C言語入門

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かずまさすえたけ
4 years ago
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1 1 C 言語入門第 4 週プログラミング言語 Ⅰ( 実習を含む ), 計算機言語 Ⅰ 計算機言語演習 Ⅰ, 情報処理言語 Ⅰ( 実習を含む )

News Visual Studio Code https://code.visualstudio.

2 News Visual Studio Code 2 Microsoft 製プログラミング用テキストエディタにリリースされたばかりのテキストエディタ Windows 以外にも Mac, Linux 用もある

3 3 条件分岐と繰り返し制御構造

4 教科書 pp 流れ図 ( フローチャート ) プログラムの処理の流れを図示する方法端子プログラムの開始と終了表示画面等への出力処理代入や演算等各ステップにおける処理手操作入力キーボード等からの入力定義済み処理条件分岐サブルーチンや関数等処理の振り分け各部品を矢印で繋ぐ事で処理の流れを視覚的に表現する各部品の内部にはそれぞれのステップで行う内容に書き換えて使う結合子別のフローチャートと結合追加

5 5 if 文と switch 文条件分岐

6 教科書 pp 条件分岐 (if 文 ) 6 真偽値による場合分け if ( 条件式 1) { // 条件式 1 が真の場合の処理 1 } 真処理 1 条件式 1 偽 if 文を使うと特定の条件下で実行する処理を指定出来る

7 教科書 pp 条件分岐 (if, else 文 ) 7 真偽値による場合分け if ( 条件式 1) { // 条件式 1 が真の場合の処理 1 } else { // 条件式 1 が偽の場合の処理 2 } 真条件式 1 偽処理 1 処理 2 if, else 文を使うと特定の条件下で別の処理を指定出来る

8 教科書 pp 入れ子の条件分岐 (if, else 文 ) 真偽値による場合分け if ( 条件式 1) { if ( 条件式 2) { // 条件式 1 が真かつ // 条件式 2 が真の場合の処理 1 } else { // 条件式 1 が真かつ // 条件式 2 が偽の場合の処理 2 } } else { // 条件式 1 が偽の場合の処理 3 } 真真条件式 2 条件式 1 偽処理 1 処理 2 偽処理修正誤 : 処理 2,3,1 正 : 処理 1,2,3 8 if, else 文は任意の数入れ子に出来るだだし入れ子が深くなると読み難くなるので注意

9 教科書 pp 入れ子の条件分岐 (if, else 文 ) 9 真偽値による場合分け if ( 条件式 1) { // 条件式 1 が真の場合の処理 1 } else { if ( 条件式 2) { // 条件式 1 が偽かつ // 条件式 2 が真の場合の処理 2 } else { // 条件式 1 が偽かつ // 条件式 2 が偽の場合の処理 3 } } 真処理 1 偽条件式 1 真条件式 2 偽処理 2 処理 3 if, else 文は任意の数入れ子に出来る else 側の if は else if で置き換ると入れ子を防げる

10 教科書 pp 複数条件の条件分岐 (if, else if, else 文 ) 10 真偽値による場合分け if ( 条件式 1) { // 条件式 1 が真の場合の処理 1 } else if ( 条件式 2) { // 条件式 1 が偽かつ // 条件式 2 が真の場合の処理 2 } else { // 条件式 1 が偽かつ // 条件式 2 が偽の場合の処理 3 } 真処理 1 偽条件式 1 真条件式 2 偽処理 2 処理 3 else if は任意の数追加出来る入れ子を作らずに複数の条件を追加出来る

11 教科書 pp 多分岐判断機構 (switch 文 ) 値による場合分け switch ( 式 ) { case 値 1: // 式が値 1 の場合の処理 1 case 値 2: // 式が値 2 の場合の処理 2 default: // 他の条件に // 当てはまらない場合の処理 N }; 式値 1 値 2 default 処理 1 処理 2 処理 N break break break break 文を入れておかないと次の条件の処理を連続して実行するので注意

12 12 条件分岐の例題平方根の計算

13 13 sqrt 関数書式 : #include <math.h> double sqrt(double x); 引数 : x: 求める平方根の 2 乗戻り値 : 0 x の場合 x を返す 0 x でない場合は処理系依存? x が負なら nan (= 非数 ) を返しグローバル変数 errno に EDOM を代入する (errno は errno.h を include すると参照出来る ) x が 0 なら 0 を inf (= ) なら inf を返す x が nan なら nan を返す

14 14 平方根の計算 sqrt() 関数は引数が負の場合計算出来ない sqrt_practice_1.c #include <stdio.h> #include <math.h> void main() { double x; fprintf(stderr, "x =? b"); scanf("%lf", &x); printf("x: %f n", x); printf("sqrt(x): %f n", sqrt(x)); } mintty+bash+gcc $ gcc sqrt_practice_1.c &&./a x = 2 x: sqrt(x): $./a x = -2 x: sqrt(x): nan

15 15 演習 : 平方根の計算 (if 文 ) sqrt_practice_1.c を参考に 0 x の場合は実数の平方根 x を x < 0 の場合は虚数の平方根 xi を if 文で場合分けして表示する sqrt_practice_if.c を完成させよ虚数は数値の後に i を表示する事で表現すれば良い例えば x=-2 の場合は以下のようになる mintty+bash+gcc $ gcc sqrt_practice_if.c &&./a x = -2 x: sqrt(x): i

16 16 演習 : 平方根の計算 (if 文 ) ヒント sqrt_practice_1.c の 10 行目は x を表示しているこれを if 文で場合分けしてやれば良い sqrt_practice_1.c 10 printf("sqrt(x): %f n", sqrt(x)); x sqrt_practice_if.c if ( 条件式 ) { // x を表示 } else { // x と i を表示 } 真 x 条件式偽 x i

17 [1] pp.63-66, 条件演算子 17 三項演算子 (?:) 真条件式偽書式 : 条件式? 式 1 : 式 2 式 1 式 condexprtest.c mintty+bash+gcc #include <stdio.h> $ gcc condexprtest.c &&./a i = 1 void main() not zero { $./a int i; i = 0 fprintf(stderr, "i =? b"); zero scanf("%d", &i); printf("%s n", i? "not zero" : "zero"); }

18 18 演習 : 平方根の計算 ( 条件演算子 ) 先程の負の数の平方根の計算を条件演算子を用いて解決してみよう 10 行目の printf では 2 つ目の引数が %f に 3 つ目の引数が %s へ埋め込まれる sqrt_practice_condexpr.c double x; fprintf(stderr, "x =? b"); scanf("%lf", &x); printf("x: %f n", x); printf("sqrt(x): %f%s n", sqrt(/*wych*/), /*WYCH*/);

19 追加 19 条件分岐の例題奇数と偶数の判定

20 20 奇数と偶数整数のうち 2 で割り切れるのが偶数 2 で割り切れないのが奇数 2 で割り切れるとは? 整数を 2 で割った余り ( 剰余 ) が 0 2 で割り切れないとは整数を 2 で割った余り ( 剰余 ) が 0 以外

21 21 C 言語の剰余剰余は二項演算子 % i % 2 で 2 で割った余りが求まる同じかどうか比較するのは二項演算子 == や!= i % 2 == 0 は i を 2 で割った余りが 0 なら真それ以外は偽 i % 2!= 0 は i を 2 で割った余りが 0 以外なら真それ以外は偽 i % 2!= 0 は単項演算子! を用いて!(i % 2 == 0) としても同じ意味になる

22 22 優先度高低演算子の優先度演算子結合規則備考 ( ) [ ] ->. 左から右! ~ * & (type) sizeof 右から左単項演算子 * / % 左から右二項演算子 + - 左から右二項演算子 << >> 左から右 bitシフト < <= > >= 左から右関係演算子 ==!= 左から右等値演算子 & 左から右 bit 毎のAND ^ 左から右 bit 毎のXOR 左から右 bit 毎のOR && 左から右論理演算子 (AND) 左から右論理演算子 (OR)?: 右から左三項演算子 = += -= *= /= %= &= ^= = <<= >>= 右から左代入演算子, 左から右 [1] p.65. より

23 23 演習 : 偶数かどうか判定する標準入力から入力された整数値が奇数かどうか判別して奇数であれば入力された数値に続けて " is even number n" そうでなければ " is not even number n" と表示するプログラムを作成せよ奇数でない場合は何も表示しなくて良い if_practice_even.c の /*WYCH*/ の個所を修正すれば良い

24 24 演習 : 奇数かどうか判定する標準入力から入力された整数値が奇数かどうか判別して奇数であれば入力された数値に続けて " is odd number n" そうでなければ " is not odd number n" と表示するプログラムを作成せよ奇数でない場合は何も表示しなくて良い if_practice_odd.c の /*WYCH*/ の個所を修正すれば良い

25 25 演習 : 奇数か偶数か判定する標準入力から入力された整数値が奇数かどうか判別して奇数であれば入力された数値に続けて " is odd number n" 偶数であれば入力された数値に続けて "is even number n" と表示するプログラムを作成せよ if_practice_evenodd.c の /*WYCH*/ の個所を修正すれば良い

26 26 入れ子の条件分岐の例題閏年の判定

27 27 閏年 (leap year) とは地球の平均回帰年は 365 日 + 約 1/4 日であるため 1 年を 356 日にしているとカレンダー上の日付と季節が 4 年で 1 日ずつずれてしまうこれを防ぐのが 4 年に 1 回設ける 2 月 29 日 ( 閏日 ) 閏年の求め方西暦を 4 で割り切れるなら閏年? 真閏年判定式偽閏年平年

28 28 閏年 (leap year) の判定 4 で割り切れる ( 割れる ) とは? 4 で割った余りが 0 ということ 4 で割り切れる : year % 4 == 0 4 で割り切れない : year % 4!= 0 C 言語では 0 は偽 0 以外は真だったから以下のようにも書けるが 4 で割り切れる :!(year % 4) 4 で割り切れない : (year % 4) % : 剰余算演算子等値演算子 == : 等しい!= : 等しくない! : 論理否定演算子ぱっと見て意味の分かり易い書き方をしましょう

29 29 優先度高低演算子の優先度演算子結合規則備考 ( ) [ ] ->. 左から右! ~ * & (type) sizeof 右から左単項演算子 * / % 左から右二項演算子 + - 左から右二項演算子 << >> 左から右 bitシフト < <= > >= 左から右関係演算子 ==!= 左から右等値演算子 & 左から右 bit 毎のAND ^ 左から右 bit 毎のXOR 左から右 bit 毎のOR && 左から右論理演算子 (AND) 左から右論理演算子 (OR)?: 右から左三項演算子 = += -= *= /= %= &= ^= = <<= >>= 右から左代入演算子, 左から右 [1] p.65. より

30 30 演習 : 4 で割り切れるか表示する leap_year_practice_1.c の /*WYCH*/ を書き換えて year が 4 で割り切れる場合 "can be divided by 4." 割り切れない場合 "can not be divided by 4." と表示するプログラムを完成せよ mintty+bash+gcc 修正誤 :dividec 正 :divided $ gcc leap_year_practice_1.c &&./a year = can not be divided by 4. $./a year = can be divided by 4.

31 31 閏年 (leap year) の定義グレゴリオ暦における閏年の定義判定したい年を西暦で表した際 4 で割り切れる場合は閏年 ( 条件 1) 但し 100 で割り切れる場合は平年 ( 条件 2) 但し 400 で割り切れる場合は閏年 ( 条件 3) 地球の平均回帰年は約日であるため上記ルールだと約 3320 年で 1 日ずれる程度で済む

32 32 閏年 (leap year) の判定条件 1 真 4 で割れる偽閏年平年

33 33 閏年 (leap year) の判定条件 1 + 条件 2 真 4 で割れる偽真 100 で割れる偽平年平年閏年

34 34 閏年 (leap year) の判定条件 1 + 条件 2 + 条件 3 完成真 100 で割れる真偽 4 で割れる偽平年真 400 で割れる偽閏年閏年平年

35 35 演習 : 閏年 (leap year) の判定 leap_year_practice_2.c の /*WYCH*/ の部分を書き換えて閏年か判定するプログラムを完成せよ /*WYCH*/ の部分には year に格納された西暦が閏年であれば変数 leap_year_flag に 1 を閏年でなければ 0 を代入するコード作成すれば良いこれは前のページのフローチャートを参考に if 文を 3 重の入れ子にすれば出来るなおここでは紀元前については考慮する必要はない

36 36 演習 : 閏年 (leap year) の判定ヒント 1 前述の条件 1~3 のフローチャートを if,else 文で書くと以下のようになる条件 1 if (/* 条件 1*/) { /* 閏年 */ } else { /* 平年 */ } 条件 1+ 条件 2 if (/* 条件 1*/) { if (/* 条件 2*/) { /* 平年 */ } else { /* 閏年 */ } } else { /* 平年 */ } 条件 1+ 条件 2+ 条件 3 if (/* 条件 1*/) { if (/* 条件 2*/) { /* 条件 3 の if,else 文 */ } else { /* 閏年 */ } } else { /* 平年 */ }

37 37 演習 : 閏年 (leap year) の判定ヒント 2 閏年なら leap_year_flag に 1 そうでなければ 0 を代入すれば良い条件 1 if (/* 条件 1*/) { leap_year_flag = 1; /* 閏年 */ } else { /* 平年 */ }

38 38 多分岐の例題月の名前

39 39 演習 : 月の名前の表示 monthname_practice_1.c の /*WYCH*/ の部分を変更し入力した月 month に対応する英語の月名 (January, February, March, April, June, July, August, September, October, November, December ) を表示せよ mintty+bash+gcc $ gcc monthname_practice_1.c &&./a month = 1 January

40 40 for 文, while 文, do-while 文によるループと continue 文 break 文によるループの再開と脱出繰り返し ( ループ )

41 41 ループの再開と脱出 continue 文 while, do while, for 文内で使用可能以降の処理を中断してループ末尾から再開する for 文では後処理 ( 第 3パラメータ ) も実行する break 文 while, do while, for, switch 文内で使用可能以降の処理を中断してループを脱出する switch 文の場合はswitch 文から脱出する

42 教科書 p 後判定ループ (do while 文 ) 真偽値による繰り返し do { // 条件式が真の場合の処理 } while ( 条件式 ); continue 処理 break 真条件式偽 do while 文はループ内の処理を 1 回以上実行する (= 最低 1 回は実行する )

43 教科書 pp 前判定ループ (while 文 ) 修正誤 : 式 2 正 : 条件式 43 真偽値による繰り返し while ( 条件式 ) { // 条件式が真の場合の処理 } 条件式偽 continue 真処理 break while 文はループ内の処理を 0 回以上実行する (= 実行しない場合もある )

44 教科書 pp 初期化更新処理付きループ (for 文 ) 44 真偽値による繰り返し式 1 for ( 式 1; 式 2; 式 3) { // 式 2 が真の場合の処理 }; 式 2 偽 continue 真処理 break for 分は前判定ループで式 1 による初期化と式 3 による更新処理をひとまとめにしてコンパクトに書ける式 3

45 教科書 pp for 文と while 文 ( 前判定ループ ) 以下のループは等価ただし continue 時の式 3 の扱いに注意式 1 for ( 式 1; 式 2; 式 3) { // 式 2 が真の場合の処理 }; 式 1; while ( 式 2) { // 式 2 が真の場合の処理式 3; }; for 文の continue while 文の continue 式 2 真処理式 3 偽 break

46 教科書 pp for 文と while 文 ( 前判定ループ ) 以下のループは等価 continue 時の式 3 の扱いに注意 i = 0 for (i = 0; i < 10; i++) { // ループ内の処理 }; i = 0; while (i < 10) { // ループ内の処理 i++; }; for 文の continue while 文の continue i < 10 真処理 i++ 偽 break

47 教科書 pp 後判定ループ (do while 文 ) continue, break 後の処理 (i の値 ) に注目 looptest_dowhile.c int i = 0, j = 0, n; fprintf(stderr, "n = "); scanf("%d", &n); do { j++; printf("%d, %d: 1st", i, j); if (j == 2) {printf(" continue n"); continue;} printf(" 2nd"); if (j == 4) {printf(" break n"); break;} printf(" 3rd n"); i++; } while (i < n); mintty + bash $./looptest_dowhile n = 10 0, 1: 1st 2nd 3rd 1, 2: 1st continue 1, 3: 1st 2nd 3rd 2, 4: 1st 2nd break mintty + bash $./looptest_dowhile n = 0 0, 1: 1st 2nd 3rd do while 文はループ内の処理を最低 1 回は実行する

48 教科書 p 前判定ループ (while 文 ) continue, break 後の処理 (i の値 ) に注目 looptest_while.c int i = 0, j = 0, n; fprintf(stderr, "n = "); scanf("%d", &n); while (i < n) { j++; printf("%d, %d: 1st", i, j); if (j == 2) {printf(" continue n"); continue;} printf(" 2nd"); if (j == 4) {printf(" break n"); break;} printf(" 3rd n"); i++; } mintty + bash $./looptest_while n = 10 0, 1: 1st 2nd 3rd 1, 2: 1st continue 1, 3: 1st 2nd 3rd 2, 4: 1st 2nd break mintty + bash $./looptest_while n = 0

49 教科書 pp 初期化更新処理付きループ (for 文 ) continue, break 後の処理 (i の値 ) に注目 looptest_for.c int i = 0, j = 0, n; fprintf(stderr, "n = "); scanf("%d", &n); for (i = 0; i < n; i++) { j++; printf("%d, %d: 1st", i, j); if (j == 2) {printf(" continue n"); continue;} printf(" 2nd"); if (j == 4) {printf(" break n"); break;} printf(" 3rd n"); } mintty + bash $./looptest_for n = 10 0, 1: 1st 2nd 3rd 1, 2: 1st continue 2, 3: 1st 2nd 3rd 3, 4: 1st 2nd break mintty + bash $./looptest_for n = 0

50 [1] p continue 文以下のループ内に更に小さなループが含まれない場合の continue は goto contin と同義 for (...) { //... contin: ; } do { //... contin: ; } while (...); while (...) { //... contin: ; }

51 [1] p goto 文指定した名札付き文へ移動 ( ジャンプ ) する名札 (label) は以下のように設定出来るラベル名 : 文 goto 文は余程理由がない限り使わないこと do while 文相当 while 文相当 for 文相当 loop: ; { // something to do contin: ; } if (expr) goto loop; brk: ; loop: ; if (expr) { // something to do contin: ; goto loop; } brk: ; expr1; loop: ; if (expr2) { // something to do contin: ; expr3; goto loop; } brk: ;

52 追加前判定ループの演習簡易版 seq コマンドの作成

53 seq コマンド UNIX 系の OS に標準で搭載されているコマンド書式 : seq FIRST LAST 機能 : FIRST から LAST までの整数を 1 刻みで小さい順に表示する他にも詳細な機能があるがここでは省略 JM / seq (1)

54 演習 : while 文による簡易 seq コマンド seq_practice_1_while.c の /*WYCH*/ の部分を修正して以下のプログラムを完成させよ標準入力から int 型の変数 first, last に整数値を読み取り first 以上 last 以下の整数を 1 刻みで小さい順に表示せよ mintty + bash $ gcc seq_practice_1_while.c &&./a first = 5 last =

55 演習 : for 文による簡易 seq コマンド seq_practice_1_for.c の /*WYCH*/ の部分を修正して以下のプログラムを完成させよ標準入力から int 型の変数 first, last に整数値を読み取り first 以上 last 以下の整数を 1 刻みで小さい順に表示せよ mintty + bash $ gcc seq_practice_1_for.c &&./a first = 5 last =

56 追加 56 条件分岐とループの例題素数判定

57 57 素数 1 と自分以外に正の約数を持たない自然数 ( 正整数 ) で 1 でない数調べたい数を i とすると 2 以上 i/2 以下の整数 j の全てについて i が割り切れないことを確認すれば良い厳密には 2 以上 i 以下の整数 j について調べれば良いが平方根の計算は除算に比べかなり遅いのでここでは i/2 以下について確認する

58 58 演習 : 素数判定標準入力から入力された正整数が素数かどうか判定するプログラムを作成せよ isprime_practice_1.c の /*WYCH*/ の箇所を修正すれば良い mintty + bash $ gcc is_prime_practice_1.c $./a i = 1 1 is not prime number $./a i = 2 2 is prime number $./a i = 3 3 is prime number $./a i = 4 4 is not prime number

59 59 演習 : 素数判定 ( ヒント ) 作成すべきプログラムの素数判定部分のフローチャートは以下の通りである素数判定部分 i は 2 以上真偽 1 j を 2 から i/2 の範囲で繰り返し素数と仮定非素数 i が j で割切れる真 1 偽非素数 break j++

60 60 参考文献 [1] B.W. カーニハン /D.M. リッチー著石田晴久訳プログラミング言語 C 第 2 版 ANSI 規格準拠共立出版 (1989)

C言語入門

C言語入門 1 C 言語入門第 7 週プログラミング言語 Ⅰ( 実習を含む ), 計算機言語 Ⅰ 計算機言語演習 Ⅰ, 情報処理言語 Ⅰ( 実習を含む ) 2 吐き出し法 ( ガウスの消去法 ) のピボッティング前回の復習 3 連立一次方程式を行列で計算する吐き出し法 ( ガウスの消去法 ) ステップ 1: 前進消去 ( 上三角行列の作成 ) gaussian_elimination1.c // step1