Отдельный класс задач, который не обходится без циклов, называется агрегированием данных. К таким задачам относятся поиск максимального или минимального значения, суммы, среднего арифметического. В их случае результат зависит от всего набора данных. В этом уроке разберем, как агрегация применяется к числам и строкам.

Допустим, нам нужно найти сумму набора чисел. Реализуем функцию, которая складывает числа в указанном диапазоне, включая границы. Диапазон представляет собой ряд чисел от конкретного начала до определенного конца. Например, диапазон [1, 10] включает целые числа от одного до десяти.

<?php

sumNumbersFromRange(5, 7); // 5 + 6 + 7 = 18
sumNumbersFromRange(1, 2); // 1 + 2 = 3

// [1, 1] Диапазон с одинаковым началом и концом – тоже диапазон
// Он в себя включает ровно одно число – саму границу диапазона
sumNumbersFromRange(1, 1); // 1
sumNumbersFromRange(100, 100); // 100

Чтобы реализовать такой код, понадобится цикл, так как сложение чисел является итеративным процессом, то есть повторяется для каждого числа. Количество итераций зависит от размера диапазона. Вот код этой функции:

<?php

function sumNumbersFromRange(int $start, int $finish): int
{
    // Технически можно менять $start
    // Но входные аргументы нужно оставлять в исходном значении
    // Это сделает код проще для анализа
    $i = $start;
    $sum = 0; // Инициализация суммы

    while ($i <= $finish) { // Двигаемся до конца диапазона
        $sum = $sum + $i; // Считаем сумму для каждого числа
        $i = $i + 1; // Переходим к следующему числу в диапазоне
    }

    // Возвращаем получившийся результат
    return $sum;
}

Общая структура цикла здесь стандартна. В нем есть три компонента:

• Счетчик, который инициализируется начальным значением диапазона
• Сам цикл с условием остановки при достижении конца диапазона
• Изменение счетчика в конце тела цикла

Количество итераций в таком цикле равно $finish - $start + 1. То есть для диапазона от 5 до 7 – это 7 - 5 + 1, то есть три итерации.

Главные отличия от обычной обработки связаны с логикой вычислений результата. В задачах на агрегацию всегда есть какая-то переменная, которая хранит внутри себя результат работы цикла. В коде выше это $sum. На каждой итерации цикла происходит ее изменение, прибавление следующего числа в диапазоне: $sum = $sum + $i.

Весь процесс выглядит так:

<?php

// Для вызова sumNumbersFromRange(2, 5);
$sum = 0;
$sum = $sum + 2; // 2
$sum = $sum + 3; // 5
$sum = $sum + 4; // 9
$sum = $sum + 5; // 14
// 14 – результат сложения чисел в диапазоне [2, 5]

Наглядно процесс накопления суммы выглядит так:

sumNumbersFromRange(2, 5):

i=2: sum = 0 + 2 = 2
i=3: sum = 2 + 3 = 5
i=4: sum = 5 + 4 = 9
i=5: sum = 9 + 5 = 14
                    └── результат

У переменной $sum есть начальное значение, равное 0. Зачем вообще задавать значение? Любая повторяющаяся операция начинается с какого-то значения. Нельзя просто так объявить переменную и начать с ней работать внутри цикла. Это может приводить к ошибкам:

<?php

// начальное значение не задано
// PHP автоматически делает его равным NULL
$sum;

// первая итерация цикла
$sum = $sum + 2; // ?

В результате такого вызова внутри $sum окажется верный результат, но интерпретатор выведет предупреждение: PHP Warning: Undefined variable $sum. Оно возникает из-за попытки использовать неопределенную переменную. Значит какое-то значение все же нужно. Почему в коде выше выбран 0? Очень легко проверить, что все остальные варианты приведут к неверному результату. Если начальное значение будет равно 1, то результат получится на 1 больше, чем нужно.

В математике у каждой операции существует нейтральный элемент этой операции. Операция с этим элементом не изменяет то значение, над которым проводится операция:

• Ноль при сложении: любое число + ноль = само число
• Ноль при вычитании: любое число - ноль = само число
• Пустая строка при конкатенации: '' . 'string' будет 'string'

Поэтому если бы мы умножали, то вместо 0 использовали бы 1.

Реализуйте функцию calculateElectricityBill(), которая принимает количество израсходованных киловатт-часов и возвращает сумму счета за электричество.

В этом задании действует ступенчатый тариф. Первые 100 кВт⋅ч стоят по 5 рублей, следующие 100 кВт⋅ч стоят по 7 рублей, а все кВт⋅ч сверх 200 стоят по 10 рублей.

Пройдите расход с помощью цикла и постепенно накопите итоговую сумму.

<?php

calculateElectricityBill(80);  // 400
calculateElectricityBill(150); // 850
calculateElectricityBill(250); // 1700