Часто задаваемые вопросы: что такое итерация в компьютерных науках? (с примерами)
26 августа 2021 г.
Итерация в информатике — эффективный инструмент для программирования приложений, выполняющих определенные функции. Итерация позволяет программе или приложению циклически повторять различные входы и выходы, в зависимости от типа цикла, который вы хотите создать. Кроме того, использование итерации для программирования повторяющихся процессов может быть очень полезным. В этой статье мы исследуем, что такое итерация в информатике, какие виды итерационных циклов вы можете создавать, как создавать итерации и как выглядят некоторые примеры базового синтаксиса, которые вы можете развивать в своей карьере.
Что такое итерация в информатике?
Итерация — это процесс, который повторяет блок кода в определенной последовательности или до тех пор, пока не произойдет определенный результат. Алгоритмы основаны на итерациях, которые повторяются до тех пор, пока программа не удовлетворит определенному условию или пока алгоритм не выполнит вычисления определенное количество раз. Итерации могут происходить одна за другой, превращаясь в непрерывный цикл из нескольких итераций. В рамках функций компьютерной программы эти повторяющиеся процессы постоянно зацикливаются, позволяя приложениям работать. Итерация бывает двух типов, каждая из которых имеет свои особенности:
Итерации, контролируемые подсчетом
Итерации, управляемые подсчетом, повторяют определенное количество шагов определенное количество раз. Программисты обычно используют итерацию, управляемую подсчетом, когда знают, сколько итераций должно произойти. Кроме того, счетчик итераций отслеживает, сколько раз системы повторяют блоки команд, что позволяет программистам легко узнать, какую часть последовательности завершает итерация в любой момент времени. Обычно итерации, управляемые подсчетом, используются для ввода операторов for, где программисты указывают начальную точку итерации и количество повторений программы.
Условные итерации
Условная итерация использует непрерывное повторение до тех пор, пока программа не достигнет определенного состояния или не будет соответствовать определенным параметрам. Программисты часто применяют условную итерацию, когда не знают, сколько итераций необходимо для достижения желаемого результата. В этих итерациях системы машинного обучения используют операторы «пока» и «если-тогда» для подхода и проверки последовательностей команд, чтобы убедиться, что эти параметры верны.
Затем алгоритмы проверяют каждый параметр итерации, чтобы определить, является ли это истинным условием. Когда система машинного обучения приходит к истинным условным операторам, алгоритмы выполняют следующую последовательность команд в системе. Если система достигает ложных условий, алгоритм перезапускает итерацию и продолжает этот процесс до тех пор, пока алгоритм не достигнет истинных условных операторов.
Каковы компоненты итерации?
Итерации зависят от конкретных параметров при программировании алгоритмических функций для систем машинного обучения. В зависимости от типа используемой итерации у вас будут различные компоненты:
Назначение
Присваивание является важной частью итераций, контролируемых подсчетом, поскольку вы должны присваивать значения каждому оператору for. Это переменные, через которые алгоритм проходит цикл, пока не достигнет заранее определенного результата. Когда вы назначаете переменные командам итерации, вы инициализируете каждую последовательность. В условной итерации присвоение переменных может происходить несколько раз в цикле. По мере того как алгоритмы проверяют каждое назначаемое вами выражение «пока» или «если», результаты для условного утверждения являются либо «ложными», либо «истинными». Когда алгоритм достигает «ложного» утверждения, вы устанавливаете новые переменные, что приводит к множественным присваиваниям.
Инициализация
Инициализация — это первый компонент итерации. В итерации, управляемой подсчетом, компонент инициализации отображается как оператор for, который содержит управляющую переменную. Эта переменная служит начальным значением, которое проверяет алгоритм, и может быть равной единице или нулю в зависимости от задачи итерации. В других случаях эта переменная может иметь другое значение. В условных итерациях компонент инициализации выполняется перед вводом условия “пока”, а не одновременно. При инициализации условного цикла вы назначаете начальные значения для каждой управляющей переменной, а затем вводите каждый оператор «пока».
Продолжение испытаний
Компоненты проверки продолжения служат контрольными точками в цикле и возникают после установки переменных инициализации. Итерации, контролируемые подсчетом, не содержат тестов продолжения, поскольку алгоритм проверяет каждый подсчет в последовательности, пока не достигнет указанной переменной for. Когда алгоритм достигает заданного значения, цикл завершается. В условной итерации тест продолжения проверяет каждый оператор «пока», гарантируя, что система соответствует «истинным» результатам, прежде чем выполнять тело цикла для каждой итерации. Таким образом, условные итерации требуют ручного обновления переменных, чтобы гарантировать завершение цикла, в противном случае он становится бесконечным циклом.
Обновления переменных
Обновления переменных являются важным компонентом условных итераций, поскольку они происходят после каждого продолжения теста. Если алгоритм находит «ложный» результат после проверки оператора «пока», программисты обновляют алгоритм, чтобы учесть неправильные условия. Это позволяет программе вернуться к компоненту инициализации, чтобы назначить новые переменные для итерации.
Тела петель
Тела циклов системы состоят из итераций, которые система или программа выполняет для достижения желаемого результата. В контролируемых итерациях тело цикла выполняется после инициализации алгоритма. Поскольку алгоритм должен достичь определенного количества или числа, тело цикла завершается, как только итерация достигает требуемого результата. Это означает, что большинство циклов, контролируемых подсчетом, конечны с определенными концами.
Условные итерации требуют нескольких обновлений, чтобы гарантировать, что алгоритмы знают, когда прекратить циклическое выполнение цикла. Обеспечение этих обновлений означает, что условный цикл понимает, когда прекратить циклическое перебор каждой переменной. Без ручного обновления переменных условные циклы могут стать бесконечными.
Каковы преимущества использования итераций?
Итерация имеет несколько преимуществ в компьютерном программировании, в том числе:
Использует меньше памяти
В отличие от других структур программирования, итерация требует меньше памяти для запуска функций приложения. Например, в структурах рекурсивного программирования код использует структуры стека, в которых программа должна вызывать переменные входные данные каждый раз, когда необходим ввод. Это требует значительного объема памяти для программ, чтобы вернуться к каждому входному стеку.
Однако итерация использует структуру очереди с входными и выходными сценариями кодирования. Это означает, что программе не нужно полагаться на непрерывные обратные вызовы к служебному стеку кода, поскольку итерация создает систему с очередями, в которой автоматизация выполняет большую часть отзыва данных и продолжения тестирования.
Упрощает оптимизацию
Оптимизация онлайн-приложений и облачных приложений для повышения удобства использования — еще одно преимущество итераций в программировании. В бизнес-среде база данных компании может использовать итерацию для автоматического заполнения платежной информации клиента, когда постоянный клиент регулярно входит в свою онлайн-учетную запись. В этих приложениях итерация становится выгодной при выполнении определенных программных циклов «для», «пока» и «если-то» для улучшения ввода и извлечения данных для пользователей, использующих системы баз данных.
Автоматизирует процессы
Из-за возможности автоматизировать тела циклов в программе итерации облегчают программистам определение того, какие процессы следует автоматизировать, а какие выполнять вручную. В зависимости от типа используемой итерации программист может установить диапазон переменных «для» на языке программирования, таком как Python или C++, и инициализировать алгоритм для автоматического цикла. Это делает итерацию очень эффективной для более быстрого поиска данных для таких вещей, как бизнес- и финансовый анализ и разработка программного обеспечения.
Как создается итерация?
При программировании цикла вы создаете алгоритм, который программа должна использовать при выполнении каждой итерации. В зависимости от используемого языка программирования вы можете создать простую итерацию в соответствии как со структурой, контролируемой счетом, так и с условной структурой. Для создания итеративного цикла в программном приложении используйте следующие шаги для условной и счетной итерации:
Итерация, контролируемая подсчетом
Поскольку циклы, управляемые подсчетом, полагаются на операторы for и предопределенные диапазоны для работы, циклы for часто проще создать. Предполагая, что вы работаете на Python, C++, C# или родственном скрипте, используйте приведенные ниже шаги, чтобы создать простой цикл for, когда вы хотите написать код в программе для рисования фигур:
Установите оператор «for»: используя пример программирования для итерации фигур в приложении для рисования, оператор «for» представляет действие, которое вы хотите, чтобы система предприняла, когда на входе есть определенное значение.
Назначьте диапазон ввода: установите диапазон, соответствующий оператору for. В примере с программой для рисования оператор for может быть чем-то вроде FOR (сторона) FROM (1 TO 4), в зависимости от используемого языка программирования.
Инициализируйте тело цикла: после того, как вы назначите входной диапазон для оператора for, вы можете инициализировать алгоритм для запуска цикла. Для каждой итерации программа циклически перебирает каждое значение в диапазоне, указанном на втором шаге.
Условная итерация
При создании условных циклов вы программируете оператор «if-then» или оператор «do-while». В утверждении «если-то» итерация происходит только в том случае, если действию предшествует определенный результат. В операторе «do-while» цикл выполняет процесс только тогда, когда ввод соответствует определенным параметрам. Оба типа операторов в условной итерации выполняют одни и те же шаги для создания зацикленного процесса. Для создания условного цикла предположим, что вы хотите запрограммировать компьютерную игру, чтобы в конце каждой игры по определенным критериям отображались слова «победитель», «проигравший» или «ничья». Используя приведенные ниже шаги, создайте цикл «если-то»:
Установите условие: введите условный оператор для кода игры, чтобы указать алгоритму отображать каждое слово, когда система соответствует определенным критериям. В этом случае вы можете написать что-то вроде ЕСЛИ (эндшпиль) == определенный момент, ТО (выведите «победитель»).
Назначьте каждую условную переменную: после того, как вы установите условие, назначьте переменные, которые вы хотите, чтобы программа выполняла итерацию, чтобы выполнить условие. В примере с игрой вы можете использовать предыдущий код для системы начисления очков, где вы пишете ЕСЛИ (эндшпиль) == >5 ТО (выведите «победитель»).
Инициализируйте цикл: как только вы назначите свои условия, вы можете инициализировать последовательность итераций. По мере того, как игра проходит через каждый раунд, она показывает слово «победитель», когда один из игроков набирает более пяти очков.
Выполнение обновлений переменных: в программах, которые требуют сложных условий для итерации, программисты выполняют обновления переменных, когда операторы «если-то» и «делать-пока» становятся ложными. Этот шаг повторяет шаги присваивания и инициализации каждый раз, когда вы обновляете условные переменные.
Каковы некоторые примеры итерации?
Синтаксис итерации, которую вы зацикливаете в приложении, зависит от используемого вами языка программирования. Однако следующие примеры могут дать базовый обзор процесса создания циклов для итерационных функций:
Пример цикла “For”
В этом примере предположим, что вы хотите создать цикл, отображающий квадрат другого цвета каждый раз, когда вы меняете размеры квадрата. Создавая итерацию в этом случае, вы устанавливаете оператор for, а затем кодируете каждую строку для диапазона, который вы назначаете алгоритму. Эта итерация будет выглядеть примерно так:
ПРОЦЕДУРА рисования КВАДРАТ(цвет)
ДЛЯ размера (0, 1, 2, 3)
увеличить (цвет)
printColor (красный, синий, желтый, зеленый)
Пример цикла “если-то”
В цикле «если-то» вы должны установить условный оператор и присвоить входные значения перед инициализацией итерации. В следующем примере показана базовая условная итерация «если-то» при программировании игры для показа анимации фейерверка только тогда, когда игрок набирает 200 очков:
ПРОЦЕДУРА printFIREWORKS
ЕСЛИ игрок ” ” == 200 ТО:
печать (ФЕЙЕРВЕРК)
Пример цикла “Do-while”
В этом типе условной итерации оператор «do-while» указывает алгоритму выполнять итерацию только до тех пор, пока он удовлетворяет определенному условию. Если программа не удовлетворяет условию, она не повторяется. Для этого примера предположим, что вы хотите запрограммировать другую игру, однако вы хотите, чтобы игра выполняла определенные действия только тогда, когда игроки находятся на определенных игровых уровнях. Синтаксис может выглядеть примерно так:
ПРОЦЕДУРА вводаINFINITELIVES
ВВОД ” ” ПОКА:
Внутриуровневые (2, 3, 4, 5)