授業/C言語基礎/数当てゲーム のバックアップ(No.4)

• バックアップ一覧
• 差分 を表示
• 現在との差分 を表示
• ソース を表示
• 授業/C言語基礎/数当てゲーム へ行く。
  • 1 (2015-11-04 (水) 18:47:19)
  • 2 (2015-11-04 (水) 19:40:13)
  • 3 (2015-11-05 (木) 01:31:59)
  • 4 (2015-11-05 (木) 09:27:39)
  • 5 (2015-11-05 (木) 15:06:39)
  • 6 (2015-11-06 (金) 06:30:42)

---

数当てゲーム †

これまでに勉強したことを使って、次のような簡単な数当てゲームを作ります。

 コンピューターがある数を一つ決め、プレイヤーがその数を当てます。
 コンピューターは、プレイヤーが答えた数が正解よりも大きいか小さいかだけを教えます。

実行結果をイメージする †

プログラムを作るときは、まず、プログラムの実行結果をイメージします。

このプログラムを実行すると、まずはじめに、コンピューターが正解の数を決めます。 とりあえず、正解の数を33として話を進めます。

次に、コンピューターが、プレイヤーに数の入力を要求します。 入力を要求するメッセージは次のような感じにしましょう。

整数を入力してください:

ここで、プレイヤーが99と入力したとすると、99は正解の33より大きいので、「大きすぎる」というメッセージを出力し、もう一度、プレイヤーに入力を要求するメッセージを表示します。

整数を入力してください:
99
大きすぎます
整数を入力してください:

今度は、プレイヤーが11と入力したとすると、11は正解の33より小さいので、「小さすぎる」というメッセージを出力し、もう一度、プレイヤーに入力を要求するメッセージを表示します。

整数を入力してください:
99
大きすぎます
整数を入力してください:
11
小さすぎます
整数を入力してください:

プレイヤーが正解を入力すると、「正解」というメッセージを出力し、プログラムを終了します。

整数を入力してください:
99
大きすぎます
整数を入力してください:
11
小さすぎます
整数を入力してください:
33
正解!

このように、実行結果をイメージすることで、プログラムの中で、どんな処理が行われるのか、どんな処理が繰り返されるのかが、ある程度わかります。

フローチャートを作る †

次に、イメージした実行結果になるように、プログラムのフローチャート（またはアルゴリズム）を考えます。

このプログラムは、二つの部分に分けることができます。

1. コンピューターがある数（正解）を一つ決める
2. プレイヤーが答える

最初の、コンピューターがある数（正解）を一つ決めるところは、計算ゲームと同じように、乱数を使えばできます。 乱数の使い方がわからない場合は、自分で正解の値を決めてもかまいません。

その次の、プレイヤーが答えるところは、これまでに勉強した制御構造（条件分岐と繰り返し）を組み合わせて作ります。

この部分の中心は、ユーザーが答えて、それが正解よりも大きいか小さいかを教えるというものですから、キーボードからの入力と条件分岐を組み合わせると、次のようになります。

1. scanf関数でキーボードから入力する
2. if文で入力された数と正解を比べる
   • 入力された数が正解よりも大きいならば、「大きすぎる」と表示する
   • 入力された数が正解よりも小さいならば、「小さすぎる」と表示する

これを、正解が入力されるまで繰り返します。

この流れを、そのままフローチャートにすると、次のようになります。

ところが、これだと、繰り返しの部分がC言語の繰り返し処理のフローチャートと対応していないので、プログラムとして書きにくいです。

そこで、繰り返しの文をC言語の繰り返し処理のフローチャートに対応するように、フローチャートを書き直します。

プログラムを作る †

フローチャートができたら、プログラムを作ります。

乱数を使って正解の数を決める部分だけを作ると、次のようになります。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
  int r;

  srand((unsigned int) time(NULL));  // 乱数のシード
  r = rand() % 100 + 1;

  return 0;
}

ここでは、正解の数は、1から100までの整数としています。 rand関数、srand関数、time関数の使い方については、計算ゲームを復習しましょう。 （ここで、一度コンパイルして、エラーがないか確認します。）

次に、その後の繰り返し処理を形だけ作ります。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
  int r;

  srand((unsigned int) time(NULL));  // 乱数のシード
  r = rand() % 100 + 1;

  while (1) {


  }
  printf("正解!\n");

  return 0;
}

while文の繰り返し条件が1になっているのは、コンパイル時にエラーにならないようにするためです。 条件は後で作り直します。 忘れないように注意しましょう。 （ここで、もう一度コンパイルして、エラーがないか確認します。）

while文の形ができたら、先に、繰り返し処理の中を考えましょう。 繰り返し処理の中だけを考えると、次の3つの処理が必要になります。

1. プレイヤーに入力を要求するprintf関数
2. プレイヤーの答をキーボードから入力するscanf関数
3. 大きいか小さいかを判定するif文

したがって、繰り返し処理の中は、次のようになります。

  printf("1から100までの整数を入力してください:\n");
  scanf("%d", &a);
  if (a > r) {
    printf("大きすぎます\n");
  } else if (a < r) {
    printf("小さすぎます\n");
  }

ここで、a はプレイヤーが入力した数を記憶しておくための変数です。

そこで、これをwhile文の波括弧 { } の中にいれて、新しく登場した変数 a の宣言を追加します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
  int r, a;

  srand((unsigned int) time(NULL));  // 乱数のシード
  r = rand() % 100 + 1;

  while (1) {
    printf("1から100までの整数を入力してください:\n");
    scanf("%d", &a);
    if (a > r) {
      printf("大きすぎます\n");
    } else if (a < r) {
      printf("小さすぎます\n");
    }
  }
  printf("正解!\n");

  return 0;
}

（ここで、もう一度コンパイルして、エラーがないか確認します。）

正解でない間、繰り返すので、繰り返し条件は「a と r が等しくない」という式になります。 また、最初は、繰り返し条件を必ず満たすようにしなければならないので、a の値を1から100まででない値に初期化します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
  int r, a;

  srand((unsigned int) time(NULL));  // 乱数のシード
  r = rand() % 100 + 1;

  a = -1;
  while (a != r) {
    printf("1から100までの整数を入力してください:\n");
    scanf("%d", &a);
    if (a > r) {
      printf("大きすぎます\n");
    } else if (a < r) {
      printf("小さすぎます\n");
    }
  }
  printf("正解!\n");

  return 0;
}

これで完成です（プログラム1）。

プログラムができたら、コンパイルして、エラーを直します。 途中で何度かコンパイルしてそのたびにエラーを直しておくと、一度にたくさんのエラーがでないのでエラーを直しやすいです。

演習1 †

プログラム1を作成し、実行結果を確認せよ。

テスト †

プログラムが完成したら、何度か実行して設計図（フローチャート）と同じ動きをするかどうかを確認します。 これをテストといいます。

テストのやり方はいくつかありますが、その中に、ブラックボックス・テストとホワイトボックス・テストがあります。

ブラックボックス・テストは、プログラムの中身をわからないものと考えて、仕様に決められたとおりの動きをするかどうかを確認します。

まず初めに、コンピューターがきちんと問題を生成できているかどうかを確認します。 そのため、乱数を生成した後にprintf関数を置いて、生成された数を表示して確認します。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
  int r, a;
  int i;  // テスト用

  srand((unsigned int) time(NULL));  // 乱数のシード

  // テスト用
  for (i = 1; i <= 1000; i++) {
    r = rand() % 100 + 1;
    printf("# r = %d\n", r);
    if (r < 1 || r > 100) { exit(1); }
  }

  /*
  r = rand() % 100 + 1;
  */

  a = -1;
  while (a != r) {
    printf("1から100までの整数を入力してください:\n");
    scanf("%d", &a);
    if (a > r) {
      printf("大きすぎます\n");
    } else if (a < r) {
      printf("小さすぎます\n");
    }
  }
  printf("正解!\n");

  return 0;
}

printf関数の直後に、プログラムの実行を終了するexit関数を置いています。 これは、効率良くテストを行うためです。

これを何度か実行し、生成される数が1から100までに収まっていることを確認します。

コンピューターがきちんと問題を生成できていることを確認できたら、次に、プレイヤーの答を正しく判定できるかどうかを確認します。

そのため、正解を真ん中くらいの適当な数に固定します。 ここでは、実行結果をイメージするときに使った33とします。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main(void) {
  int r, a;

  srand((unsigned int) time(NULL));  // 乱数のシード
  r = rand() % 100 + 1;
  r = 33;  // テスト用

  a = -1;
  while (a != r) {
    printf("1から100までの整数を入力してください:\n");
    scanf("%d", &a);
    if (a > r) {
      printf("大きすぎます\n");
    } else if (a < r) {
      printf("小さすぎます\n");
    }
  }
  printf("正解!\n");

  return 0;
}

問題作成の確認用に追加したprintf関数とexit関数を削除し、その代わりに、問題を33に固定する命令文を追加します。

ブラックボックス・テストを行うときにテスト・ケースを作成する方法として、同値分割法と境界値分析があります。

同値分割法では、入力データを仕様に基づいてグループに分割します。

ここでは、正解よりも大きい数、正解よりも小さい数、正解と同じ数という3つグループが考えられます。 そこで、正解よりも大きい数の代表として99、正解よりも小さい数の代表として11、正解と同じ数（の代表）として33を選び、これらをテスト・ケースとします。

テスト・ケースを選んだら、テスト・ケースを順番に入力し、実行結果を確認します。