プログラミング論 I 講義，テスト C言語復習 http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~ct13140/Prog

概要 講義，テスト C言語復習

講義について

プログラミング論I 概要 諸問題を数学とコンピュータを用いて解くためのアルゴリズムを学ぶ． プログラミング力を付ける アルゴリズムについて学ぶ 主に数学的問題を解く 使用する言語は C言語

プログラミング論Iと演習I 論Iで理論を学び，演習Iでそれを実践してみる． 両科目を併せて取ることをお勧めします．

教科書 必ず教科書を購入すること！ 教科書なしでの学習は不可能． テストは許可書等持ち見込み可 新C言語入門 ビギナー編 林 晴比古 (著) 出版社: ソフトバンククリエイティブ

テスト プログラミング論I,II,プログラミング演習I,IIの試験は「紙媒体のものは全て持ち込み可」とします． C言語の教科書の購入を強く推奨します． 当然，授業,演習も教科書を持参し参照することを強く推奨します． 試験は筆記試験のみです． 詳細は，Webページ参照

C言語復習 来週もこの資料を持参してください

C言語，ソースファイルの作成，コンパイル，実行

C言語 プログラムとは，“計算機を動かす手順を記述したもの”． C言語はプログラミング言語の1個 計算機に命令を与えて動かすには“プログラムを作成する”ことになる． C言語はプログラミング言語の1個 手続き型言語に分類される． C/C++ は非常に多くの場面で使われる言語 C++はC言語をオブジェクト指向に拡張したもの

C言語プログラミングの手順 ソースファイルを作成し，コンパイルし，実行． “hello.c” “hello.exe” ソースファイル source file C言語 人間が記述する． コンパイルする compile 実行ファイル executable exe マシン語 通常人間に読めない コンパイラ compiler (Visual C++, gcc, bcc など) ・C言語では，ソースファイルを直接実行することができない． 　ソースファイルをコンパイルして実行ファイルを作成し，実行ファイルを実行する． ・“ソースファイル” を “原始ファイル” と呼ぶこともある(ごくまれ). ・実行ファイルの拡張子はOSに依存する．Windows では “.exe” となる． ・厳密には，コンパイルとリンク(link)を行い実行ファイルを作る．

コンパイルとリンク エディタ コンパイラ ソースファイル “abc.c” コンパイル オブジェクト ファイル “abc.o” エディタ リンカ 実行ファイル “xyz.exe” ソースファイル “def.c” コンパイル オブジェクト ファイル “def.o” リンク 標準ライブラリ

C言語のソースファイルの骨格 #include <stdio.h> void main(){ } ヘッダ(header)ファイルの読み込み． 先頭に必ず書く． void main(){ と } でプログラム本体を 挟む ここにプログラムの本体を記述する． void main(){ と } でプログラム本体を 挟む

何も起きないプログラム 1 #include <stdio.h> 2 3 void main(){ 4 } 4 } 半角で記述する．大文字と小文字は明確に区別される． 上記を入力し，実行する． Error メッセージ，Warning(警告)メッセージ を確認する． Errorは明確な誤りへのメッセージ Warningは誤りではないが好ましくないことへのメッセージ

文字列を表示するプログラム 1 #include <stdio.h> 2 3 void main(){ 4 printf("Hello, World!\n"); 5 } “Hello world!” と 表示するプログラム． printf を 使えば，” ” で囲った文字列を表示できる． “\n”は，改行を意味する． printf(“Hello\nWorld!\n”); として実行．動作を確認．

C言語の式と文 式 文 (式文) は 式; a 10 3+4 a+4 a++ a = 7 3 < a ”hello” printf(”hello”) 文 (式文) は 式; printf(”hello”); a=3; a++; a; 正しいが， 通常あり得ない

C言語の文 (関数の呼び出し) printf("Hello, World!\n"); 関数の引数は()で囲み，中に式を書く． 関数名 セミコロン

文字列を表示するプログラム 1 #include <stdio.h> 2 3 void main(){ 4 printf("Hello,\n"); 5 printf(“C lang.\n"); 6 printf("World!\n"); 7 } 上から下に進む hello01.c

インデントとフリーフォーマット プログラム内の 空白，TAB文字，改行は 無視される． よって，どのように 書いても問題ない． #include <stdio.h> void main(){ int i; for(i=0; i<5; i++){ printf(”i=%d\n”, i); } プログラム内の 空白，TAB文字，改行は 無視される． よって，どのように 書いても問題ない． 当然，見やすく書くことが 好ましい． #include <stdio.h> void main(){ int i; for(i=0; i<5; i++){ printf(”i=%d\n”, i); } #include <stdio.h> void main(){ int i; for(i=0; i<5; i++){ printf(”i=%d\n”, i); } ↑対応関係がわかりづらい． ↑対応関係が誤り． #include <stdio.h> void main(){　int i;　for(i=0; i<5; i++){　printf(”i=%d\n”, i);　}} ↑理解が困難．対応関係が分かりづらい．

コメント /* と */ で挟まれた領域は， コメントとして 無視される． 1 #include <stdio.h> 実行されない． // から行末までの領域も， コメントとして無視される． ただし，これはC++の機能であり C言語の機能ではない． (実際はほとんどのC言語のコンパイラにこの機能が付いている) コメント部にはデタラメに書いても問題ない． 正しいC言語の文も無視される． 1 #include <stdio.h> 2 3 void main(){ 4 /* print hello */ 5 // print hello 6 printf("Hello,\n"); 7 8 /* 9 printf("World!\n"); 10 */ 11 } hello02.c

数値計算を行う 変数，演算

演算結果の型 X型とX型の演算結果はX型． int a=7, b=2; double d; d = a + b; d = a / b; a + b は int型とint型の演算． 演算結果も int 型. a+b は 9 (int型). dには9.0 (double型)が入る． a / b は int型とint型の演算． 演算結果も int 型. a / b は 3 (int型). dには 3.0 (double型)が格納される． 3.5 は格納されない．

a / b は int型とdouble型の演算． 演算結果の型 X型とY型の演算結果はXorY型． 優先度の高い型が勝つ． double > float > long > int > char の優先順 int a=7; double d=2.0, e; e = a / d; a / b は int型とdouble型の演算． double型が勝つので， 演算結果はdouble型. 7.0 / 2.0 と解釈され， 演算結果は 3.5 (double型)．

演算結果の型 double d; d = 7 / 2; /* intとintの演算．結果はintの 3 */ d = 7 / 2.0; /* intとdoubleの演算． 結果はdoubleの3.5 */ d = 7.0 / 2; /* doubleとintの演算． d = 7.0 / 2.0; /* doubleとdoubleの演算.

制御文

真偽 条件が成り立つ場合，その条件式は真である． 例えば， (3 < 4) は真 true (3 == 4) は偽 false

比較演算子 a==b : aとbが等しい a!=b : aとbが等しくない a<b : bはaより大きい 注意！ OK NG 比較 代入 != <= >= =! =< => a==b a=b

論理演算子 条件 && 条件 条件 || 条件 !条件 論理積(and)：両方成り立つ場合に真 論理和(or)：少なくとも片方が成り立つ場合に真 !条件 否定(not)：条件が成り立たないときに真． 真偽が逆転される

条件分岐 if 文 if( 条件式X ){ プログラムA } if( 条件式X ){ プログラムA } else { プログラムB } 実行される． 偽の場合(成り立たない場合)は 何も実行されない． if( 条件式X ){ プログラムA } else { プログラムB } 条件Xが真の場合 前半のプログラムAが 実行され， 偽の場合(成り立たない場合) 後半(else部)の プログラムBが実行される

条件分岐 if 文 if( 条件式X ){ プログラムA } else if( 条件式Y ){ プログラムB } else if( 条件式Z ){ プログラムC } else { プログラムD } プログラムE 条件式Xが成り立つ場合， プログラムAが実行され， その後プログラムEに移る． プログラムB，C，Dは全て“条件式Xのelse”の 中にあるため，たとえ条件式Yや条件式Zが成り立っても実行されない． 条件式Xが偽の場合に限り，条件式Yが検証される． 条件式Xが偽で かつ 条件式Yが真 の場合，プログラムBが実行され，プログラムEに移る． プログラムC，Dは実行されない． 条件式Xが偽，条件式Yが偽，条件式Zが真の場合，プログラムC，Eが実行される． 全てが偽の場合，プログラムD, Eが実行される．

条件分岐 if 文 1 #include <stdio.h> 2 void main(){ 3 int a=12; 4 if( a < 10 ){ 5 printf("a < 10 (a = %d)\n", a); 6 } else { 7 printf("10 <= a (a = %d)\n", a); 8 } 9 }

条件分岐 if 文 1 #include <stdio.h> 2 void main(){ 3 int a=8; 4 if( a < 10 ){ 5 printf("a < 10 (a = %d)\n", a); 6 } else { 7 printf("10 <= a (a = %d)\n", a); 8 } 9 }

条件分岐 if 文 #include <stdio.h> void main(){ int a=8; if( a < 10 ){ printf("A\n"); } printf("B\n"); 実行結果 A B

条件分岐 if 文 実行結果 A B #include <stdio.h> void main(){ int a=23; printf("A\n"); } if( 20 <= a ){ printf("B\n"); if( 30 <= a ){ printf("C\n"); 実行結果 A B

条件分岐 if 文 実行結果 A #include <stdio.h> void main(){ int a=8, b=8; if( b < 10 ){ printf("A\n"); } else { printf("B\n"); } if( b < 7 ){ printf("C\n"); printf("D\n"); 実行結果 A

条件分岐 if 文 実行結果 D #include <stdio.h> void main(){ int a=12, b=8; if( a < 10 ){ if( b < 10 ){ printf("A\n"); } else { printf("B\n"); } if( b < 7 ){ printf("C\n"); printf("D\n"); 実行結果 D

おまけ 著しく読みづらいソースコード #include <stdio.h> void main(){ int a=12, b=8; if( a < 10 ){ if( b < 10 ){ printf("A\n"); } else { printf("B\n"); } if( b < 7 ){ printf("C\n"); printf("D\n");

条件分岐 if 文 #include <stdio.h> void main(){ int a=12, b=8; if( a < 10 && b < 10 ){ printf("A\n"); } else { printf("B\n"); } 実行結果 B

条件分岐 if 文 #include <stdio.h> void main(){ int a=12, b=8; if( a < 10 || b < 10 ){ printf("A\n"); } else { printf("B\n"); } 実行結果 A

条件分岐 if 文 #include <stdio.h> void main(){ int a=12, b=8; if( ! (a<10||b<10) ){ printf("A\n"); } else { printf("B\n"); } 実行結果 B

真偽 厳密には，C言語には条件や真や偽はない． 値(式分)が「0以外」なら真，「０」なら偽とみなす． 注意：NULL は「０」なので 偽 である． if( 1+2 ){ プログラムA } else { プログラムB } 「３」は真を意味する． 結果，プログラムAに入る if( 4-4 ){ プログラムA } else { プログラムB } 「０」は偽を意味する． 結果，プログラムBに入る C言語になれるまでは，このような変な(?)表現は使わなくて良い．

繰り返し for 文 同じ処理を何度も繰り返すには for 文を使う． int i; for( i=0; i<5; i++){ 処理A; } 処理Aを 5 回繰り返す． Hello! 結果 int i; for(i=0; i<3; i++){ printf("Hello!\n"); } World! 例 結果 int i; for(i=0; i<7; i++){ printf("World!\n"); }

繰り返し for 文 (i=0; i<3; i++) int i; for(i=0; i<3; i++){ printf("Hello,\n"); 　printf("World!\n"); } (i=0; i<3; i++) 「i が 0 から 3未満の範囲で(2まで)， 繰り返す．i は1ずつ増える．」 という意味の 繰り返し． i=0 → iが0から始まる． i<3 → iが3未満である限り続ける i++ → i は1ずつ増える i が“0から3未満(2まで)”なので， i =0, i =1, i=2 の3回繰り返す． i=0 として printf("Hello,\n"); printf("World!\n"); i=1 として printf("Hello,\n"); printf("World!\n"); printf("Hello,\n"); printf("World!\n"); i=2 として printf("Hello,\n"); printf("World!\n");

繰り返し for 文 int i; 「i が 10 から始まり 13未満の範囲で for(i=10; i<13; i++){ printf(“i=%d\n“,i); } 「i が 10 から始まり 13未満の範囲で (12まで)，繰り返す．i は1ずつ増える．」 という意味の 繰り返し． 結局，i=10, i=11, i=12 の3回繰り返す． int i; for(i=0; i<6; i+=2){ printf(“i=%d\n“,i); } 「i が 0 から始まり 6未満の範囲で， 繰り返す．i は2ずつ増える．」 という意味の 繰り返し． 結局，i=0, i=2, i=4 の3回繰り返す． int i; for(i=2; 0<=i; i--){ printf(“i=%d\n“,i); } 「i が 2 から始まり 0 以上の範囲で， 繰り返す．i は1ずつ減る．」 という意味の 繰り返し． 結局，i=2, i=1, i=0 の3回繰り返す．

結局，(10<3が偽なので)1回も実行しない． 繰り返し for 文 int i; for(i=10; i<3; i++){ printf(“i=%d\n“,i); } 「i が 10 から始まり，3未満の範囲で， 繰り返す．i は1ずつ増える．」 という意味の 繰り返し． 結局，(10<3が偽なので)1回も実行しない． int i; for(i=3; 0<=i; i++){ printf(“i=%d\n“,i); } 「i が 10 から始まり，0以上の範囲で， 繰り返す．i は1ずつ増える．」 という意味の 繰り返し． 結局，無限に繰り返す． int i; for(i=0; ; i++){ printf(“i=%d\n“,i); } 「i が 0 から始まり，無条件で， 繰り返す．i は1ずつ増える．」 という意味の 繰り返し． 結局，無限に繰り返す．

繰り返し for 文 for( 式1; 式2; 式3 ){ プログラム } int i; for (i=0; i<2; i++){ printf()を実行． ブロックが終わり，i++を行い，ブロックの最初に戻る． i<2 の真偽を調べる．真である(i=1)． i<2 の真偽を調べる．偽である(i=2)． よって，forを終了する． 最初に式1を行う 式2が真である限り， ブロックの中身を繰り返す． 1回繰り返すたびに式3を行う． int i; for (i=0; i<2; i++){ printf("i=%d\n"); }

繰り返し for 文 動作原理 N Y int i; for(i=0; i<3; i++){ printf("Hello,\n"); 　printf("World!\n"); } printf("End\n"); N i<3? Y printf("Hello,\n"); printf("World!\n"); i++; printf("End\n");

繰り返し for 文 動作原理 終了 int i; for(i=0; i<3; i++){ printf("Hello,\n"); printf("World!\n"); int i; for(i=0; i<3; i++){ printf("Hello,\n"); 　printf("World!\n"); } i++; /*i=1となる*/ i<3? printf("Hello,\n"); printf("World!\n"); i++; /*i=2となる*/ i<3? printf("Hello,\n"); printf("World!\n"); i++; /*i=3となる*/ i<3? 終了

繰り返し for 文 for文の中にfor文 同義 黄：Helloと1回表示． 青：Helloと4回表示．黄色を4回繰り返す． int i, j; for(i=0; i<3; i++){ printf("Hello\n"); } int i, j; for(i=0; i<3; i++){ for(j=0; j<4; j++){ printf("Hello\n"); } 同義 黄：Helloと1回表示． 青：Helloと4回表示．黄色を4回繰り返す． 結果，4回×3回＝12回繰り返す．

繰り返し for 文 for文の中にfor文 『printf() をj=0～3の4回繰り返す』をi=0～2の3回繰り返す． int i, j; for(i=0; i<3; i++){ for(j=0; j<4; j++){ printf("i=%d,j=%d\n",i,j); } 『printf() をj=0～3の4回繰り返す』をi=0～2の3回繰り返す． 結果，4回×3回＝12回繰り返す．

繰り返し while 文 while( 条件式X ){ プログラムA } int i=0; while( i<2 ){ i<2 の真偽を調べる．真である(i=0)． よって，whileの中のブロックに入る． printf()を実行． i++ により i が1になる． ブロックが終わり，ブロックの最初に戻る． i<2 の真偽を調べる．真である(i=1)． i++ により i が2になる． i<2 の真偽を調べる．偽である(i=2)． よって，whileを終了する． 条件Xが真である限り， 中身(プログラムA)を 繰り返し実行する． 毎回，条件式を評価してから， プログラムを実行する． int i=0; while( i<2 ){ printf("i=%d\n"); i++; }

中身(プログラムA)を繰り返し実行する． 繰り返し do-while 文 do{ プログラムA }while(条件式X ); iが0になる． printf()を実行． i++ により i が1になる． ブロックが終わり，i<2 の真偽を調べる．真である(i=1)． よって，再度，whileブロックの中を実行． i++ により i が2になる． ブロックが終わり，i<2 の真偽を調べる．偽である(i=2)． 条件Xが真である限り， 中身(プログラムA)を繰り返し実行する． 毎回，プログラムを実行してから， 条件式を評価する． よって，最低でも1回は実行される． int i=0; do{ printf("i=%d\n"); i++; } while( i<2 );

break による 繰り返しの中断 break; を実行すると， 繰り返しが中断される． 実行結果 int i; for(i=0; i<10; i++){ printf(“i=%d\n“,i); if( i==3 ){ break; } printf(“Fin!\n“,i); 実行結果 i=0 i=1 i=2 i=3 Fin! 繰り返し中断 break; を実行すると， 繰り返しが中断される．

無限ループ for(;;){ printf("Hello, World!\n"); } while(1){ 無条件で繰り返し． 無限ループとなる． for(;;){ printf("Hello, World!\n"); } while(1){ printf("Hello, World!\n"); } while文で条件部に1と書くと， 条件が必ず成立するので 無限ループとなる． (1は真偽における“真”であるため．)

例 1, 4, 9, 16, 25, 36,…,100と出力 int i, x; for(i=1; i<=10; i++){ x = i*i; printf("%d\n", x); }

配列

C言語：変数の宣言と利用 変数の宣言 int i; double d; i = 3; d = 5.7; printf("i=%d, d=%lf\n", i, d); “ d ”という名前の 浮動小数点型変数を宣言． 変数 i に整数 3 を代入. 以後, i には 3 が入っている． プログラム 実行結果 i=3, d=5.700000

C言語：配列の宣言と使用 配列 int型が3個の配列． data[0]～data[2] が使用可能． int data[3]; int i; for(i=0; i<3; i++){ printf("data[%d]", i); printf("=%d\n", data[i]); } "0から始めて，3未満" でfor文を使うと やりやすい． data[0]=3 data[1]=4 data[2]=5 実行結果 プログラム

C言語：2次元配列 int型が2×3=6個の配列． data[0][0]～data[2][1] が使用可能． 「長さ2個の配列」が3個． (長さ3の配列が2個でない) int data[3][2]; int i, j; data[0][0] = 3; data[0][1] = 4; data[1][0] = 5; data[1][1] = 6; data[2][0] = 7; data[2][1] = 8; for(i=0; i<3; i++){ for(j=0; j<2; j++){ printf("data[%d][%d]", i, j); printf("=%d\n", data[i][j]); } data[0][0]=3 data[0][1]=4 data[1][0]=5 data[1][1]=6 data[2][0]=7 data[2][1]=8 プログラム 実行結果