5.2 반복문(Looping)

Prerequisite

  • 프로그램 또는 알고리즘 구현 시 특정 문장 또는 표현을 반복해야만 하는 상황이 발생
  • 특히 시뮬레이션 시 반복문은 거의 필수적임
  • 반복문을 통해 코딩의 효율을 극대화 할 수 있음
  • 반복문은 특정 변수의 값을 갱신(update) 하기 위해 주로 사용
x <- x + 1 # 현재 값에 1을 더해서 x를 새로운 값으로 update

  • 통상적으로 특정 변수의 값을 갱신하기 위해 변수 값을 초기화(initialize)
x <- 0 # x 변수 초기화
x <- x + 1

  • 몇 번 반복이라는 정의가 없는 상태에서 특정 조건이 거짓(FALSE)이 될 때 까지 계속 반복

5.2.1 repeat 구문

repeat 표현식

  • repeat 다음에 오는 표현식을 무한 반복(infinite loop)
repeat print("무한 루프에 걸림...ESC 키 누르시오!!")

[1] "무한 루프에 걸림...ESC 키 누르시오!!"
[1] "무한 루프에 걸림...ESC 키 누르시오!!"
[1] "무한 루프에 걸림...ESC 키 누르시오!!"
[1] "무한 루프에 걸림...ESC 키 누르시오!!"
[1] "무한 루프에 걸림...ESC 키 누르시오!!"
...
...
  • 특정 작업에 대해 블록을 지정(중괄호)하고 블록 안에 표현 가능
  • 일반적으로 특정 조건(if (조건) break)을 두어 무한루프에서 탈출
  • if 문의 조건은 언제 반복이 끝날 지를 제어하는 변수로 반복변수(iteration variable) 이라고도 함
  • 언제까지(until) 반복(repeat) \(\rightarrow\) REPEAT-UNTIL 구문으로 표현
repeat {
  표현식 1
  if (조건) break
  반복변수 update
}

REPEAT 구문 flow-chart

Figure 5.6: REPEAT 구문 flow-chart 

# REPEAT-UNTIL 예시 1
# 1:100 까지 합 계산 함수
tot <- 0; i <- 1 # 사용 변수 초기화 (update 변수)
repeat {
  tot <- tot + i
  if (i >= 100) break # i는 반복 변수
  i <- i + 1
}
tot
# check
sum(1:100)
[1] 5050
[1] 5050

  1. tot에 i를 더한 후 i 가 조건을 만족하는지 확인
  2. 조건에 부합하지 않으면 다음 문장 실행(i에 1을 증가 후 업데이트) 1. 의 작업을 반복(loop)
  3. i가 조건에 부합하면 반복 종료
# REPEAT 예시 2
# 1에서 20 사이 숫자 알아맞추기 게임
set.seed(1)
n <- 20
number <- sample(1:n, size = 1)
cat("1에서 ", n, "까지 숫자 알아 맞추기", sep = "")
repeat {
  guess <- readline("어떤 숫자를 생각하시나요? (종료: q 입력) ")
  if (guess == "q") {
    cat("재미가 없나봐요.\n")
    break
  } else if (as.numeric(guess) == number) {
    cat("천재인데요?ㅋㅋㅋ")
    break
  }
  # 틀리면 계속 반복
}

  1. guess에 readline() 으로부터 값 입력
  2. guess 값이 q 이면 종료
  3. guess 값이 number 와 일치하면 종료
  4. 2.와 3. 조건에 부합하지 않으면 guess 값을 반복적으로 입력
어떤 숫자를 생각하시나요? (종료: q 입력) 1
어떤 숫자를 생각하시나요? (종료: q 입력) 2
어떤 숫자를 생각하시나요? (종료: q 입력) 3
천재인데요?ㅋㅋㅋ

5.2.2 while 구문

while (조건) 표현식 ...

  • while에 지정된 조건이 참이면 계속해서 반복
  • repeat는 반복이 처음부터 시작되는 반면, while 문은 조건을 먼저 평가한 후 반복이 시작됨.
  • while (FALSE)인 경우 루프 본문 코드가 실행되지 않음
  • while (TRUE)는 repeat 구문과 동일
  • while문 의 일반적 형태
while (조건) {
  표현식 1
  반복변수 update
}

WHILE 구문 flow-chart

Figure 5.7: WHILE 구문 flow-chart 

# WHILE 구문 예시 1
# 1:100 까지 합 계산 함수
tot <- 0; i <- 1 # 사용 변수 초기화 (update 변수)
while (i <= 100) {
  tot <- tot + i
  i <- i + 1
}
tot
[1] 5050

  1. 초기값 i가 조건 i <= 100 인지 확인
  2. 참인 경우 tot + i를 통해 tot을 업데이트 한 다음 i를 1만큼 증가
  3. 만약 i에 대한 조건 평가 결과가 거짓이면 while 구문을 빠져나감
# while 문 조건이 TRUE 인 경우
tot <- 0; i <- 1 # 사용 변수 초기화 (update 변수)
while (TRUE) {
  tot <- tot + i
  if (i >= 100) break
  i <- i + 1
}
tot
[1] 5050

  1. while 의 조건이 참이기 때문에 무한 반복
  2. 단 i가 100과 같거나 클 경우 구문 탈출
  3. 그 전 까지는 tot와 i를 갱신
# WHILE 구문 예시 2
# 문자열 벡터에서 특정 문자열의 인덱스를 반환
txtvec <- c("R", "package", "flow-control", "while", "if", "for", "repeat")
found <- FALSE
i <- 1

word <- readline("검색할 텍스트: ")
while (!found & i <= length(txtvec)) {
  if (txtvec[i] == word) {
    found <- TRUE
    break
  }
  cat(i, " 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.\n", sep="")
  i <- i + 1
}

if (found) {
  cat(i, " 번째 위치에 ", word, "를 찾았습니다.", sep = "")
} else {
  cat(word, " 단어는 해당 문자열 벡터에 존재하지 않습니다.\n", sep = "")
}

  1. found = FALSE, i = 1을 초기값으로 입력
  2. readline()으로 입력한 텍스트를 word에 저장
  3. found 가 참이고 i가 텍스트 벡터의 길이 값과 같을 때 까지 다음 구문 반복
  4. txtvec 각 원소와 word 값이 같은지 확인
while 입력 결과
1 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.
2 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.
3 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.
4 번째 위치에  while 를 찾았습니다.

temp 입력 결과
1 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.
2 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.
3 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.
4 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.
5 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.
6 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.
7 번째 위치에 해당 단어가 존재하지 않습니다.
temp 단어는 해당 문자열 벡터에 존재하지 않습니다.
  • repeat, while과 같이 반복의 횟수가 지정되지 않는 반목구문을 불확정 반복문(indefinite loop)이라고 함.
  • 다음에 배울 for 구문은 위 두 반복문과는 다르게 반복의 범위를 명확히 지정하기 때문에 확정 반복문(definite loop)라고 함.

5.2.3 for 구문

  • 가장 많이 사용되는 반복구문으로 일반적인 형태는 아래와 같음
for (반복변수 in sequence) {
  표현식 1
  ...
}

  • R에서 sequence는 특정 유형의 벡터이며, 반복변수에 sequence의 원소를 순차적으로 할당함
  • 반복변수는 for 반복문 안의 표현식 1에서 사용됨
FOR 구문 flow-chart

Figure 5.8: FOR 구문 flow-chart 

#for 문 예시 1
student <- read.table("dataset/students.txt", sep = "\t", header = TRUE)
student_name <- student$name
for (s in student_name) {
  cat(s, "학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^\n")
}
송은철 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
윤지호 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
노자홍 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
박경민 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
윤지우 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
장민영 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
권혁제 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
김요한 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
김진현 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
박종현 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
신지성 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
오정우 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
이명헌 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
전지원 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
조현모 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
최소미 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
김선재 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
김지윤 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
장유진 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
김하진 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
김민서 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
김준섭 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
남현준 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
채승훈 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
강현지 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
권사랑 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
김민선 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
김민영 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
박승원 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
박우담 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
소아영 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
안성재 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
이다빈 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
이연하 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
정진경 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
조은아 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
최보경 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
한민형 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^
황연지 학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^

  1. student_name의 첫 번째 원소를 s에 할당
  2. for 구문 안에 표현 실행
  3. student_name의 마지막 원소까지 반복
# 위 예시와 동일한 표현
## 인덱싱을 사용
for (i in 1:length(student_name)) {
  cat(student_name[i], "학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^\n")
}

## sequence를 만드는 함수 seq_along() 사용

for (i in seq_along(student_name)) {
  cat(student_name[i], "학생!! R을 배우면 통계가 쉬워져요!!^^\n")
}

  • for 구문 안에 for 문을 1개 이상 중첩 가능
## 2중 for 문 예시
set.seed(12345)
id <- sample(1:length(student_name), 5)
sel_student <- student_name[id]

for (i in seq_along(student_name)) {
  for (j in seq_along(sel_student)) {
    if (student_name[i] == sel_student[j]) {
      cat(sel_student[j], "님!! 당첨 축하 드립니다!!\n")
    }
  }
}
전지원 님!! 당첨 축하 드립니다!!
최소미 님!! 당첨 축하 드립니다!!
채승훈 님!! 당첨 축하 드립니다!!
권사랑 님!! 당첨 축하 드립니다!!
김민영 님!! 당첨 축하 드립니다!!

  • 불확정 반복문 학습 시 무한루프로부터 break를 통해 루프에서 탈출

  • 루프를 완전히 탈출하지 않고 현재 반복을 중지하고 그 다음 반복을 진행하고 싶을 경우 next 예약어를 사용

# 알파벳 e와 일치하는 경우에만 텍스트 메세지 출력
vec <- c("a","e", "e", "i", "o", "u", "e", "z")
word <- "e"
for (i in 1:length(vec)) {
  if (vec[i] != word) next
  cat(word, "가", i, "번 째 인덱스에 있네요!!\n")
}
e 가 2 번 째 인덱스에 있네요!!
e 가 3 번 째 인덱스에 있네요!!
e 가 7 번 째 인덱스에 있네요!!