Итерация в программировании что это такое простыми словами

Введение в итераторы в С++

Обновл. 15 Сен 2021 |

На этом уроке мы рассмотрим тему использования итераторов в языке С++, а также связанные с этим нюансы.

Итерация по элементам структур данных

Итерация/перемещение по элементам массива (или какой-нибудь другой структуры) является довольно распространенным действием в программировании. Мы уже рассматривали множество различных способов выполнения данной задачи, а именно: с использованием циклов и индексов (циклы for и while), с помощью указателей и адресной арифметики, а также с помощью циклов for с явным указанием диапазона:

Использование циклов с индексами в ситуациях, когда мы используем их только для доступа к элементам, требует написания большего количества кода, нежели могло бы быть.

При этом данный способ работает только в том случае, если контейнер (например, массив), содержащий данные, дает возможность прямого доступа к своим элементам (что делают массивы, но не делают некоторые другие типы контейнеров, например, списки).

Использование циклов с указателями и адресной арифметикой требует довольно большого объёма теоретических знаний и может сбить с толку читателей, которые не знакомы с адресной арифметикой и не знают её правил. Да и сама адресная арифметика применима лишь в том случае, если элементы структуры данных расположены в памяти последовательно (что опять же верно для массивов, но не всегда выполняется для других типов данных, таких как списки, деревья, карты).

Примечание для продвинутых читателей: Указатели (без адресной арифметики) могут использоваться для перебора/итерации некоторых структур данных с непоследовательным расположением элементов. Например, в связном списке каждый элемент соединен указателем с предыдущим элементом, поэтому мы можем перебирать список, следуя по цепочке указателей.

Циклы for с явным указанием диапазона чуть более интересны, поскольку у них скрыт механизм перебора нашего контейнера, но при всем этом они всё равно могут быть применены к различным структурам данных (массивы, списки, деревья, карты и т.д.). «Как же они работают?» — спросите вы. Они используют итераторы.

Итераторы в С++

Итератор — это объект, разработанный специально для перебора элементов контейнера (например, значений массива или символов в строке), обеспечивающий во время перемещения по элементам доступ к каждому из них.

Контейнер может предоставлять различные типы итераторов. Например, контейнер на основе массива может предлагать прямой итератор, который проходится по массиву в прямом порядке, и реверсивный итератор, который проходится по массиву в обратном порядке.

После того, как итератор соответствующего типа создан, программист может использовать интерфейс, предоставляемый данным итератором, для перемещения по элементам контейнера или доступа к его элементам, не беспокоясь при этом о том, какой тип перебора элементов задействован или каким образом в контейнере хранятся данные. И, поскольку итераторы в языке С++ обычно используют один и тот же интерфейс как для перемещения по элементам контейнера (оператор ++ для перехода к следующему элементу), так и для доступа (оператор * для доступа к текущему элементу) к ним, итерации можно выполнять по разнообразным типам контейнеров, используя последовательный метод.

Указатели в качестве итераторов

Простейший пример итератора — это указатель, который (используя адресную арифметику) работает с последовательно расположенными элементами данных. Давайте снова рассмотрим пример перемещения по элементам массива, используя указатель и адресную арифметику:

Источник

Итерация – что это простыми словами

Понятие итерации понятным языком

Многократно повторяется слово, действие, математический знак или иероглиф. Крутится и крутится шаг в цикле программы. А иногда повторяется даже ставка на конных скачках.

Все эти разные вещи называются одним словом «итерация», которое произошло от латинского слова iteratio, что переводится как «повторяю». Слово это употребляется в совершенно различных сферах:

Итерация в математике и программировании

Благодаря различным шуткам и познавательным изображениям гораздо более знакома людям родная сестра итерации – рекурсия. Рекурсия – это повторение объекта или процесса внутри самого себя, когда он снова и снова вызывает или повторяет себя в себе же. Итерация в этом смысле гораздо проще, ведь при повторении она никак не входит в саму себя и не обращается к своей же структуре.

В математике итерация известна не только как простое повторение символа или операции, но и как приём решения математических задач и уравнений. Существует целый большой список методов решения систем линейных алгебраических уравнений, и весь этот список является итерационным. Если говорить упрощённо, этот метод сводится к повторному решению уравнения, каждый раз находя примерный, но всё более и более близкий к правильному результат.

В программировании же итерация довольно многозначна. В большом масштабе она может означать всю структуру управления проектом. В каком-то смысле это уже не программирование, а менеджмент и организация рабочего процесса.

В данном случае итерацию можно рассматривать как полный проход по всем операциям и элементам, который приводит к выпуску продукта. Каждый отдельный случай подобного прохода-итерации в большом проекте заканчивается компилированием – сборкой итогового продукта – тестированием и возвращением к разработке.

В более мелком масштабе программирования итерация это опять-таки родная сестра рекурсии. Когда необходимо многократно ввести или вывести какие-либо данные, повторить одну и ту же операцию, в теле программы используется цикл. Один шаг такого цикла, одно исполнение заданных команд и будет итерацией.

Итерация в психиатрии

При тяжёлых расстройствах или повреждениях мозга человек может патологически и неконтролируемо выполнять какие-то действия, например, многократно и ритмично двигаться, повторять слово или часть фразы, воспроизводить жест или позу. Это повторение действий и называется итерацией, и в каком-то смысле оно близко к тиковым расстройствам.

Подобное навязчивое состояние возникает при различных болезненных состояниях: шизофрении, тяжёлом аутизме или слабоумии, при выходе из посттравматической комы, деменции, при некоторых формах клинической депрессии и многих, многих других болезнях мозга.

Итерация в психиатрии чаще всего завязана на саму себя, это повтор действий самого больного, однако иногда пациент начинает воспроизводить и повторять слова, жесты и позы окружающих его людей. Это тиковое расстройство в свою очередь называется эхопраксией, что на латинском означает «повторение действия». Отдельное же повторение слов называется эхолалией – «повторением слов».

Итерация в лингвистике

В японском языке итерация звучит гораздо более красиво – одоридзи. Одоридзи это повторение иероглифа или одного слога. Или же наоборот, избегание повтора одного и того же иероглифа, рисовать который обычно бывает трудоёмко. У этого приёма существует множество значений и способов употребления, иногда слово может даже полностью менять своё значение после удвоения иероглифа.

Однако, обычно в китайском, японском и тайском языках подобная итерация символа означает простое усиление значения, подчёркивание смысла, простое создание множественного числа или озвончение слога при его произношении. Итерация также встречалась в иероглифическом письме Древнего Египта, где она представляла из себя отдельный символ, означающий повторение предыдущего иероглифа.

Итерация в теории игр

При обычной системе игры со ставками существуют различные стратегии, ведущие к прибыли игрока, и итерация – это, наверное, самая простая из таких стратегий.

Обычно итерацией в данном случае называют повторение ставки с учётом опыта предыдущих ставок: удвоение суммы при проигрыше или же сохранение суммы ставки при выигрыше.

Источник

Готовимся к собеседованию по PHP: Всё об итерации и немного про псевдотип «iterable»

Не секрет, что на собеседованиях любят задавать каверзные вопросы. Не всегда адекватные, не всегда имеющие отношение к реальности, но факт остается фактом — задают. Конечно, вопрос вопросу рознь, и иногда вопрос, на первый взгляд кажущийся вам дурацким, на самом деле направлен на проверку того, насколько хорошо вы знаете язык, на котором пишете.

И, разумеется, какими бы вам странными и некорректными ни казались вопросы на собеседовании, приходить нужно всё-таки подготовленным, зная тот язык, за программирование на котором вам собираются платить.

Третья часть серии статей посвящена одному из самых объемных понятий в современном PHP — итерации, итераторам и итерируемым сущностям. Я постарался свести в один текст некий минимум знаний об этом вопросе, пригодный для самоподготовки к собеседованию на позицию разработчика на PHP.

Две предыдущие части:

Массивы в PHP

Давайте начнем с самого начала.

В PHP есть массивы. Массивы в PHP являются ассоциативными, то есть хранят в себе пары (ключ, значение), где ключом должен быть int или string, а значение может иметь любой тип.

Ключ и значение разделяются символом «=>». Иногда ключ иначе называют «индексом», в PHP это равнозначные термины.

На массивах в PHP определен довольно полный набор операций:

Также имеется множество функций для работы с массивами — десятки и сотни их!

Однако самым, пожалуй, главным свойством массивов в PHP является возможность последовательно пройтись по всем элементам массива, получая все пары «ключ-значение» по порядку.

Итерация по массивам

Процесс прохода по массиву называется «итерацией» (или «перебором») (кстати, каждый шаг, получение каждой отдельной пары «ключ-значение» — тоже «итерация»), а сам массив, таким образом, является итерируемой («перебираемой») сущностью.

Самый простой пример процесса итерации это, конечно же, совместный цикл, реализованный оператором foreach:

Обратите внимание на всё тот же знак «=>», который разделяет ключ и значение в заголовке цикла.

Но как же PHP понимает — какой элемент массива взять на конкретном шаге цикла? Какой взять следующим? И когда остановиться?

Для ответа на этот вопрос следует знать о существовании так называемого «внутреннего указателя», существующего в каждом массиве. Этот невидимый указатель указывает на «текущий» элемент и умеет сдвигаться на шаг вперед — на следующий элемент или снова сбрасываться на первый элемент.

Для прямой работы с внутренним указателем в PHP существуют функции, которые проще всего изучить на примере:

Легко заметить, что приведенный пример кода фактически эквивалентен ранее использовавшемуся циклу foreach, и что foreach является как бы синтаксическим сахаром для функций reset(), key(), current(), next() (а еще есть функции end() и prev() — для организации перебора в обратном порядке).

Это утверждение было верным до PHP 7, однако сейчас дело обстоит немного не так — цикл foreach перестал использовать тот же самый внутренний указатель, что reset(), next() и другие функции итерации, поэтому перестал изменять его позицию.

Промежуточный итог

Итак, подведем краткий итог, как устроена итерация по массивам в PHP:

Итерация по объектам

Объекты, как и массивы, являются итерируемыми сущностями. Обход объектов идет по их видимым в данном контексте свойствам, причем ключами служат имена свойств.

Однако такая итерация, по видимым свойствам, зачастую бывает совершенно бесполезной. Самый частый пример — это некий объект, который хранит набор значений во внутреннем защищенном хранилище. Например вот так:

Как же организовать итерацию по такому объекту, у которого нет публичных свойств? И как вообще организовать итерацию по какому-то собственному нестандартному алгоритму?

Интерфейс Iterator

Для реализации собственных алгоритмов итерации PHP (а точнее SPL) предоставляет специальный интерфейс Iterator, состоящий из пяти методов:

Ваш класс должен реализовать эти методы и тогда вы получите возможность итерировать объекты этого класса с помощью цикла foreach в соответствии с реализованным алгоритмом.

N.B. «Указатель», который упоминается здесь в описании методов интерфейса Iterator — чистая абстракция, в отличие от реально существующего внутреннего указателя массивов. Только от вас зависит, как именно вы реализуете эту абстракцию, важен только результат — например последовательный вызов методов rewind() и current() обязан вернуть значение первого элемента.

Traversable и IteratorAggregate

Строго говоря, итерироваться с помощью foreach нам позволяет интерфейс Traversable, а Iterator является его наследником. Особенность Traversable заключается в том, что его нельзя реализовать напрямую (этакий «абстрактный интерфейс») и пользоваться в своих приложениях нужно всё-таки интерфейсом Iterator или его «младшим братом» IteratorAggregate. О нём и поговорим.

В SPL включено несколько встроенных классов итераторов, которые позволяют вам обернуть в объект-итератор некую другую сущность, например массив:

Список таких готовых обёрток-итераторов довольно велик и включает в себя такие небесполезные классы как DirectoryIterator (итерирует по списку файлов в заданной директории), RecursiveArrayIterator (рекурсивный обход вложенных массивов), FilterIterator (обход с отбрасыванием нежелательных значений) и другие, опять же десятки их.

Использование готовых итераторов и интерфейса IteratorAggregate позволяет нам значительно упростить создание собственных классов-итераторов. Так, весьма длинный класс под спойлером выше, может быть сокращен примерно до такого:

— результат будет таким же, как и при собственноручной реализации интерфейса Iterator.

А генераторы?

Ну разумеется. Мы же их используем через foreach!

Впрочем, генераторы — это тема отдельной статьи. Пока же достаточно сказать, что в механизме генераторов нет ничего волшебного — для итерации используется всё тот же интерфейс Iterator. За исключением одного «но» — генератор нельзя «перемотать на начало», если итерация уже началась, то вызов метода rewind() выбросит исключение.

Тип iterable

До PHP 7.1 складывалась странная картина. С одной стороны стояли итерируемые объекты, реализующие Traversable через Iterator или IteratorAggregate. На этой же стороне были генераторы, как использующие тот же механизм. А на другой стороне — массивы и «нативная» итерация по видимым свойствам объектов. Фактически существовали два типа итерируемых сущностей, имеющих идентичное поведение, но не имеющих ничего общего.

В 7.1, наконец, эта нелогичность была устранена и у нас появился очередной «псевдотип» (а точнее кастомный тип) «iterable».

Когда однажды мы дождемся появления в PHP оператора type, определение типа iterable можно будет записать так:

Данный тип объединяет в себе массивы и всех наследников Traversable и обозначает тип значений, по которым можно итерироваться с помощью foreach:

И что же получается?

Получается вот такая диаграмма типов:

Стоит отметить, что объекты, допускающие нативную итерацию по своим видимым свойствам («просто object» тип), в тип iterable всё-так не вошли. Впрочем, практическая ценность итерации по таким объектам не особо велика, так что нет повода расстраиваться…

Источник

Циклы и итерации

Вы можете представить цикл в виде компьютеризированной версии игры, где вы говорите кому-то сделать X шагов в одном направлении, затем Y шагов в другом; для примера, идея игры «Иди 5 шагов на восток» может быть выражена в виде цикла:

Существует множество различных видов циклов, но все они по сути делают тоже самое: повторяют какое-либо действие несколько раз (не забывайте про нулевой раз повторения, отсчёт в массиве начинается с 0). Различные по строению циклы предлагают разные способы для определения начала и окончания цикла. Для различных задач программирования существуют свои операторы цикла, с помощью которых они решаются намного проще.

Операторы предназначенные для организации циклов в JavaScript:

Цикл for

Цикл for повторяет действия, пока не произойдёт какое-либо специальное событие завершения цикла. Оператор for в JavaScript аналогичен оператору for в Java и C. Объявление оператора for выглядит следующим образом:

При его выполнении происходит следующее:

Пример

Цикл do. while

Цикл do. while повторяется пока заданное условие истинно. Оператор do. while имеет вид:

Пример

В следующем примере, цикл do выполнится минимум 1 раз и запускается снова, пока i меньше 5.

Цикл while

Цикл while выполняет выражения пока условие истинно. Выглядит он так:

Если условие становится ложным, выражения в цикле перестают выполняться и управление переходит к выражению после цикла.

Пример 1

Следующий цикл while работает, пока n меньше трёх:

После третьего прохода, условие n становится ложным, поэтому цикл прерывается.

Пример 2

Избегайте бесконечных циклов. Убедитесь, что условие цикла в итоге станет ложным; иначе, цикл никогда не прервётся. Выражения в следующем цикле while будут выполняться вечно, т.к. условие никогда не станет ложным:

Метка (label)

Синтаксис метки следующий:

Значение метки может быть любым корректным JavaScript идентификатором, не являющимся зарезервированным словом. Оператор , указанный вами после метки может быть любым выражением.

Пример

break

Синтаксис оператора может быть таким:

Первая форма синтаксиса прерывает цикл совсем или переключает управление; вторая прерывает специально обозначенное выражение.

Пример 1

Пример 2: Прерывание метки

continue

Синтаксис continue может выглядеть так:

Пример 1

Пример 2

for. in

Оператор for. in проходит по всем перечислимым свойствам объекта. JavaScript выполнит указанные выражения для каждого отдельного свойства. Цикл for. in выглядит так:

Пример

Следующая функция берёт своим аргументом объект и его имя. Затем проходит по всем свойствам объекта и возвращает строку, которая содержит имена свойств и их значения.

Пример №2

Также, по ключу можно выводить значение:

Массивы

Пример

for. of

Источник

Итерация (программирование)

Когда какое-то действие необходимо повторить большое количество раз, в программировании используются циклы. Например, нужно вывести 200 раз на экран текст «Hello, World!». Вместо двухсоткратного повторения одной и той же команды вывода текста часто создается цикл, который повторяется 200 раз и 200 раз выполняет то, что написано в теле цикла.

Связанные понятия

В статистике метод оценки с помощью апостериорного максимума (MAP) тесно связан с методом максимального правдоподобия (ML), но дополнительно при оптимизации использует априорное распределение величины, которую оценивает.

Упоминания в литературе

Связанные понятия (продолжение)

Парсер (англ. parser; от parse – анализ, разбор) или синтаксический анализатор — часть программы, преобразующей входные данные (как правило, текст) в структурированный формат. Парсер выполняет синтаксический анализ текста.

Хеш-деревом, деревом Меркла (англ. Merkle tree) называют полное двоичное дерево, в листовые вершины которого помещены хеши от блоков данных, а внутренние вершины содержат хеши от сложения значений в дочерних вершинах. Корневой узел дерева содержит хеш от всего набора данных, то есть хеш-дерево является однонаправленной хеш-функцией. Дерево Меркла применяется для эффективного хранения транзакций в блокчейне криптовалют (например, в Bitcoin’е, Ethereum’е). Оно позволяет получить «отпечаток» всех транзакций.

В программировании, ассемблерной вставкой называют возможность компилятора встраивать низкоуровневый код, написанный на ассемблере, в программу, написанную на языке высокого уровня, например, Си или Ada. Использование ассемблерных вставок может преследовать следующие цели.

Источник