While: বারবার করার ধারণা

Bob-এর rocket game-এ একটা countdown লাগবে: 3, 2, 1, liftoff। ও চারটা printf লাইন লেখে, আর কাজ হয়ে যায়।

তারপর designer বলে, countdown শুরু হবে 100 থেকে। Bob 101টা লাইন লিখতে চায় না, আর লেখা উচিতও না। একটাই কাজ, "সংখ্যাটা ছাপো, তারপর এক কমাও", বারবার চলতে হবে।

Loop হলো code-এর এমন একটা অংশ, যেটা একটা condition যতক্ষণ অনুমতি দেয় ততক্ষণ বারবার চলে। Computer একই কাজ বারবার করতে কখনো বিরক্ত হয় না, আর ওর কাজে লাগার আসল কারণই এটা।

while: একই block, বারবার

while loop একটা condition পরীক্ষা করে। সত্য হলে block-টা একবার চালায়, তারপর ফিরে গিয়ে আবার পরীক্ষা করে। যেবার প্রথম মিথ্যা পায়, সেবারই থামে।

while (condition) {
    statements
}

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int n = 3;

    while (n > 0) {
        printf("%d\n", n);
        n--;
    }
    printf("liftoff\n");
    return 0;
}

3
2
1
liftoff

3-কে 100 করে দাও, program পুরো countdown ছাপবে। আর একটা লাইনও বদলাতে হয় না।

তার মানে while হলো এমন একটা if, যেটা প্রতিটা pass-এর পরে নিজের পরীক্ষায় ফিরে যায়। উত্তর "না" হওয়া পর্যন্ত body চলতেই থাকে।

চালানোর আগে table দিয়ে loop trace করো

একই লাইন অনেকবার চলে, তাই loop একবার চোখ বুলিয়ে পড়া কঠিন। প্রতিটা pass-এর জন্য এক সারি রেখে একটা trace table বানাও (Module 5): পরীক্ষার সময় variable-গুলোর মান, উত্তর, আর body কী করল।

সারিগুলো গোনো। Body চলেছে 3 বার, কিন্তু পরীক্ষা হয়েছে 4 বার। শেষ পরীক্ষাটা, যেটা মিথ্যা বলে, সেটাই loop শেষ করে।

রঙিন তীরটা হলো back edge: body-র শেষ থেকে পরীক্ষায় ফিরে যাওয়ার লাফ। if-এর এমন কিছু নেই, আর সিদ্ধান্ত আর loop-এর মধ্যে পুরো পার্থক্যটা এই তীরেই।

তাই loop চালানোর আগে কাগজে table-টা ভরে ফেলো। শেষ সারিটা যদি কখনো না আসে, loop-ও কখনো শেষ হবে না।

শুরু, condition আর step: প্রতিটা loop-এর তিনটা অংশ

যে loop শেষ হয়, তার তিনটা অংশ থাকে। শুরু variable-কে প্রথম মান দেয়। Condition ঠিক করে আরেকটা pass চলবে কি না। Step variable-টা বদলায়, যাতে condition একসময় মিথ্যা হতে পারে।

ফাঁকা বন্ধনী প্রতিটা command line-এ error, Playground-সহ: error: expected expression before ')' token।

শূন্য pass-এর ব্যাপারটা খেয়াল করো। while প্রথম pass-এর আগেই পরীক্ষা করে, তাই ওর body হয়তো একবারও চলবে না। Lesson 3-এ এমন একটা loop আসছে, যেটা অন্তত একবার চলবেই।

তাই loop উল্টাপাল্টা করলে তিনটা অংশ ক্রমে মিলিয়ে দেখো। Condition কি কখনো মিথ্যা হতে পারে, আর step কি ওদিকেই এগোয়?

Bob-এর যে timer কখনো থামে না

Bob রান্নাঘরের জন্য একটা timer লেখে। 5 সেকেন্ড থেকে উল্টো দিকে গুনবে, তারপর beep দেবে। তাড়াহুড়ায় step-টা ও ভুল লেখে।

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int seconds = 5;

    while (seconds > 0) {
        seconds - 1;
    }
    printf("beep\n");
    return 0;
}

seconds - 1; লাইনটা 4 হিসাব করে, তারপর ফেলে দেয়, তাই seconds থেকে যায় 5। Loop-টার আসলে কোনো step নেই।

Playground-এ কিছুই আসে না। 10 সেকেন্ড পরে (free বা sign in না করা learner-এর limit) Playground program-টা থামিয়ে দেয়। Status badge-এ লেখা ওঠে টাইম লিমিট পার হয়েছে, আর কোনো output নেই, beep-ও না।

Judge, মানে যে program hidden test দিয়ে problem গ্রেড করে, সে-ও একই নাম দেয়। সাধারণত প্রতিটা test-এ 1 সেকেন্ড সময় দেয়। Judge যখন বলে Time limit exceeded, তখন আগে সন্দেহ করো এমন একটা step-কে, যেটা মিথ্যার দিকে কখনো এগোয় না।

Playground Bob-এর timer চুপচাপ compile করে। নিজের মেশিনে GCC 12-এর gcc -Wall বলে warning: statement with no effect [-Wunused-value]। ঠিক করতে লেখো seconds--;।

তার মানে step-কে নিজের ফল জমা রাখতেই হবে। যে হিসাব কোথাও যায় না, সেটা step না।

Sentinel-এ থামো: 0 আসা পর্যন্ত পড়তে থাকো

Maria-র till দাম পড়তে থাকে, আর ঝুড়ি খালি হলে cashier 0 টাইপ করে। ওই 0-এর মতো মান, যেটা "data" না বুঝিয়ে "থামো" বোঝায়, তাকে বলে sentinel।

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int price = 0;
    int item = 0;

    while (scanf("%d", &price) == 1 && price != 0) {
        item++;
        printf("item %d: %d\n", item, price);
    }
    printf("%d items\n", item);
    return 0;
}

item 1: 120
item 2: 45
item 3: 300
3 items

ওই output-টা 120 45 300 0 99 input-এর জন্য। 0-টা sentinel, আর তার পরের 99 কখনো পড়াই হয় না।

Condition-টা ক্রমে দুইটা কাজ করে। আগে scanf একটা সংখ্যা পড়ে, আর 1 ফেরত দিতে হয়। তারপরই শুধু price != 0 চলে, কারণ বাঁ দিক মিথ্যা হলে && ডান দিকটা বাদ দেয় (Module 4)।

Sentinel-টা পড়া হয়, পরীক্ষায় আটকে যায়, আর body পর্যন্ত পৌঁছায়ই না। এজন্যই "3 items" 0-টাকে গোনে না।

তাই sentinel loop থামায়, কিন্তু কখনো data হিসেবে কাজে লাগে না। পড়াটা আর sentinel-এর পরীক্ষা একই condition-এ রাখো।

Input শেষ হওয়া পর্যন্ত পড়ো

অনেক judge problem-এ কোনো sentinel থাকে না। ওরা বলে "সংখ্যাগুলো আসবে, input-এর শেষ পর্যন্ত", কয়টা আসবে সেটা কখনো বলে না। এর জন্য লাগে সেই pattern, যেটার কথা Module 3 দিয়ে রেখেছিল।

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int mark = 0;
    int passed = 0;

    while (scanf("%d", &mark) == 1) {
        if (mark >= 40) {
            passed++;
        }
    }
    printf("%d passed\n", passed);
    return 0;
}

3 passed

ওই output-টা এমন input-এর জন্য: এক লাইনে 72 35 90, পরের লাইনে 40 12। scanf space আর নতুন লাইন দুইটাই একইভাবে টপকে যায়, তাই input কীভাবে সাজানো সেটা কোনো ব্যাপার না।

কয়টা মার্ক আসছে, Alice-এর program জানে না। পড়া যতক্ষণ কাজ করে, ও পড়তে থাকে। 12-এর পরে scanf আর কিছু পায় না, আর ফেরত দেয় EOF, মানে -1 (Module 3, lesson 5)। -1 তো 1 না, তাই loop শেষ।

Playground-এ input-এর শেষ মানে সোজা input box-এ তুমি যা লিখেছ তার শেষ। Judge-এর test file-ও একইভাবে শেষ হয়। নিজের computer-এর terminal-এ Linux আর macOS-এ চাপো Ctrl+D, Windows-এ Ctrl+Z তারপর Enter।

Input box ফাঁকা থাকলে body একবারও চলে না, আর program ছাপে 0 passed। কোনো মার্ক না থাকলে ঠিক উত্তর এটাই।

তাই while (scanf("%d", &x) == 1) মানে "যতগুলো সংখ্যা আছে, প্রতিটার জন্য"। সংখ্যা না এমন প্রথম জিনিসটা পেলেও এটা থামে।

এখন পর্যন্ত সেরাটা রাখো, শুরু প্রথম মান থেকে

Zara প্রতিদিন সকালে তাপমাত্রা লিখে রাখে, আর সবচেয়ে ঠান্ডাটা জানতে চায়। একটা loop এখন পর্যন্ত সেরা উত্তরটা একটা variable-এ রাখতে পারে, আর প্রতিটা pass-এ দরকার হলে সেটা বদলাতে পারে।

ওর input শুরু হয় দিনের সংখ্যা দিয়ে। প্রথম মাপটাই হয় এখন পর্যন্ত সবচেয়ে ঠান্ডা, কারণ ওই মুহূর্তে ওটাই একমাত্র মাপ।

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int days = 0;
    int t = 0;
    int coldest = 0;
    int day = 1;

    scanf("%d", &days);
    scanf("%d", &t);
    coldest = t;
    while (day < days) {
        scanf("%d", &t);
        if (t < coldest) {
            coldest = t;
        }
        day++;
    }
    printf("coldest: %d\n", coldest);
    return 0;
}

coldest: 12

ওই output-টা এমন input-এর জন্য: 4, তারপর 18 12 25 14। এখানে day গোনে কয়টা মাপ নেওয়া হয়ে গেছে, আর অন্তত একটা দিন সব সময় থাকে।

coldest-কে 0 থেকে শুরু করলে কী হতো? শূন্যের উপরের কোনো সকাল ওকে হারাতে পারত না, আর এই input-এ ছাপা হতো 0, যে তাপমাত্রা কেউ মাপেইনি।

তাই এখন পর্যন্ত সেরা রাখার variable শুরু হয় একটা আসল মান থেকে, প্রথম পড়া মানটা থেকে। তাহলে উত্তর সব সময় input-গুলোরই একটা।

প্রতিটা loop body-তে brace

Module 5 প্রতিটা if body-তে brace দিয়েছিল, loop-ও একই নিয়ম মানে। Brace ছাড়া একটা while-এর ভাগে পড়ে ঠিক একটা statement।

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int n = 3;

    while (n > 0)
        printf("%d\n", n);
        n--;
    return 0;
}

Compiler loop-এর ভিতরে একটাই লাইন দেখে, printf, তাই program বারবার 3 ছাপতে থাকে। Playground চুপ। নিজের মেশিনের gcc -Wall বলে warning: this 'while' clause does not guard... [-Wmisleading-indentation]।

তাই এই track-এ প্রতিটা loop body-তে brace থাকে, এক লাইনের body-তেও। Body কোথায় শেষ, C-কে সেটা বলে brace, space না।

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int p = 1;

    while (p < 100) {
        printf("%d\n", p);
        p = p * 2;
    }
    return 0;
}

1
2
4
8
16
32
64

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int goal = 0;
    int weekly = 0;
    int saved = 0;
    int weeks = 0;

    scanf("%d %d", &goal, &weekly);
    while (saved < goal) {
        saved = saved + weekly;
        weeks++;
    }
    printf("%d weeks, %d saved\n", weeks, saved);
    return 0;
}

7 weeks, 1050 saved

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int x = 0;
    int even = 0;
    int odd = 0;

    while (scanf("%d", &x) == 1) {
        if (x % 2 == 0) {
            even++;
        } else {
            odd++;
        }
    }
    printf("even %d\n", even);
    printf("odd %d\n", odd);
    return 0;
}

even 3
odd 2

while (scanf("%d", &x)) {
    printf("%d\n", x);
}

scanf("%d", &price);
while (price != 0) {
    printf("item: %d\n", price);
    scanf("%d", &price);
}

while (n > 0);
{
    printf("%d\n", n);
    n--;
}

int coldest = 0;
while (day < days) {
    scanf("%d", &t);
    if (t < coldest) {
        coldest = t;
    }
    day++;
}

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int n = 3;

    while (n --> 0) {
        printf("%d\n", n);
    }
    printf("after the loop, n is %d\n", n);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int n = 0;
    scanf("%d", &n);

    /* Start, condition, step: one loop, one number per line. */

    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int price = 0;
    int total = 0;

    while (scanf("%d", &price) == 1 && price != 0) {
        /* Add this price to the total. */
    }

    /* Print the total. */

    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int x = 0;
    int count = 0;

    while (scanf("%d", &x) == 1) {
        /* One more reading. */
    }

    /* Print the count. An empty log must still print a number. */

    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int x = 0;

    while (scanf("%d", &x) == 1) {
        /* Keep the best score so far. What is it before any score arrives? */
    }

    /* Print the best score, or empty if nothing was read. */

    return 0;
}

এরপর for শুরু, condition আর step তিনটাকেই এক লাইনে বসায়, আর Bob চেষ্টা করে 1 থেকে 10 ছাপতে।