Циклы
Цикл – это блок кода, который выполняется сверху вниз и повторяется с начала, когда достигает конца. Продолжается это дело до тех пор, пока выполняется какое то условие. Есть два основных цикла, с которыми мы будем работать, это for и while .
Цикл for
Цикл for , в простонародии счётчик. При запуске принимает три настройки: инициализация, условие и изменение. Цикл for обычно содержит переменную, которая изменяется на протяжении работы цикла, а мы можем пользоваться её значением в своих целях.
- Инициализация – здесь обычно присваивают начальное значение переменной цикла. Например: int i = 0;
- Условие – здесь задаётся условие, при котором выполняется цикл. Как только условие нарушается, цикл завершает работу. Например: i
- Изменение – здесь указывается изменение переменной цикла на каждой итерации. Например: i++;
В теле цикла мы можем пользоваться значением переменной i , которая примет значения от 0 до 99 на протяжении работы цикла, после этого цикл завершается. Как это использовать? Вспомним предыдущий урок про массивы и рассмотрим пример:
Именно при помощи цикла for очень часто работают с массивами. Можно сложить все элементы массива для поиска среднего арифметического:
Что касается особенностей использования for в языке C++: любая его настройка является необязательной, то есть её можно не указывать для каких-то особенных алгоритмов. Например вы не хотите создавать переменную цикла, а использовать для этого другую имеющуюся переменную. Пожалуйста! Но не забывайте, что разделители настроек (точка с запятой) обязательно должны присутствовать на своих местах, даже если настроек нет!
В цикле for можно сделать несколько счётчиков, несколько условий и несколько инкрементов, разделяя их при помощи оператора запятая , смотрите пример:
Также в цикле может вообще не быть настроек, и такой цикл можно считать вечным:
Использование замкнутых циклов не очень приветствуется, но иногда является очень удобным способом поймать какое-то значение, или дать программе “зависнуть” при наступлении ошибки. Выйти из цикла при помощи оператора break , о нём поговорим чуть ниже.
Цикл “for each”
В свежих версиях компилятора появилась поддержка аналога цикла foreach, который есть в некоторых других языках программирования. Реализация позволяет сократить код для прохода по любому массиву данных. Рассмотрим типичный пример вывода массива чисел в порт, как в уроке про массивы:
Как это работает: мы завели цикл for с переменной-счётчиком i , который меняется от 0 до размера массива, который вы вычисляем через sizeof() . Внутри цикла мы используем счётчик как индекс массива, чтобы обратиться к каждой его ячейке как [i] . Но цикл for для работы с массивом можно записать более красиво:
В нашем примере вывода это будет выглядеть так:
Как это работает: мы создаём переменную val такого же типа как массив, а также указываем имя массива через двоеточие. На каждой итерации цикла переменная val будет принимать значение ячейки массива в порядке от 0 до размера массива с шагом 1. Таким образом мы решили ту же задачу, но написали меньше кода.
Важный момент: на каждой итерации цикла значение ячейки присваивается к переменной val , то есть фактически мы можем только прочитать значение (через буферную переменную). Для непосредственного доступа к элементам массива нужно создавать ссылку, то есть просто добавить оператор &
val в этом случае предоставляет полный доступ к элементу массива, то есть можно его читать и писать. Пример выше выведет значение каждого элемента, а затем обнулит его. После выполнения цикла весь массив будет забит нулями.
В такой реализации цикла for у нас нет счётчика, что может быть неудобным для некоторых алгоритмов, но счётчик всегда можно добавить свой. Например забьём массив числами от 0 до 90 с шагом 10:
И это будет всё ещё компактнее классического for .
Оператор break
Оператор break (англ. “ломать”) позволяет выйти из цикла. Использовать его можно как по условию, так и как-угодно-удобно. Например давайте досрочно выйдем из цикла при достижении какого-то значения:
Или вот такой абстрактный пример, покинем “вечный” цикл при нажатии на кнопку:
Выход из цикла является не единственным интересным инструментом, ещё есть оператор пропуска – continue .
Оператор continue
Оператор continue (англ. “продолжить”) досрочно завершает текущую итерацию цикла и переходит к следующей. Например давайте заполним массив, как делали выше, но пропустим один элемент:
Таким образом элемент под номером 10 не получит значения 25, итерация завершится до операции присваивания.
Цикл while
Цикл while (англ. “пока”), он же “цикл с предусловием”, выполняется до тех пор, пока верно указанное условие. Если условие изначально неверно, цикл будет пропущен, не сделает ни одной итерации. Объявляется очень просто: ключевое слово while , далее условие в скобках, и вот уже тело цикла:
Хммм, вам не кажется знакомым действие этого примера? Всё верно, это полный аналог цикла for с настройками (int i = 0; i . Единственное отличие в том, что на последней итерации i примет значение 10 , так как на значении 9 цикл разрешит выполнение. Ещё интересный вариант, который можно встретить на просторах чужого кода. Работает на основе того факта, что любое число кроме нуля обрабатывается логикой как true :
Цикл while тоже удобно использовать как вечный цикл, например, ожидая наступление какого-либо события (нажатие кнопки):
Пока условие не произойдёт, код не пойдёт дальше, застрянет на этом цикле. Как вы уже поняли, оператор if тут не нужен, нужно указывать именно логическое значение, можно даже вот так:
Всё, вертимся здесь бесконечно! Помимо цикла с предусловием есть ещё цикл с постусловием, так называемый do while
Цикл do while
do while – “делать пока”, работа этого цикла полностью аналогична циклу while за тем исключением, что здесь условие задаётся после цикла, т.е. цикл выполнится как минимум один раз, затем проверит условие, а не наоборот. Пример:
Где применять? Да где угодно, по ходу написания собственных программ вы почувствуете, где удобнее использовать тот или иной цикл.
Видео
Arduino one loop
Doubts on how to use Github? Learn everything you need to know in this tutorial.
Last Revision: Searching.
Last Build: 2022/10/07
Description
The for statement is used to repeat a block of statements enclosed in curly braces. An increment counter is usually used to increment and terminate the loop. The for statement is useful for any repetitive operation, and is often used in combination with arrays to operate on collections of data/pins.
Syntax
Parameters
initialization : happens first and exactly once.
condition : each time through the loop, condition is tested; if it’s true , the statement block, and the increment is executed, then the condition is tested again. When the condition becomes false , the loop ends.
increment : executed each time through the loop when condition is true .
Example Code
Notes and Warnings
The C++ for loop is much more flexible than for loops found in some other computer languages, including BASIC. Any or all of the three header elements may be omitted, although the semicolons are required. Also the statements for initialization, condition, and increment can be any valid C++ statements with unrelated variables, and use any C++ datatypes including floats. These types of unusual for statements may provide solutions to some rare programming problems.
For example, using a multiplication in the increment line will generate a logarithmic progression:
Another example, fade an LED up and down with one for loop:
Using Loops in Arduino Programming
Loops are used to control the flow of a program. In a loop, a block of code is executed over and over again. Each cycle of the loop is called an iteration of the loop. Depending on certain conditions that you can define in the code, you can control whether the program enters the loop or not.
Every Arduino sketch has at least one loop – the main loop or void loop() section. But it can be very useful to have other loops operating inside of the main loop.
In this article, we will discuss while loops, do while loops, for loops. We will see how to use these loops in an Arduino program with an example project that blinks an LED only when a button is pressed. We will also see how to perform operations like setting the pin modes of multiple pins at the same time with a for loop.
While Loops
The code for a while loop looks like this:
If the condition is true, the program will enter the body of the while loop and execute the body code in a loop for as long as the condition remains true. If the condition is false, the program will skip the while loop and continue to the next line of code.
As an example of how to use a while loop, let’s build a circuit that will blink an LED as long as a push-button is pressed.
These are the parts you will need to build this project:
Follow this wiring diagram to connect the circuit:
Once the circuit is connected, upload this code to the Arduino:
At the top of the sketch, we declare a pin variable for the pin connected to the push button called buttonPin , and a pin variable for the pin connected to the LED called ledPin .
In the setup() section, we set the buttonPin as an input with the internal pull-up resistor. Then we set the ledPin as an output.
In the loop() section, we declare a variable called buttonState , and set it equal to digitalRead(buttonPin) . This will read the voltage state detected at the buttonPin (pin 7) and store the result in the buttonState variable.
We want the program to enter the while loop when the button is pressed. Pressing the button causes pin 7 to be pulled low. So the condition is buttonState == LOW . When the button is pressed, buttonState will equal low, making the condition true. So the Arduino will enter the while loop and execute the body code until the condition becomes false. The condition will only be false when buttonState is high, so as long as the button is pressed the LED will keep blinking on and off.
Do While Loops
Do while loops work the same way as regular while loops, except that the body code is executed before the test for the condition occurs. So even if the condition is false, the code in the body will be run at least once. The code for a do while loop looks like this:
First the Arduino enters the do block and executes the body code. Then it moves on to the while statement and evaluates the condition. If the condition is false, the Arduino will continue on to the rest of the sketch. But if the condition is true, the code in the body will be executed over and over until the condition becomes false.
For Loops
For loops are frequently used to increment and decrement counters, or to initialize large numbers of pins at the same time. For loops evaluate a set of three parameters – the initialization value, the condition, and the iteration:
The initialization value sets a loop control variable, usually called i or j . The condition determines when the sketch will exit the for loop. The iteration value defines how the loop control variable changes with each iteration of the loop.
One useful application of for loops is to initialize multiple pins at the same time. For example, take a look at this code that could be used to set Arduino pins 0-9 as outputs:
Using a for loop, you can do the same thing with only three lines of code:
Here, we declare a loop control variable called i and set it equal to zero. The loop control variable holds the loop count, which will increase by one each iteration through the loop.
Then we set the condition. The for loop will continue looping as long as the condition is true. In this case the condition is the number of pins we want to initialize. Every pin from zero to nine will be set as an output (10 pins), so the condition is i .
We want the loop control variable i to increase by one every time through the loop, so we use i++ for the iteration value.
In the first iteration of the loop, i will be set to zero. Zero is less than ten, so the condition is true, and the code in the body will be executed. In the pinMode() function, the first parameter would usually be the pin number we want to initialize. But we can use the loop control variable i instead, so digital pin zero will be set as an output.
The next time through the loop, the iteration value i++ will make the loop control variable increase by one. So i will now equal one. One is still less than ten, so the Arduino enters the body of the for loop. Since i equals one now, pin one will be set as an output.
The for loop will continue iterating, increasing i by one each time until i is no longer less than ten. When i equals ten, the condition becomes false and the Arduino exits the for loop to continue on with the rest of the sketch.
The Break Command
You can make the program exit a loop even while the condition is true with the break keyword. The break keyword causes the program to exit the loop immediately. It works with while loops, do-while loops, and for loops. It’s just another way to control the behavior of a loop.
For example, you can use break to exit the loop when a specific event occurs:
In this example, break; is placed inside of an if statement. If x equals three, the Arduino will enter the body of the if statement and execute the break command. That will cause the sketch to exit the for loop, so “Hello” will not be printed to the serial monitor. But since Serial.print(«Goodbye»); is outside of the for loop, “Goodbye” will be printed to the serial monitor.
The Continue Command
The continue keyword allows even more control over the action of loops. Continue causes the sketch to stop the current iteration of the loop, and start with a new cycle.
As long as x does not equal three, “Hello” will be printed once for each iteration of the for loop. But when x does equal three, the Arduino will enter the body of the if statement and the continue keyword will be executed. This will make the Arduino stop the current iteration of the for loop and start a new cycle.
With the continue command, the sketch doesn’t exit the for loop, it just jumps to the start of the next iteration. The loop control variable keeps its value, so the count is not lost. The continue keyword is a way to cut short an iteration of a loop when a certain event occurs.
Understanding how the different types of loops work are important if you want full control over how your sketch operates. They’re not an easy topic to master, but with a bit of practice and some experimentation, you’ll be able to use them to get full control over the flow of your sketches. Feel free to leave a comment below if you have any questions!