ For

ตัวอย่างของการใช้คำสั่ง while, for และ do-while สามารถเขียนให้เห็นได้ดังตาราง

ซึ่งผลลัพทธ์ของโปรแกรมทั้ง 3 ข้างต้นจะให้ผลลัพท์ที่เหมือนกัน คือจะแสดงผลบนหน้าจอเป็น

i = 0

i = 1

i = 2

i = 3

i = 4

i = 5

i = 6

คราวนี้เราลองมาดูโครงสร้างของการใช้งานแต่ละคำสั่งกัน

while ( condition ) // เมื่อ เงื่อนไข (condition) เป็นจริง ก็จะทำการวนซ้ำ ใน statement ถัดไป statement

ยกตัวอย่างเช่น

sum = 0.0;
x = 5;
while (x > 0.0)
{
sum += x;
x = x – 1;
}


ในที่นี้จะเห็นว่า ค่า x มีค่าเริ่มต้นเท่ากับ 5 ซึ่ง 5 > 0 เงื่อนไขของคำสั่ง while เป็นจริง จึงทำคำสั่งถัดมาคือ sum += x; หมายความว่า sum = sum + x = 5 จากนั้นค่า x ก็มีค่าลดลงไป 1 เหลือ 4 ก็จะทำการ check เงื่อนไขว่า 4 > 0 หรือไม่ เมื่อเงื่อนไขเป็นจริง ก็จะทำการวนซ้ำ sum ก็จะมีค่าเป็น 5 + 4 = 9 และ x ก็จะมีค่าลดลงเหลือ 3 และดำเนินการวนซ้ำเช่นนี้จนกระทั่ง x มีค่าเป็น 0 ซึ่งค่า 0 ไม่ได้มีค่ามากกว่า 0.0 เงื่อนไขจึงเป็นเท็จ โปรแกรมจึงจะจบการวนซ้ำ

คราวนี้เราลองมาดูตัวอย่างของการใช้คำสั่ง while ในการเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำ และผลลัพท์ที่ได้

x=0;
while( x <=2 ){
printf("%d %d ",x, x*2);
}

ผลลัพท์ที่ได้จะได้ดังนี้
0 0
0 0
0 0
: :
0 0 (infinite loop)


การที่ผลลัพท์ออกมาเช่นนี้ ก็เนื่องจากว่า x มีค่าเริ่มต้น 0 และเงื่อนไข x <= 2 เป็นจริงตลอด โปรแกรมจึงทำการพิมพ์ค่า 0 0 ออกมา และเนื่องจากค่า x ไม่มีการเปลี่ยนแปลง เงื่อนไขจึงเป็นจริงตลอด โปรแกรมจึงแสดงผลบนหน้าจอโดยไม่หยุดนั่นเอง อีกตัวอย่างของการใช้งาน while ในการเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำ แสดงได้ดังนี้

scanf(“%d”,&n);
a = 10;
while (a > n) {
printf(“%d ”,a);
a = a-1;
}


ผลลัพท์ของโปรแกรมจะสามารถแสดงให้เห็นได้ดังนี้

10
9
8
7


คราวนี้เราลองมาแก้โจทย์ปัญหา การหาค่า ห.ร.ม (หารร่วมมาก) ของตัวเลข 2 ตัวใดๆ โดยอัลกอริทึม Euclidean โดยอัลกอริทึมดังกล่าว จะทำการแปลงค่าตัวเลข 2 ตัวเลขบวกใดๆ (m, n) เป็นค่า (d, 0) โดยการนำตัวเลขที่มีค่ามาก นำมาหารด้วยตัวเลขที่มีค่าน้อยกว่า นำค่าเศษที่หารได้มาแทนตัวเลขที่มีค่ามากกว่า ทำเช่นนี้จนกระทั่งได้ค่าเศษจากการหารมีค่าเป็น 0 ตัวเลขอีกตัวก็จะเป็นค่า ห.ร.ม. ยกตัวอย่างเมื่อเราทำการ Run โปรแกรม จะได้ผลดังนี้

Enter two positive integers: 532 112

The g.c.d. of 532 and 112 is 28

คราวนี้เราลองมาดูการเขียนโปรแกรมเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวข้างต้น สามารถเขียนได้ดังนี้

#include 
void main()
{
int A, B, start;
printf("Enter two positive intergers: ");
scanf("%d %d", &A, &B);
if(A < B) start = A;
else start = B;
while(((A%start) != 0)||((B%start) != 0))
{
start = start-1;
}
printf("The g.c.d of %d and %d is %d ", A, B, start);
}


การดำเนินการทางคณิตศาสตร์ สามารถเขียนให้อยู่ในรูปแบบสั้นๆ ได้ ดังตัวอย่างในตารางดังนี้



ความแตกต่างระหว่าง i++ และ ++i

i++ และ ++i จะมีความหมายใกล้เคียงกันมาก จะแตกต่างเพียง การจัดลำดับในการคำนวณ เมื่อต้องนำไปใช้กับตัวแปรตัวอื่น

A = 10;

C = A++; // A= 11, C = 10

A = 10;

C = ++A; // A = 11, C = 11

A = 10;

C = A--; // A = 9, C = 10

A = 10;

C = --A; // A = 9, C = 9


โครงสร้างการเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำโดยใช้คำสั่ง For

คำสัง for สามารถเขียนให้อยู่ในรูปแบบได้ดังนี้

for ( เริ่มต้น ; เงื่อนไข ; เปลี่ยนแปลง ) statement;

เมื่อเริ่มต้น เป็นการกำหนดค่าตัวแปรเริ่มต้นที่ต้องการ ส่วนเงื่อนไขหากค่าลอจิกมีค่าเป็นจริง ก็จะทำตามในโครงสร้างของการวนซ้ำคือ run คำสั่ง statement แต่ถ้าเป็นเท็จก็จะออกจากโครงสร้างการวนซ้ำ ส่วนเปลี่ยนแปลง จะทำการปรับค่าของตัวแปรที่ต้องการ ยกตัวอย่างเช่น

for ( count=0 ; count < 10 ; count++)
{
printf(“count = %d ”,count);
}


ใน code ข้างต้น ตัวแปร count จะเริ่มต้นจากค่า 0 ซึ่งค่า 0 มีค่าน้อยกว่า 10 ก็จะทำคำสั่ง print ค่าของตัวแปร count จากนั้นค่า count ก็จะเพิ่มค่าเป็น 1 เงื่อนไข count < 10 ก็ยังคงเป็นจริง ก็จะทำการพิมพ์ ค่าของตัวแปร count วนซ้ำเช่นนี้ จนกระทั่ง count มีค่าเพิ่มขึ้นจนเป็น 10 เงื่อนไขก็จะเป็นเท็จ และจบโครงสร้างของการวนซ้ำ

การเปลี่ยนแปลงค่าของตัวแปร อาจจะมีการเปลี่ยนแปลงมากกว่า 1 ค่า ยกตัวอย่างเช่น

for ( count=0 ; count < 10 ; count += 2)  // ตัวแปร count มีค่าเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นครั้งละ 2
{
printf(“count = %d ”,count);
}
for ( count=10 ; count > 5 ; count -= 2) // ตัวแปร count มีค่าเปลี่ยนแปลงลดลงครั้งละ 2
{
printf(“count = %d ”,count);
}


นอกจากนี้เรายังสามารถใช้ตัวแปร เป็นการกำหนด ค่าเริ่มต้น เงื่อนไข และ เปลี่ยนแปลงได้ ยกตัวอย่างเช่น

start = 0; end = 20; step=3;
for ( count=start ; count < end ; count += step)
{
printf(“count = %d ”,count);
}


คราวนี้ เราลองมาทดลองเขียนโปรแกรม โดยให้โปรแกรม สามารถรับค่าตัวเลขใดๆ และแสดงค่าในรูปแบบดังตัวอย่างต่อไปนี้

 


Input the number > 4

0
0 1
0 1 2
0 1 2 3
0 1 2
0 1
0

เราสามารถแก้ปัญหาข้างต้น โดยใช้โครงสร้างการเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำดังต่อไปนี้

#include 
void main()
{
int number, i, j;
printf("Enter number: ");
scanf("%d", &number);
for(j= 0; j< number; j++)
{
for(i=0; i<= j; i++)
{
printf("%d ", i);
}
printf(" ");
}
for(j= number-1; j>= 0; j--)
{
for(i=0; i< j; i++)
{
printf("%d ", i);
}
printf(" ");
}
}


โครงสร้างการเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำโดยใช้คำสั่ง do-while

รูปแบบของการเขียน code สำหรับโปรแกรมแบบวนซ้ำที่ใช้ do-while สามารถเขียนให้อยู่ในรูปทั่วไปได้ดังนี้


do statement while ( เงื่อนไข ); ตัวอย่างของโครงสร้าง do-while สามารถเขียนได้ดังนี้

sum = 0.0;
scanf(“%f”, &x);
do {
sum += x;
scanf(“%f”, &x);
}
while (x > 0.0);


โปรแกรมข้างต้นจะทำการอ่านค่าจะ keyboard เมื่อ User พิมพ์ค่าที่มีค่ามากกว่าศูนย์ ก็จะทำการบวกค่าเหล่านี้ไปที่ตัวแปร sum จนกระทั่ง User พิมพ์ ตัวเลข 0 หรือค่าที่น้อยกว่า ศูนย์ ทำให้เงื่อนไขเป็นเท็จ และโปรแกรมจึงจะออกจากโครงสร้าง do-while

คราวนี้เราลองมาเขียนโปรแกรมที่ใช้โครงสร้าง do-while โดยโจทย์กำหนดให้ว่า ให้โปรแกรมสามารถรับค่าตัวเลขใดๆ (X) และ แสดงผลของตัวเลข ระหว่าง 0 ถึง X ที่สามารถหารด้วย 4 ลงตัว

#include 
void main()
{
int number, i;
printf("enter the number ");
scanf("%d", &number);
i = 0;
do
{
if((i % 4) == 0) printf("%d ", i);
i++;
}
while(i <= number);
}


ตอนนี้ผู้อ่านก็คงจะรู้จัก การเขียนโปรแกรมแบบวนซ้ำกันแล้วนะ ต่อไป เราก็จะไปเรียนรู้เกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมแบบแยกเป็นโมดูลกัน