授業/C言語基礎/for文のバックアップ(No.6)

同じ処理を繰り返し行う †

コンピューターは、同じ処理を繰り返し行うことが得意です。

次のようなプログラムを考えてみましょう。

 Hello World!と10回画面に表示する

これをそのままプログラムにすると、次のようになります。

  printf("Hello World!\n");
  printf("Hello World!\n");
  printf("Hello World!\n");
  printf("Hello World!\n");
  printf("Hello World!\n");
  printf("Hello World!\n");
  printf("Hello World!\n");
  printf("Hello World!\n");
  printf("Hello World!\n");
  printf("Hello World!\n");

全く同じ命令が10回繰り返されています。（コメント部分はコンパイル時に無視されます。）

for文は、このような同じ処理を繰り返し行うことができます。

for文は、次の形をしています。

  int i;
  for (i = 1; i <= 繰り返し回数; i++) {
    処理
  }

ここで、++ はインクリメント演算子です。後で詳しく説明します。

for文を使って上のプログラムを書くと、次のようになります（プログラム1）。

  int i;
  for (i = 1; i <= 10; i++) {
    printf("Hello World!\n");
  }

これを実行すると、次のようになります。

luna% a.out
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!
Hello World!

↑

演習1 †

プログラム1を作成し、実行結果を確認せよ。

↑

カウント変数 †

for文で使われている変数 i は、繰り返し回数をカウントするのに使われています。繰り返し回数をカウントしているので、カウント変数と呼ばれます。カウント変数の名前は、i でなくても構いません。

上のプログラムに、変数 i の値を出力する命令を追加します（プログラム2）。

  int i;
  for (i = 1; i <= 10; i++) {
    printf("%d\n", i);
    printf("Hello World!\n");
  }

これを実行すると、次のようになります。

luna% a.out
1
Hello World!
2
Hello World!
3
Hello World!
4
Hello World!
5
Hello World!
6
Hello World!
7
Hello World!
8
Hello World!
9
Hello World!
10
Hello World!

↑

演習2 †

プログラム1をプログラム2に変更し、実行結果を確認せよ。

↑

増分・減分演算子 †

for文の中で使われている ++ という演算子は、増分演算子（インクリメント演算子）といい、カウント変数 i の値を1増やす演算子です。

増分演算子と同じ仲間に、変数の値を1減らす減分演算子（デクリメント演算子）があります。

優先順位	演算子	使用例	意味
2	++	i++	iの値を1増やす
	++	++i	iの値を1増やす
	−−	i−−	iの値を1減らす
	−−	−−i	iの値を1減らす

演算子が変数の前についている場合（前置）と変数の後についている場合（後置）では意味が違いますが、後日詳しく勉強します。

↑

for文 †

上では、for文の形を次のように説明しました。

  int i;
  for (i = 1; i <= 繰り返し回数; i++) {
    処理
  }

正確に説明すると、for文は次の形をしています。

  for (初期化; 繰り返し条件; 更新処理) {
    処理
  }

if文と同じように、for文の波括弧 { } に含まれる命令文が0または1個のとき、この波括弧を省略することができます。

for文は、次のように実行されます。

「初期化」を行う
「繰り返し条件」を評価する
- 条件を満たしていれば、波括弧 { } の中の「処理」を行い、最後に「更新処理」を行う
- そうでなければ、for文の次の処理に移る
2へ戻る

したがって、カウント関数は1からでなく、0から始めることもできます。また、カウント関数を1ずつ増やすのではなく、2ずつ増やしたり、1ずつ減らすこともできます。

たとえば、10から0までカウントダウンするプログラムは、次のようになります（プログラム3）。

  int i;
  for (i = 10; i >= 0; i--) {
    printf("%d\n", i);
    sleep(1);
  }

↑

演習3 †

プログラム3を作成し、実行結果を確認せよ。

↑

無限ループと強制停止 †

for文は、条件を満たしている間繰り返し続けますので、条件を満たさないことがないと無限に繰り返しを続けます。これを無限ループといいます。

たとえば、次のプログラムについて考えてみます（プログラム4）。

  int i;
  for (i = 1; i = 10; i++) {
    printf("%d\n", i);
    printf("Hallo World!\n");
  }

繰り返し条件の演算子を間違えて、代入演算子にしてしまっています。

繰り返し条件を評価すると、カウント変数に10が代入されます。このとき、結果が0でないので、条件を満たしていると判断され、波括弧の中の処理と更新処理がおこなわれます。更新処理によってカウント変数は11になりますが、繰り返し条件を評価すると、カウント変数に10が代入されるため、このfor文が停止することはありません。

このようなとき、コントロール・キーを押しながらCキーを押し、プログラムの実行を強制的に停止させます。コントロール・キーを押しながらCキーを押す操作を、Ctrl+Cと書くことがあります。

↑

演習4 †

プログラム2をプログラム4に変更し、実行して強制停止せよ。

↑

合計を求める †

繰り返し処理を用いてよく行われることの一つが、合計を求めることです。

1から100までの整数の和を求めることを考えてみます。

そのままプログラムにすると次のようになります。

  int i;
  for (i = 10; i <= 0; i--) {
    printf("%d\n");
    sleep(1);
  }
  printf("\n");

もちろん、...の部分も省略せずに書かなければなりませんが、ここでは省略してあります。

この処理は、2を足す、3を足す、4を足す ... という足し算の繰り返しだと考えることができます。

したがって、加える数をカウント変数とすると、次のようなプログラムにできます。

  int sum = 1 + 2 + 3 + 4 + 5 + ... + 99 + 100;
  printf("%d\n", sum);

変数sumが合計を表していて、今までの合計に2を加えて新しい合計とする、今までの合計に3を加えて新しい合計とする、...と繰り返しています。

授業/C言語基礎/for文 のバックアップ(No.6)