۲۵ ژوئیه ۲۰۲۲

حلقه ها: while و for

ما معمولا نیاز داریم که کارها رو تکرار کنیم.

برای مثال، کالاهایی را از یک لیست یکی پس از دیگری نمایش دهیم یا کد مشابهی رو برای هر عدد از 1 تا 10 اجرا کنیم.

حلقه ها راهی برای تکرار یک کد برای چندین بار هستند.

حلقه “while”

اعلانی برای خواننده‌های پیشرفته.

این مقاله تنها حلقه‌های پایه‌ای را پوشش می‌دهد: while، do..while و for(..;..;..).

اگر شما برای جستجوی انواع دیگر حلقه به این مقاله آمده‌اید، اینجا اشاراتی به آن‌ها را داریم:

حلقه for…in را برای حلقه زدن در ویژگی‌های شیء ببینید.
حلقه for…of و iterables را برای حلقه زدن در آرایه‌ها و شیءهای حلقه‌پذیر ببینید.

در غیر این صورت، لطفا خواندن را ادامه دهید.

حلقه while سینتکس زیر را دارد:

          while (condition) {
  // کد
  // به اصطلاح "بدنه حلقه"
}
        

تا وقتی که condition truthy باشد، کد قسمت بدنه حلقه اجرا می شود.

برای مثال، حلقه پایین i را تا وقتی که i < 3 باشد، نمایش می دهد:

let i = 0;
while (i < 3) { // 0 را نمایش می دهد، سپس 1، سپس 2
  alert( i );
  i++;
}

یک بار اجرا شدن بدنه حلقه را یک تکرار می نامند. حلقه داخل مثال بالا سه تکرار می سازد.

اگر i++ از مثال بالا جا می ماند، حلقه (در تئوری) برای همیشه اجرا می شد. در عمل، مرورگر راه هایی را برای متوقف کردن چنین حلقه هایی مهیا می کند، و در جاوااسکریپت سمت سرور، ما می توانیم فرایند را نابود کنیم.

هر عبارت یا متغیری می تواند یک شرط حلقه باشد، نه فقط مقایسه ها: شرط توسط while ارزیابی می شود و به boolean تبدیل می شود.

برای مثال، یک راه کوتاه تر برای نوشتن while (i != 0) while (i) است:

let i = 3;
while (i) { // وقتی که i برابر با 0 شود، شرط falsy شده، و حلقه متوقف می شود
  alert( i );
  i--;
}

اگر بدنه حلقه یک دستور واحد داشته باشد، ما می توانیم آکولادها {...} را حذف کنیم:

let i = 3;
while (i) alert(i--);

حلقه “do…while”

بررسی شرط با استفاده از سینتکس do..while می تواند به پایین بدنه حلقه منتقل شود.

          do {
  // بدنه حلقه
} while (condition);
        

حلقه اول بدنه را اجرا می کند، سپس شرط را بررسی می کند، و تا وقتی که truthy باشد، دوباره و دوباره آن(بدنه) را اجرا می کند.

برای مثال:

let i = 0;
do {
  alert( i );
  i++;
} while (i < 3);

این شکل از سینتکس باید فقط زمانی استفاده شود که شما بخواهید بدنه حلقه جدای از اینکه شرط truthy باشد حداقل یک بار اجرا شود. معمولا، شکل دیگر ترجیح داده می شود: while(...) {...}.

حلقه “for”

حلقه for پیچیده تر است، اما این حلقه بیشترین استفاده را هم دارد.

اینطور به نظر می رسد:

          for (begin; condition; step) {
  // ... بدنه حلقه ...
}
        

بیایید معنی این قسمت ها را با مثال یاد بگیریم. حلقه زیر alert(i) را برای هر i از 0 تا 3 (خود 3 شامل نمی شود) اجرا می کند:

for (let i = 0; i < 3; i++) { // 0 را نمایش می دهد، سپس 1، سپس 2
  alert(i);
}

بیایید شرح for را قسمت به قسمت بررسی کنیم:

قسمت
begin(آغاز)	`i = 0`	به محض ورود به حلقه اجرا می شود.
condition(شرط)	`i < 3`	قبل از هر تکرار حلقه بررسی می شود. اگر false باشد حلقه متوقف می شود.
body(بدنه)	`alert(i)`	تا زمانی که شرط truthy باشد همچنان اجرا می شود.
step(قدم)	`i++`	در هر تکرار بعد از بدنه اجرا می شود.

الگوریتم کلی حلقه مثل قسمت پایین کار می کند:

          begin را اجرا کن
→ (if condition → body را اجرا کن و step را اجرا کن)
→ (if condition → body را اجرا کن و step را اجرا کن)
→ (if condition → body را اجرا کن و step را اجرا کن)
→ ...
        

یعنی اینکه، begin یک بار اجرا می شود، و سپس این تکرار می شود: بعد از هر بار آزمایش condition، body و step اجرا می شوند.

اگر شما تازه با حلقه ها آشنا شدید، به مثال برگردید و مراحل اجرای آن را مرحله به مرحله روی یک کاغذ بازتولید کنید.

در مورد ما، دقیقا این اتفاق می افتد:

          // for (let i = 0; i < 3; i++) alert(i)

// begin را اجرا کن
let i = 0
// if condition → body را اجرا کن و step را اجرا کن
if (i < 3) { alert(i); i++ }
// if condition → body را اجرا کن و step را اجرا کن
if (i < 3) { alert(i); i++ }
// if condition → body را اجرا کن و step را اجرا کن
if (i < 3) { alert(i); i++ }
// ...پایان، چون حالا i == 3
        

اینجا، متغیر “شمارنده” i دقیقا داخل حلقه تعریف شده است. این یک تعریف “درون خطی” متغیر نامیده می شود. این چنین متغیرهایی تنها داخل حلقه قابل رویت هستند.

for (let i = 0; i < 3; i++) {
  alert(i); // 0, 1, 2
}
alert(i); // ارور، چنین متغیری وجود ندارد

ما می توانستیم به جای تعریف کردن یک متغیر، از یک متغیر موجود استفاده کنیم:

let i = 0;

for (i = 0; i < 3; i++) { // استفاده از یک متغیر موجود
  alert(i); // 0, 1, 2
}

alert(i); // 3، قابل دیدن است، چون بیرون از حلقه تعریف شده است

قسمت های قابل جا انداختن

هر قسمت for را می توان از قلم انداخت.

برای مثال، اگر نیاز به انجام کاری در آغاز حلقه نداشته باشیم می توانیم begin را حذف کنیم.

مثل اینجا:

let i = 0; // ما i را داریم که از قبل تعریف شده و تخصیص داده شده است.

for (; i < 3; i++) { // نیازی به "begin" نیست
  alert( i ); // 0, 1, 2
}

همچنین ما می توانیم قسمت step را حذف کنیم:

let i = 0;

for (; i < 3;) {
  alert( i++ );
}

این کار حلقه را برابر با while (i < 3) می کند.

در واقع ما می توانیم همه چیز را حذف کنیم، یک حلقه بی نهایت بسازیم:

          for (;;) {
  // بدون محدودیت تکرار می شود
}
        

لطفا در نظر داشته باشید که هر دو نقطه ویرگول ; داخل for باید وجود داشته باشند. در غیر این صورت، یک سینتکس ارور به وجود خواهد آمد.

متوقف کردن حلقه

به طور معمول، یک حلقه زمانی که شرط آن falsy شود متوقف می شود.

اما ما می توانیم با استفاده از دستور خاص break آن را در هر لحظه مجبور به توقف کنیم.

برای مثال، حلقه زیر از کاربر یک سری عدد درخواست می کند، و زمانی که هیچ عددی وارد نشد “متوقف می شود”:

let sum = 0;

while (true) {

  let value = +prompt("یک عدد وارد کنید", '');

  if (!value) break; // (*)

  sum += value;

}
alert( 'مجموع: ' + sum );

اگر کاربر یک خط خالی وارد کند یا ورودی را لغو کند دستور break در خط (*) فعال می شود. حلقه را بلافاصله متوقف می کند، و کنترل را به اولین خط بعد از حلقه می سپارد. یعنی، alert.

ترکیب “حلقه بی نهایت + break در صورت نیاز” برای موقعیت هایی که یک شرط حلقه نباید در آغاز یا انتهای حلقه بررسی شود، بلکه در وسط یا حتی چند جای بدنه آن بررسی شود عالی است.

ادامه دادن به تکرار بعدی

دستور continue یک “نسخه سبک تر” از break است. حلقه را متوقف نمی کند. در عوض، تکرار حال حاضر را متوقف می کند و حلقه را مجبور می کند که یک تکرار جدید را شروع کند (اگر شرط اجازه دهد).

ما می توانیم در صورتی که با تکرار حال حاضر کارمان تمام شده باشد و بخواهیم به تکرار بعدی برویم از آن استفاده کنیم.

حلقه پایین از continue فقط برای نشان دادن مقدارهای فرد استفاده می کند.

for (let i = 0; i < 10; i++) {

  // اگر true باشد، قسمت باقی مانده بدنه را از قلم بنداز
  if (i % 2 == 0) continue;

  alert(i); // 1، سپس 9 ،7 ،5 ،3
}

برای مقدار های زوج i، دستور continue اجرا کردن بدنه را متوقف می کند و کنترل را به تکرار بعدی for می دهد (به همراه عدد بعدی). پس alert فقط برای مقدارهای فرد صدا زده می شود.

یک حلقه که اعداد فرد را نمایش می دهد می توانست اینطور باشد:

for (let i = 0; i < 10; i++) {

  if (i % 2) {
    alert( i );
  }

}

از دیدگاه فنی، این شبیه مثال بالا است. مسلما، ما می توانیم کد را داخل یک بلوک if بگذاریم به جای اینکه از continue استفاده کنیم.

اما به عنوان یک عارضه جانبی، یک سطح بیشتری از تودرتویی می سازد (صدا زدن alert داخل آکولادها). اگر کد داخل if بیشتر از چند خط باشد، ممکن است خوانایی کلی را کاهش دهد.

لطفا در نظر داشته باشید که ساختارهای سینتکس که عبارت نیستند نمی توانند با عملگر ternary ? استفاده شوند. به خصوص، دستورهایی مثل break/continue مجاز نیستند.

برای مثال، اگر ما این کد را در نظر بگیریم:

          if (i > 5) {
  alert(i);
} else {
  continue;
}
        

…و آن را با استفاده از علامت سوال دوباره بنویسیم:

(i > 5) ? alert(i) : continue; // continue اینجا مجاز نیست

…متوقف می شود: چون یک سینتکس ارور وجود دارد.

این یک دلیل دیگری برای استفاده نکردن از عملگر علامت سوال ? به جای if است.

برچسب هایی برای break/continue

بعضی اوقات ما نیاز داریم که از چند حلقه تو در تو به یک باره خارج شویم.

برای مثال، در کد پایین ما با i و j حلقه می زنیم، و برای مختصات های (i, j) از (0,0) تا (2,2) prompt می کنیم:

for (let i = 0; i < 3; i++) {

  for (let j = 0; j < 3; j++) {

    let input = prompt(`مقدار در متخصات (${i},${j})`, '');

    // اگر ما بخواهیم از اینجا به تمام (پایین) خارج شویم چه کار کنیم؟
  }
}

alert('تمام!');

ما به راهی نیاز داریم که فرایند را در صورتی که کاربر ورودی را لغو کند متوقف کنیم.

break معمولی بعد از input فقط حلقه داخلی را متوقف می کند. این کافی نیست – برچسب ها، به کمک می آیند!

یک برچسب مشخص کننده ای است که قبل از یک حلقه همراه دو نقطه می آید:

          labelName: for (...) {
  ...
}
        

دستور break <labelName> در حلقه پایین به برچسب مورد نظر می رسد:

outer: for (let i = 0; i < 3; i++) {

  for (let j = 0; j < 3; j++) {

    let input = prompt(`مقدار در مختصات (${i},${j})`, '');

    // اگر یک رشته خالی وارد شود یا لغو شود، سپس از هر دو حلقه خارج شو
    if (!input) break outer; // (*)

    // یک کاری با مقدار انجام بده...
  }
}
alert('تمام!');

در کد بالا، break outer برای پیدا کردن برچسب outer بالا را جست و جو می کند و از آن حلقه خارج می شود.

پس کنترل به صورت مسقیم از (*) به alert('تمام!') می رسد.

همچنین ما می توانیم برچسب را به یک خط جداگانه منتقل کنیم:

          outer:
for (let i = 0; i < 3; i++) { ... }
        

دستور continue هم می تواند به همراه برچسب استفاده شود. در این مورد، اجرای کد به تکرار بعدی از حلقه برچسب زده شده می رود.

برچسب ها به ما اجازه نمی دهند که به جای دلخواهی از کد بپریم.

برای مثال، انجام دادن این کار غیر ممکن است:

          break label; // پرش به برچسب پایین (کار نمی کند)

label: for (...)

یک دستور break باید در داخل بلوک کد باشد. از نظر فنی، آن بلوک می تواند هر بلوک کد برچسب زده باشد

          label: {
  // ...
  break label; // کار می کند
  // ...
}
        

…اگرچه، %99.9 مواقع break در داخل حلقه ها استفاده می شود، همانطور که در مثال های بالا دیدیم.

یک continue فقط می تواند در داخل حلقه باشد.

خلاصه

ما سه نوع حلقه را پوشش دادیم:

while – شرط قبل از هر تکرار بررسی می شود.
do..while – شرط بعد از هر تکرار بررسی می شود.
for (;;) – شرط قبل از هر تکرار بررسی می شود، تنظیمات بیشتر هم ممکن است.

برای ساخت یک حلقه “بی نهایت”، معمولا ساختار while(true) استفاده می شود. چنین حلقه ای، درست مثل هر حلقه، می تواند با دستور break متوقف شود.

اگر ما نخواهیم که در تکرار حال حاضر کاری کنیم و دوست داشته باشیم که به تکرار بعدی برویم، می توانیم از دستور continue استفاده کنیم.

break/continue از برچسب های قبل از حلقه پشتیبانی می کنند. یک برچسب تنها راه break/continue برای فرار از یک حلقه تو در تو و رفتن به حلقه بیرونی است.

تمارین

آخرین مقدار حلقه

آخرین مقداری که نمایش داده می شود چیست؟ چرا؟

          let i = 3;

while (i) {
  alert( i-- );
}
        

پاسخ: 1.

let i = 3;

while (i) {
  alert( i-- );
}

در هر بار تکرار حلقه متغیر i به مقدار 1 عدد کم می شود. عبارت while(i) وقتی به i = 0 برسد متوقف می شود.

حالا گام های حلقه به این صورت است (“تشریح حلقه”):

          let i = 3;

alert(i--); // عدد 3 را نشان میدهد و متغیر را به 2 کاهش میدهد

alert(i--); // عدد 2 را نشان میدهد و متغیر را به 1 کاهش میدهد

alert(i--); // عدد 1 را نشان میدهد و متغیر را به 0 کاهش میدهد

// حلقه را خاتمه میدهد while(i) تمام. عبارت

حلقه چه مقادیری نشان میدهد؟

در هر بار گردش حلقه، حدس بزنید خروجی چه عددی است و با جواب مسئله مقایسه کنید.

هر دو حلقه، مقادیر یکسانی را alert میکنند یا خیر؟

حالت پیشوند ++i:
```
let i = 0;
while (++i < 5) alert( i );
```
حالت پسوند i++:
```
let i = 0;
while (i++ < 5) alert( i );
```

تمرین نشان می دهد که چگونه شکل های پسوند/پیشوند می توانند باعث نتایج متفاوت بشوند وقتی که در مقایسه ها استفاده می شوند.

از 1 تا 4
```
let i = 0;
while (++i < 5) alert( i );
```
مقدار اول i = 1 است، چون ++i اول i را افزایش می دهد و سپس مقدار جدید را بر می گرداند. پس مقایسه اول 5 < 1 است و alert مقدار 1 را نمایش می دهد.

سپس ...4 ،3 ،2 – مقدارها یکی پس از دیگری نمایان می شوند. مقایسه همیشه از مقدار افزایش یافته استفاده می کند، چون ++ قبل از متغیر است.

در نهایت، i = 4 است که به 5 افزایش پیدا می کند، مقایسه while(5 < 5) شکست می خورد، و حلقه متوقف می شود. بنابراین 5 نمایش داده نمی شود.
از 1 تا 5
```
let i = 0;
while (i++ < 5) alert( i );
```
اولین مقدار باز هم i = 1 است. شکل پسوند i++ i را افزایش می دهد و سپس مقدار قدیمی را بر می گرداند، بنابراین مقایسه i++ < 5 از i = 0 استفاده خواهد کرد (متضاد ++i < 5)

اما صدا زدن alert جداگانه است. آن یک دستور دیگر است که بعد از افزایش و مقایسه اجرا می شود. پس i = 1 را دریافت می کند.

سپس ...4 ،3 ،2

بیایید روی i = 4 متوقف شویم. شکل پیشوند ++i آن را افزایش می دهد و از 5 در مقایسه استفاده می کند. اما اینجا ما شکل پسوند i++ را داریم. پس i را به 5 افزایش می دهد، اما مقدار قدیمی را بر می گرداند. به این دلیل مقایسه در واقع while(4 < 5) است – درست است، و کنترل به دست alert می افتد.

مقدار i = 5 آخرین مقدار است، زیرا در مرحله بعد while(5 < 5) اشتباه می شود.

کدام مقدارها توسط حلقه "for" نمایش داده می شوند؟

برای هر حلقه یادداشت کنید که چه مقداری را نمایش خواهد داد. سپس با جواب مقایسه کنید.

هر دو حلقه مقدارهای مشابه را alert می کنند یا نه؟

شکل پسوند:
```
for (let i = 0; i < 5; i++) alert( i );
```
شکل پیشوند:
```
for (let i = 0; i < 5; ++i) alert( i );
```

جواب: از 0 تا 4 در هر دو مورد

for (let i = 0; i < 5; ++i) alert( i );

for (let i = 0; i < 5; i++) alert( i );

می توان به آسانی از الگوریتم for آن را فهمید:

یک بار i = 0 را قبل از هر چیزی اجرا می کند(در شروع).
شرط i < 5 را بررسی می کند
اگر true باشد – بدنه ی حلقه alert(i) اجرا می شود، و سپس i++

افزایش i++ از بررسی شرط جداگانه است(2). آن فقط یک دستور جدا است.

مقدار برگردانده شده توسط increment اینجا استفاده نمی شود، پس تفاوتی بین i++ و ++i نیست.

اعداد زوج را در حلقه خروجی بدهید

از حلقه for برای خروجی دادن اعداد زوج بین 2 و 10 استفاده کنید.

[دمو]

for (let i = 2; i <= 10; i++) {
  if (i % 2 == 0) {
    alert( i );
  }
}

ما اینجا از عملگر “modulo” % برای گرفتن باقی مانده و بررسی زوج بودن استفاده می کنیم.

"for" را با "while" جایگزین کنید

کد را با تغییر حلقه for به while بدون عوض کردن رفتار آن دوباره بنویسید (خروجی باید یکسان بماند).

for (let i = 0; i < 3; i++) {
  alert( `عدد ${i}!` );
}

let i = 0;
while (i < 3) {
  alert( `عدد ${i}!` );
  i++;
}

تا زمانی که ورودی درست باشد تکرار کنید

یک حلقه بنویسید که برای یک عدد بزرگ تر از 100 prompt می کند. اگر بازدیدکننده عدد دیگری وارد کرد – دوباره از او بخواهید که وارد کند.

حلقه باید برای یک عدد درخواست کند مگر اینکه بازدیدکننده یک عدد بزرگ تر از 100 وارد کند یا ورودی گرفتن را لغو کند / یک خط خالی وارد کند.

اینجا ما می توانیم فرض کنیم که بازدیدکننده فقط عدد وارد می کند. در این تمرین نیازی به پیاده سازی بررسی خاصی برای ورودی غیر عددی نیست.

[دمو]

let num;

do {
  num = prompt("عددی بزرگ تر از 100 وارد کنید.", 0);
} while (num <= 100 && num);

حلقه do..while تا زمانی که هر دو بررسی truthy باشند تکرار می شود:

بررسی num <= 100 – به این معنی است که مقدار وارد شده هنوز از 100 بزرگ تر نیست.
بررسی && num زمانی که num برابر با null یا یک رشته خالی باشد اشتباه است. سپس حلقه while هم متوقف می شود.

ضمیمه: اگر num برابر با null باشد سپس num <= 100 برابر با true است، پس بدون بررسی دوم اگر کاربر روی CANCEL کلیک کند حلقه متوقف نمی شود. هر دو بررسی مورد نیاز هستند.

اعداد اول را خروجی بدهید

یک عدد صحیح بزرگ تر از 1 زمانی اول صدا زده می شود که نتوان آن را به هر چیزی بدون اینکه باقی مانده داشته باشد تقسیم کرد به جز 1 و خودش.

به عبارتی دیگر، n > 1 یک عدد اول است اگر نتواند با هیچ چیزی به جز 1 و n به صورت مساوی تقسیم شود.

برای مثال، 5 یک عدد اول است، چون نمی تواند بدون باقی مانده به 2، 3 و 4 تقسیم شود.

کدی بنویسید که اعداد اول را در بازه 2 تا n خروجی بدهد

برای n = 10 نتیجه 7 ،5 ،3 ،2 خواهد بود.

ضمیمه: کد باید برای هر مقدار n کار کند، نه اینکه برای مقدار مشخصی تنظیم شده باشد.

There are many algorithms for this task.

Let’s use a nested loop:

          For each i in the interval {
  check if i has a divisor from 1..i
  if yes => the value is not a prime
  if no => the value is a prime, show it
}
        

The code using a label:

let n = 10;

nextPrime:
for (let i = 2; i <= n; i++) { // for each i...

  for (let j = 2; j < i; j++) { // look for a divisor..
    if (i % j == 0) continue nextPrime; // not a prime, go next i
  }

  alert( i ); // a prime
}

There’s a lot of space to optimize it. For instance, we could look for the divisors from 2 to square root of i. But anyway, if we want to be really efficient for large intervals, we need to change the approach and rely on advanced maths and complex algorithms like Quadratic sieve, General number field sieve etc.

نقشه آموزش