Re: [問題]請教一下for與while為甚麼答案不一樣?

[poyenc (髮箍)]

安安, 其實這題不需要真的執行啦! 只要善用簡單的靜態分析 (static
analysis) 技巧就可以知道問題在哪邊. 首先是 for 迴圈的基本定義, 我們可
以用判斷程式碼品質時常用的方法: 資料視覺化 (data visualization) 來為 
程式碼片段做著色. for 迴圈裡的程式碼依照責任可以分成四個區塊:

  for ( (1) ; (2) ; (3) ) {
     (4) 
  }

雖然通常每個區塊做的事情都不同, 但求值順序卻是固定的, 如果我們想知道
迴圈的商業邏輯, 我們會直接看 (4) , 想知道問題的範圍/大小就看 (2) , 依
此類推. while 迴圈也有這四個區塊存在, 只是寫得比較分散一點:

   (1) 
  while ( (2) ) {
     (4) 
     (3) 
  }

從上面可以看到, while 迴圈的 (4) 和 (3) 同樣都寫在迴圈的本體內, 在閱
讀上和 for 相比多了區分兩區塊的步驟, 而且 (1) 容易和前面的程式碼混在
一起, 可讀性較差. 因為兩種迴圈是可以互轉的, 在發現有這個問題時, 就可
以嘗試將迴圈改寫, 改寫前先將程式碼著色 (從 for 迴圈出發):

  int i=0,a;
  for(a=0;i<n;a++) {
    if(a%3==2 && a%5==3 && a%7==2)
      i++;                        
  }

如果轉成 while 迴圈的話會變成這個樣子:

  int i=0,a=0;
  while (i<n) {
    if(a%3==2 && a%5==3 && a%7==2)
      i++;                        
    a++;
  }

有沒有發現這個 while 迴圈和你寫的不太一樣? 這個就是問題所在: 它們的結
構是不一樣的. 程式碼結構不同, 導致了求值順序甚至是語意的改變, 所以你
跑出來的結果才會有差. 為了驗證這件事情, 我們可以用簡易的方法來比較程 
式碼結構: 將已經著色的程式碼區塊依照求值順序排成有多種顏色的線段, 然
後比較兩線段的顏色差異. 假設迴圈迭代 3 次, 你的 for 迴圈和 while 迴圈
畫成線段後會長成下面的樣子:

                                                   (for-loop)

                                                   (while-loop)

  ————————————————————————→
                       time

如上圖所示, 排出來的線段顏色相同, 才表示這兩份程式碼做的事情是等價的;
你的例子因為 a++ 和 if 語句 順序對調的緣故, 已經產生出不同的程式.

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[P1389R1] Standing Document for SG20: Guidelines for
Teaching C++ to Beginners
https://wg21.link/p1389r1

SG20 Education and Recommended Videos for Teaching C++
https://www.cjdb.com.au/sg20-and-videos

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※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/C_and_CPP/M.1600266941.A.787.html
→ Lipraxde: 其實就原 po 不熟悉 for 語法而已...
如果發文只為了解決原 po 的問題, 那就太無趣惹 :(
→ kobe8112: 這一篇文章值 392 Ptt幣    你贏了XDDD
推 james732: 也太精美了 XD
→ ckvir: 我覺得不需要把簡單問題複雜化    你這樣寫更難看的懂
推 kaneson: 我是覺得(3),(4)反過來就講完了,不過我喜歡樓主的(1)~(4)
→ kaneson: 的說明方式
後面的方法可以用來分析奇形怪狀的迴圈, 只是原 po 的問題簡單到好像沒什
麼必要, 但作為範例還是不錯滴 ;)
推 derekjj: 這個要給推，太神了
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阿捏手會很辛苦喔! xD
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※ 編輯: poyenc (61.216.75.43 臺灣), 09/18/2020 14:51:40
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