Wstęp do programowania

Pętla

Pętla

Pętla to podstawowy element programowania, który pozwala na wielokrotne powtarzanie bloku kodu przez określoną liczbę razy lub do momentu spełnienia określonego warunku. Wykorzystanie pętli jest kluczowe dla automatyzacji powtarzających się zadań i iterowaniu po strukturach danych.

Pamiętaj, że R umożliwia przeprowadzanie zwektoryzowanych operacji, tzn. operacje można wykonać bezpośrednio dla wszystkich elementów określonej struktury danych bez użycia pętli. Często operacje wektorowe są wydajniejsze niż pętle w R.

Pętla for

Pętla for używana jest do iterowania po sekwencjach, takich jak wektor, lista czy zakres liczbowy, gdy znana jest liczba iteracji z góry.

for (iterator in sekwencja) {
  # kod do wykonania w każdej iteracji
}

Zobaczymy zastosowanie prostej pętli for, która wyświetli nam liczby od 1 do 4:

for (i in 1:4) {
  print(i)
}

[1] 1
[1] 2
[1] 3
[1] 4

W kolejnym przykładzie sprawdźmy pętlę, która odwoła się do każdego elementu zdefiniowanego wektora i przemnoży ich wartość przez 2.

liczby = c(10, 20, 30, 40)

for (l in liczby) {
  print(l * 2)
}

[1] 20
[1] 40
[1] 60
[1] 80

Pętle oczywiście mogą być zagnieżdżone. W następnym przykładzie wyświetlimy numer wiersza i kolumny macierzy oraz wartość komórki.

mat = matrix(1:4, nrow = 2, ncol = 2)
mat

     [,1] [,2]
[1,]    1    3
[2,]    2    4

for (i in 1:2) {
  for (j in 1:2) {
    print(paste("Wiersz:", i, "Kolumna:", j, "Wartość:", mat[i, j]))
  }
}

[1] "Wiersz: 1 Kolumna: 1 Wartość: 1"
[1] "Wiersz: 1 Kolumna: 2 Wartość: 3"
[1] "Wiersz: 2 Kolumna: 1 Wartość: 2"
[1] "Wiersz: 2 Kolumna: 2 Wartość: 4"

Powyższa struktura używana jest przede wszystkim do przetwarzania danych rastrowych (iteruje po każdej komórce rastra).

Pętla while

Pętla while powtarza blok kodu tak długo, jak określony warunek jest spełniony (TRUE). Jest przydatna, gdy liczba iteracji nie jest znana z góry.

while (warunek) {
  # kod do wykonania w każdej iteracji
}

Zobaczymy działanie tej pętli na przykładzie wyświetlania liczb od 1 do 4:

i = 1 # ustawienie licznika

while (i <= 4) {
  print(i)
  i = i + 1 # zwiększ wartość licznika
}

[1] 1
[1] 2
[1] 3
[1] 4

Niezmiernie istotne jest upewnienie się, że ostatecznie warunek przyjmie wartość FALSE. W przeciwnym razie, pętla while będzie działać w nieskończoność!

Kontrola pętli

Wykonywanie pętli można kontrolować za pomocą dwóch instrukcji:

• break – natychmiastowo kończy działanie pętli.
• next – pomija bieżącą iterację i przechodzi do następnej.

# zatrzymaj pętlę, gdy wartość wynosi 3
for (i in 1:5) {
  if (i == 3) {
    print("Pętla została zatrzymana!")
    break
  }
  print(paste("i =", i))
}

[1] "i = 1"
[1] "i = 2"
[1] "Pętla została zatrzymana!"

# pomiń wyświetlanie liczb parzystych
for (i in 1:5) {
  if (i %% 2 == 0) {
    next
  }
  print(i)
}

[1] 1
[1] 3
[1] 5

Zadanie

1. Napisz pętlę, która obliczy sumę liczb od 1 do 10.

2. Napisz pętlę, która wyświetli tylko liczby parzyste z przedziału od 1 do 10.

3. Dany jest wektor składający się z liczb: 8, 3, 12, 5, 17, 2. Napisz pętlę, która zwróci wartość maksymalną oraz jej indeks. Do sprawdzenia długości (liczby elementów) wektora użyj funkcji length().

4. Napisz pętlę symulującą rzut monetą 100 razy. Po zakończeniu działania wyświetl ile razy wypadł orzeł (1), a ile reszka (2). Do symulacji wykorzystaj funkcję sample(1:2, size = 1).

5. Napisz pętlę symulującą rzut kostką, dopóki nie wypadnie wartość 6. Wyświetl, za którym razem udało się wylosować tę liczbę. Do symulacji wykorzystaj funkcję sample(1:6, size = 1).