プログラムの基本
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[関連課題]
この講義はプログラミングの基礎について身につけることが目標です。講義に
は、プログラミング言語としてC言語を使いますが、C言語を覚えることが目
的ではありません。プログラムとは、計算機を行わせることを記述したもので
す。どのような手順で行うかを記述したものをアルゴリズムといいますが、プ
ログラミングの真髄はアルゴリズムの記述の仕方を身につけることです。手順
だけでなく、一つ一つの手順で操作するためのデータを計算機上でどのように
表現しておくかも重要です。これをデータ構造といいますが、いろいろな基本
データ型、配列、後半で現れる構造体はこのデータ構造を表現するために使い
ます。
プログラムの基本:”Hello World!”から始まるCプログラミング
Cのプログラミングの始まりは、“Hello World!”です。このプログラムは、画面(ターミナル?ウインドウ)に”Hello World!”と出力するプログラムです。まずは、プログラムをみてみましょう。
#include <stdio.h>
main()
{
printf("hello world!\n"); /* print hello world! */
return 0;
}
|
このプログラムで、以下のことを理解しましょう。
- プログラムは"main(){" の直後から始まります。これをmain関数と呼び
ます。(関数とは何かについては後で解説します)
- プログラムは、書いた順番に実行されます。
- ";"で終わっている単位が文です。文を単位に実行されます。
- はじめに実行される文は、printf(“…”); です。printf関数は、画面
に" "に囲まれた文字列を出力する関数です。(おなじく、関数とはなにか
はあとで)
- “…”で、囲まれた部分は文字列定数といいます。(日本語をいれても
いいのですが、コンパイラ、システムによってつかえないことがあるので、英
文にします)
- 文字列定数の中に\nとありますが、これは改行を意味します。つまり、
Hello worldと出力したあと、改行を出力します。\から始まる文字列はエス
ケープシークエンスといいます。たとえば、\tはタブなどがあります(教科書
32ページ)。\を出力したい場合に\\と書きます。
- 空白や改行は文の間にいれてかまいません。なくてもかまいません(た
だ、みにくくなるので適当に改行しましょう)printfと(の間、(と“の間に
も空白をいれてかまいません。しかし、これもみにくくなるのでやめましょう。
ただし、printfという名前の間には空白をいれてはいけません。たとえば、
pri ntf
とすると別の名前になってしまいます。
- /* */の間の部分をコメントといいます。これは空白と同じく扱われて、無視されます。
- printfの次は、return 0が実行されます。これは、main関数を終了するという文です。プログラムはCのプログラムではmainから始まりますが、main関数の実行が終了するとプログラムの実行が終わります。
- #include <stdio.h>は、printf関数を使う場合には書いておいてください。これはstdio.hを読み込むというマクロという機能ですが、いまはおまじないとおもってかいておいてください。
なお、教科書ではmain()をmain(void)とかいてますが、(いまのところ)どち
らでもかまいません。また、return 0のかわりに、exit(0)と書く方法もあり
ます。また、書かなくても、}までくれば、mainの実行が終了しますので、か
いておかなくてもプログラムは終了しますが、かいておくようにしましょう。
printf関数の使い方
結果をプリント(出力)させることができなければ、なかでどのような計算を
しても意味がないので、はじめにもう少し詳しくprintfの使い方について解説
しておきます。上のプログラムのprintfのところを、
printf("Hello!\nthe number is %d\n",10);
|
と置き換えてみましょう。そうすると画面には
と表示されます。前の例で、\nは改行と説明しましたが、Hello!のあとに\nが
あるので、Hello!と表示して改行されます。次に、%dは文字列の,(カンマ)
の後の数字を10進数で表示しなさい、という意味です(dはdecimalのd)。
もちろん、%dは最後でなくてもかまいません。とにかく、文字列の中の%dは、
数字をここに埋め込んで表示させるということです。これを使って、計算した
結果をこの文字列に埋め込んで表示できるというわけです。
変数と式、代入:計算をさせてみる
コンピュータは、その名のとおり計算する機械です。次のプログラムで、計算
させてみることにしましょう。
#include <stdio.h>
main()
{
int x,y;
x = 1;
y = x + 13;
printf("y = %d\n",y);
return 0;
}
|
このプログラムは、1+13を計算するプログラムです。ここで、プログラムにお
いて最も重要な概念である、変数について説明しましょう。変数とは、値をい
れて(記憶させて)おく箱のようなものです。まず、変数はmain関数の最初で、
「宣言」しておかなくてはなりません。このプログラムではxとyをつかいま
す、という宣言をします。宣言しておかないと、コンパイルしたときに、’
undeclared’とか’undefined’といったエラーがでます。
宣言した後で、変数を使ってみましょう。変数に値をいれることを「代入」と
いいます。代入するには=をつかいます。たとえば、
は、xという変数に1という値を入れる指示をする文(’;’で終わっているこ
とに注意)です。これを代入文といいます。変数を=の左に書いた場合には、
変数に代入すると意味になります。数学の等式とは違うことに注意してくださ
い。数学でいえば、=は「定義する」に近い意味です。つまり、
「xを1と定義する」ということです。
右には代入する値を計算する式を書きます。右に書く式の中に変数を書いたと
きには、箱の中にはいっている数字を取り出す、という意味になります。たと
えば、
は、xに入っている数を取り出して、13を足して、それを変数yに入れるという
操作をするということです。+は数学で使っている足し算です。このほかにも、
引き算−、掛け算*、割り算/を使うことができますが、これらを演算子とい
います。数学と同じように*と/が優先されて計算されます。もちろん、括弧
式もつかうことができます。
代入文の=の左に書かれた場合には、変数は変数に入っている数を取り出すという意味です。これを「参照」といいます。たとえば、
の文のyは、yの(箱の中にはいっている)値を取り出すということになり、
printf("…",13);と書いたのと同じになります。前に説明したとおり、プロ
グラムは順に実行されます。したがって、
と画面に表示されるはずです。
最後に変数についてもうすこし説明しておきましょう。変数の宣言につかった
intは、データ型(data type)と呼ばれるものです。intは、整数(integer)型と
いうデータ型を示すもので、intであらわされるデータ型は32ビットの範囲
の整数につかいます。そのほかに、文字型や浮動小数点型(実数、小数点を持
つ数)、格納できる値の範囲によっていろいろな型があります。(教科書の49
ページをみておいてください。)変数の宣言は、mainの最初に、次のような形
式で書きます。
データ型 名前、名前、…;
データ型 名前、名前、…;
...
|
変数や関数(まだやっていない)の名前は識別子(identifier)と呼ばれます。
上の例ではx,yとか1文字をつかいましたが、何文字でもかまいません。識別
子に使える文字は、英数字と_(アンダースコア)で、英文字で始まる名前で
なくてはなりません。大文字と小文字は区別されます。また、ifやreturnなど
のC言語で使われるキーワードはつかうことができません。