编程中的数组与循环控制：深入理解与实践-优快云博客

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背景简介

在编程中，数组是一种基本的数据结构，用于存储和管理相同类型的一系列数据。循环控制结构则是程序设计中不可或缺的一部分，它们负责重复执行一段代码，直至满足特定条件。Eiffel语言以其简洁的语法和强大的面向对象特性而闻名，它提供了清晰的循环控制语句和数组操作方式。本篇博客将探讨Eiffel中的数组使用和循环控制结构，并通过案例研究来加深理解。

数组的基础

数组是一种有序的元素集合，每个元素都可以通过索引来访问。在Eiffel中，数组被定义为 ARRAY 类的实例，支持存储同一类型的数据。数组的大小通常在创建时固定，对数组元素的插入和删除操作较为复杂，因为需要移动后续元素以腾出空间。

数组的声明和使用

在Eiffel中，数组声明时必须指定元素的基类型，例如 ARRAY [INTEGER] 声明了一个整数数组。数组的索引从1开始，而不是从0开始。通过数组名和索引，可以存储和检索数组元素。

循环控制的多样性

Eiffel语言提供了循环语句作为迭代控制的主要手段。循环语句可以是基于计数器的，也可以是基于输入验证的，或是结果控制的。Eiffel的 loop 语句对应于Pascal语言中的 while 语句，它将测试条件放在循环的顶部，确保循环体能够至少执行一次。

循环常见错误

在循环控制中，常见的错误包括无限循环和在循环终止前未设置结果值。为避免这些问题，必须确保循环条件能够在循环体中改变，并最终变得不满足条件。

输入验证

Eiffel语言通过I/O系统缓冲区来验证用户输入。输入验证通常由三个部分组成：一个循环用于获取数据，一个函数用于验证数据，以及一个函数用于返回有效值。例如，从用户那里获取有效菜单选择的过程涉及到读取循环、验证函数和返回有效值。

菜单处理

菜单处理是用户界面设计中的一个重要部分，它涉及获取用户的选择并执行相应的动作。在面向对象设计中，菜单类和动作类是分离的，这有助于系统的可重用性和扩展性。

递归

递归是程序设计中的一种强大工具，它允许函数调用自身来解决子问题。递归函数通常具有三个部分：动作部分、递归调用部分和基本情况。递归函数可以是过程也可以是函数，其中尾递归是一种特别高效的递归方式。

案例研究：迭代

本文最后通过构建一个简单的银行系统案例研究，展示了迭代在实际编程中的应用。系统通过用户输入密码开始，并提供了一个交互式菜单，允许用户进行存款、取款、查询余额等操作。

总结与启发

通过本文的学习，我们了解了Eiffel语言中数组的使用和循环控制结构的设计。循环控制结构的多样性以及输入验证、菜单处理和递归的原理，都是编程中必须掌握的关键概念。案例研究进一步加深了我们对迭代在实际问题中应用的理解。希望读者能够通过本文的学习，提高编程实践中的问题解决能力，并在实际开发中灵活运用所学知识。

练习题

编写一个类 SHOP ，用于销售泰迪熊。商店存储泰迪熊的数量和价格。用户输入一个数字，检查是否有足够的库存，然后回复“OK”或“Nope”。如果有足够的泰迪熊，那么就将这个数量卖给快乐的购物者（减少泰迪熊的数量并增加金钱）。按照以下四个步骤开发代码：

a) 编写类模板和特征头文件。 b) 编写一个处理单个用户输入的例程。 c) 在测试周围包裹一个循环，并在所有熊都被卖出时退出循环。 d) 添加随时退出循环的能力。在那时显示剩余的熊的数量。

编写例程 factorial 用于使用循环计算n!（n的阶乘）。
产生以下模式；使用模块化例程：

```

** * +++ -

^^ ! ```

编写实现简单菜单系统的代码。菜单接收一个字符，并输出一条消息或执行某些操作。选项和操作如下：

a, A -> 输出"eh?" d, D -> 请求一个数字，将其加倍并显示结果 e, E -> 退出菜单

验证用户输入。如果用户的选择无效，告知他们并获取新的选择；重复此操作直到输入有效的选择。
编写一个递归程序来计算一个数的幂。参数将是数（REAL），幂（INTEGER），函数返回一个REAL值。
斐波那契数列以序列1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55等等开始。每个斐波那契数都是前两个数的和；前两个数被定义为值1。编写一个递归程序来显示前十个斐波那契数（有难度）。

通过这些练习题，读者可以加深对数组、循环控制以及递归的理解，并将理论知识应用于实际编程问题中。