Цикл с предусловием

Представь коридор, длину которого Робот не знает заранее. Нужно дойти до правой стены. Сколько раз выполнить команду «вправо»? Число шагов выяснится только во время движения. В такой задаче помогает цикл с предусловием — цикл «пока».

Что изучаем

Работаем по § 14 «Использование условий», с. 99–106 учебника В. М. Котова и А. И. Лапо (2025). В нём описаны условия исполнителя Робот, цикл с предусловием, команда Python while, зацикливание и примеры прохождения поля с неизвестным положением прохода. Сегодня главная задача — составить цикл, проследить его исполнение и доказать, что он завершится без столкновения со стеной.

После урока ты сможешь объяснить, когда проверяют условие, сколько раз выполнится тело на разных полях и что случится, если условие уже ложно в начале.

Условия для Робота

Робот проверяет условие в текущей клетке. Результат — истина или ложь. В учебнике названы wall_up(), wall_down(), wall_left(), wall_right() и cell_is_filled(). Первые четыре сообщают, есть ли стена с выбранной стороны; последнее — закрашена ли текущая клетка. Например, wall_right() истинно, если справа стена. Выражение not wall_right() истинно, если справа нет стены.

Не пытайся определить истинность условия без обстановки. После перемещения она может измениться.

Как работает «пока»

Команды тела цикла выполняются, пока условие истинно. Порядок всегда один:

1. Проверить условие до тела.
2. Если ложно — выйти из цикла и перейти к следующей команде.
3. Если истинно — выполнить тело и вернуться к проверке.

На блок-схеме условие помещают в ромб, действия — в прямоугольник. На ветви «да» выполняют тело и возвращаются к ромбу; на ветви «нет» продолжают алгоритм после цикла. В Python записывают так:

while <условие>:
    <команды тела цикла>
<команда после цикла>

Двоеточие после условия и отступ тела обязательны. Если условие ложно при первой проверке, тело выполняется ноль раз. Так бывает, когда Робот уже у нужной стены.

Проверь себя: сколько раз выполнится move_right() в программе while not wall_right(): move_right(), если Робот сразу стоит у правой стены? Ответ — ноль; после цикла Робот остался в той же клетке.

Разберём задачу учебника: ищем проход

В примере 14.5 Робот стоит слева над горизонтальной линией стены. Где-то в линии есть проход вниз. Его положение неизвестно. Пока снизу есть стена, Робот вправо проходит к следующей клетке. Когда под ним уже нет стены, цикл заканчивается; только затем он движется вниз и закрашивает клетку.

while wall_down():
    move_right()
move_down()
fill_cell()

Здесь нужно условие задачи: в конечном ряду существует проход, а вправо до него можно пройти без столкновения. Если проход под стартовой клеткой, while выполнится ноль раз. Нельзя писать while not wall_down(): move_right(): такое условие означало бы «двигайся, пока снизу нет стены», то есть противоположное действие.

Новый пример: закрасить коридор

Робот начинает в левой клетке открытого горизонтального коридора, который содержит от одной до пяти клеток. У коридора есть правая граничная стена, внутренних стен нет. Нужно закрасить все клетки, закончить у правой стены. Длина неизвестна.

Сначала подумай: если в теле цикла выполнить fill_cell(), затем move_right(), будет ли закрашена последняя клетка? Нет: у последней клетки условие «справа нет стены» ложно, поэтому тело не выполнится. Понадобится команда после цикла.

while not wall_right():
    fill_cell()
    move_right()
fill_cell()

Трассируя программу, отдельно отмечай проверку условия, положение Робота, закрашенные клетки. Для коридора из трёх клеток будут три проверки условия: истина в клетках 1 и 2, ложь в клетке 3. После этого выполняется последний fill_cell().

Как найти ошибку и доказать завершение

В цикле должна меняться обстановка, от которой зависит условие. Если написать только while not wall_right(): fill_cell(), Робот остаётся в той же клетке: условие не изменится, возникнет зацикливание. Если пытаться двигаться вправо при истинном wall_right(), Робот встретит стену. Проверяй крайние обстановки — в учебнике рекомендуют 4–6 разных тестовых примеров для задач с изменяющимся полем.

Для нашего коридора достаточно объяснения: каждая итерация приближает Робота к правой стене ровно на одну клетку; их конечное число, значит, условие рано или поздно станет ложным. А если оно ложно уже в начале, тело не запустится.

В § 14 также упомянуты break (немедленно завершить цикл) и continue (перейти к следующей проверке, пропустив остаток тела). Для сегодняшней задачи они не нужны: условие само останавливает Робота. Составные условия и ветвление изучим дальше.

Твоя самостоятельная работа

Возьми отдельный рабочий лист из материалов урока. В нём другая обстановка: вертикальный проход неизвестной высоты. Сначала проследи предложенную программу на проходах разной высоты, включая одну клетку; затем исправь ошибку последней клетки и проверь решение на новом поле. Не открывай ключи до своей попытки. Если застрял, возьми отдельную карточку помощи. После работы есть карточка ошибок и выходной билет.

Критерии: указан результат каждой проверки; нет движения через стену; отмечена последняя клетка; объяснено, почему цикл завершится.

Вопросы и упражнения учебника

На с. 104 после § 14 даны пять вопросов. Ответь своими словами: (1) что называют условием для исполнителя; (2) когда вместо известного числа повторений нужен цикл с предусловием; (3) в каком порядке работает «пока»; (4) как записать цикл на Python; (5) почему возможна бесконечная работа цикла. Найди в своём ответе слова «сначала проверка» и пример с нулём повторений.

Упражнение 1 на с. 104 относится к встроенным задачам upr_14_1_a и upr_14_1_b: без установленного учебного задачника выполни бумажную трассировку из нашего рабочего листа. Упражнения 2–3 на с. 105 требуют учитывать размеры поля и стены. Упражнение 4 (с. 105) предлагает путь из левого верхнего в правый нижний угол квадратного поля неизвестного размера; оно подходит для домашней карточки. Упражнения 5–6 продолжаются на с. 106 и остаются дополнительной практикой для класса с задачником.

Итог

Запиши одно предложение: «Тело цикла с предусловием выполнится, если ...». Затем проверь: что произойдёт при ложном условии до первого шага и какая команда исполнится после цикла? На выходном билете ответь лично, без открытого ключа.

Домашняя работа: прочитай § 14, с. 99–106, ответь на вопросы 1–5 с. 104 и выполни домашнюю карточку. Программу можно составить и проследить на бумаге; установка Python не требуется.