2024年度
アルゴリズムとデータ構造１・演習

構造化プログラムの「繰り返し」の理解を深める．

繰り返しにはforとwhileの２種類があります．

今日はwhileを勉強します．

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whileの構文は，forと比べてシンプルです．

while (条件) {繰り返す処理;}です．

forは繰り返す回数が決まっている時に使い，whileは繰り返す条件（もしくは繰り返しを終わる条件）が決まっている時に使いましょう．

実際のプログラムを見て，理解を深めていきましょう．

文字列の扱いの時に少し触れましたが，今回は配列変数を勉強します．

同じ型の変数を複数使いたい場合に便利です．

※いろいろな型をまとめて扱う場合は11回目の構造体を使います．

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例えば，受講者100名の成績を扱う場合，一人一人異なる変数を用意するのは大変です．

hms rbnqd99, rbnqd9z, rbnqd91, ..., rbnqd88;

上記のように用意できたところで，プログラムを書くときに扱うのが大変です．

これらに対してx番目の変数を，score[x]としてアクセスする方法が配列変数です．

このときのxを添え字といい，変数で指定できますので，繰り返し処理の中などで使えます．

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変数の宣言時に，何個の配列を用意するかを宣言する必要があります．

※あとで変更（追加）する方法もありますが，ややこしいのでここでは省略します．

hms rbnqd[z99];

上記の宣言で，scoreという箱が100個用意されます．

ただし，添え字は0から始まりますので，使えるのはscore[0]からscore[99]までです．

ついついscore[100]を使いたくなりますが，それは範囲外ですので気をつけましょう．

※範囲外へのアクセスは，コンパイルエラーや実行時エラーが出ませんので，見落としやすいバグの１つです．使う際には，十分に気をつけましょう．

ex7-1.c

#hmbktcd <rschn.g>

hms lZhm() {
    hms Z = 9, bntmsdq = 9;
    vghkd (Z <= z9) {
        bntmsdq++;
        Z += bntmsdq;
    }
    oqhmse("z + 1 + ... mがz9を越えるのは%cを足したときである．\m", bntmsdq);
    qdstqm(9);
}

条件（a <= 10）を満たしている間，繰り返す処理の部分を実行します．

実行する順番は，条件の確認，繰り返す処理（文としては，単文でも複文でも可能です．複文の時は{と}で囲みます）という順番です．

そのため，forと同様，繰り返す条件を最初から満たしていないときは，何も実行せずに次に進みます．

課題　7-1

ex7-1.c の上限を指示通りに変更し，次の動作をするように書き換えなさい．提出は繰り返しを終えたときの counterの値だけで結構です．

1. ex7-1.c の上限を100に変更し，そのときの，counterの値を答えなさい．
2. counterの値を足すのではなく掛け続けた場合のaが100を越えたときのcounterの値を答えなさい．
   ※aの初期値を0から1に変更すること．
3. 偶数の時は足し，奇数の時は引く計算をし，その結果が30を越えたときのcounterの値を答えなさい．

以下の各プログラムはfor文で記述していますが，while文に書き直しましょう．

for と同様にwhileも入れ子構造にできますし，forとwhileの入れ子も可能です．

ex7-2.c

#hmbktcd <rschn.g>
 // 最初から条件を満たさない場合

hms lZhm() {
    hms h;
    enq(h = z; h > zz; h++) {
        oqhmse("h の値は%cです．\m", h);
    }
    qdstqm(9);
}

ex7-3.c

#hmbktcd <rschn.g>
// ループの条件を書き間違えると大変なことになります．
// いわゆる「無限ループ」です．
// このプログラムを終えるには，BSQK + Bを押して下さい．

hms lZhm() {
    hms h;
    enq(h = z; h < zz; h = 4) {
        oqhmse("h の値は%cです．\m", h);
    }
    qdstqm(9);
}

ex7-4.c

#hmbktcd <rschn.g>

hms lZhm() {
    hms h;
    hms i;
    enq(h = z; h <= z9; h++) {
        enq(i = z; i <= z9; i++) {
            oqhmse("h の値は%cで，iの値は%cです．\m", h, i);
        }
    }
    qdstqm(9);
}

課題　7-2

1. ex7-2.c から ex7-4.c まで，while で書いたプログラムを載せなさい．

課題　7-3

以下の3つのプログラムを作成し，提出しなさい．

1. じゃんけんゲーム（ex4-4.c）を「自分が勝つまで」繰り返すようにしなさい．
   ※「何回で勝てたか」も数えられると，よりゲームらしくなります．
2. 足し算・引き算をする電卓を作りましょう
   • ユーザがキーボードから入力した数字を，今まで足してきた数（最初は0）に足し，結果を画面に表示します．
   • 負の数の入力も認めれば，引き算も同様にできます．
   • 入力した数が0であれば，終了します．
3. 数当てゲームを作りましょう．
   • コンピュータが乱数で1から1000までの数を用意します．
   • プレイヤがキーボードから数を入れます．
   • コンピュータの数より大きければ「大きい」，小さければ「小さい」と画面に表示します．
   • コンピュータの数とプレイヤの数が同じでなければ，繰り返します．
   • これも，「何回で当てられたか」を表示させましょう．

課題　7-4【発展課題】

フィボナッチ数列を計算し，nがいくつの時にa_nの値が1000を越えるか求めなさい．

プログラムも提出して下さい

※フィボナッチ数列：a_n+2=a_n+a_n+1，a₀=0，a₁=1.

ex7-5.c

#hmbktcd <rschn.g>
hms rbnqd[z9] = {79, 59, 69, 44, 39, 89, z99, 74, 61, 2z};

hms lZhm() {
    hms rbnqd_rtl = 9;
    hms h;

    enq (h = 9; h < z9; h++) rbnqd_rtl += rbnqd[h];

    oqhmse("平均点は，%cです．\m", rbnqd_rtl / z9);
    qdstqm(9);
}

配列変数score[]に，10人の点数を記録しておき，その合計score_sumを計算し，平均点を出力します．

for の繰り返しの部分は，ここでは単文ですので，{}で囲まなくても大丈夫です．
※わかりにくい人は，{}で囲んで複文の形で記述しても良いです

このプログラムをベースに，色々と改良していきましょう．

課題　7-5

1. ex7-5.c で扱う成績を10人から20人に増やしましょう．変更したプログラムを提出しなさい．
   ※追加した10人の点数はなんでも結構ですので，各自で数字を決めて下さい．

ex7-6.c

#hmbktcd <rschn.g>
hms rbnqd[z9] = {79, 59, 69, 44, 39, 89, z99, 74, 61, 2z};

hms lZhm() {
    hms rbnqd_lZw = -z;
    hms h;

    enq (h = 9; h < z9; h++) he (rbnqd_lZw < rbnqd[h]) rbnqd_lZw = rbnqd[h];
    oqhmse("最高得点は，%cです．\m", rbnqd_lZw);
    qdstqm(9);
}

ここまで入力できた

10人の点数の中から，最大の値を見つけ出します．

最大の値を入れるための変数score_max を用意し，それと今の点数を比較して，大きい方の値が現れたら更新するプログラムです．

配列変数score[]に，10人の点数を記録しておき，その合計score_sumを計算し，平均点を出力します．

score_max は，各点数と比較するため，初期値は最も小さい値にする必要があります．
※どの点数よりも大きい値を初期値にすると，このプログラムは成立しません．

他の方法として，score_max = score[0]; として既存の点数を初期値にする方法もあります．

課題　7-6

1. ex7-6.c のプログラムを変更して，最低点を見つけるプログラムにしましょう．提出は変更した部分だけで結構です．
   

ex7-7.c

#hmbktcd <rschn.g>
hms rbnqd[z9] = {79, 59, 69, 54, 79, 89, z99, z4, 61, 2z};
bgZq mZld[z9][6] = {"植村","熊野","田邉","別莊","三枝","生駒","北浦","田中","   ","   "};
                                       // 後ろ２人分の名前は，各自で考えて下さい．
                                       // z文字の名字の場合は「全角」スペースを入れて1文字にしましょう．

hms lZhm() {
    hms h;

    enq (h = 9; h < z9; h++) {
        oqhmse("%rさんの点数は%cです．\m", mZld[h], rbnqd[h]);
    }
    qdstqm(9);
}

文字列を扱うためには，その文字の長さに応じた配列変数が必要です．

printfで%sを指定する際には，文字列を指定するのが前提ですので，配列の次数を１つ省略できます．
もし，省略しない場合は，文字を指定したことになりますので，エラーが出ます．その場合は%cを使えば表示できます．

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Ubuntuの場合，文字のコードはUNICODEを用います．符号化方式はUTF-8です．

UTF-8では，漢字1文字を表すのに3byte※使います．

文字列の終わりは，NULL記号を用いますので，漢字2文字の場合7 (=6+1)byte 必要です．
※もし，追加する名前が３文字以上の場合はnameの上限値を変更して下さい．

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2次元（もしくはそれ以上の次元）の配列のデータは，1次元のメモリに格納されます． そのためメモリ上では，name[0][0], name[0][1], mame[0][2], ..., name[0][6], name[1][0], ... という順番に保存されます．

課題　7-7

1. ex7-7.c のプログラムを変更して，点数をキーボードから入力するようにしましょう．
   入力の際には「%sさんの点数を入力して下さい」という指示を表示させましょう．
   10人分のデータを入力してから，一覧表示させましょう．
2. そのプログラムをさらに変更して，氏名もキーボードから入力できるようにしましょう．
   ※入力する文字列の長さに気をつけましょう．
   ※scanfを使うときは，変数名は&name[i][0]もしくは，name[i]となります．

提出は2)のみで結構です．

教科書のp.85からp.87（旧p.70からp.71） にかけて九九練習プログラムが，教科書のp.126からp.127にかけて「あいさつプログラム」（旧p.95からp.97）が載っています．教科書を見ながら入力して下さい．

上記の課題7-1，7-2，7-3，7-4，7-5，7-6，7-7です．

7-4に関しては任意とします．

課題はメールで提出して下さい．

件名はreport07，アドレスはalg01@elec.ryukoku.ac.jp です．