プログラミング実習I

プログラミング実習I

人間システム工学科 井村 誠孝

変数とは

 C言語のプログラム中で，入力あるいは計算され た数や文字を保持するには，変数を使用する．  名前がついていて値を入れられる箱，というイメージ．  変数定義: 変数は変数定義(宣言)してからでないと 使うことはできない．  代入: 変数には値を代入できる．  代入できる値の範囲や精度は，変数の型によって決まる．  参照: プログラム中に変数名が現れると，格納さ れている値に置き換わる． p.60

フローチャート

 アルゴリズムを視覚化したもの #include <stdio.h> int main(void) { int a, b, c; scanf("%d", &a); scanf("%d", &b); c = a + b; if (c < 0) { printf(“cは負です¥n"); } return 0; } はじめ データa,b を入力 c←a+b c < 0? 「cは負です」と表示 N Y p.61

変数名の制限

 教科書p.62-63を参照してください．  Q. 次のうち，変数の名前として使えないのは? 1. when 2. if 3. 2days 4. a12345 5. hoge!hoge 6. fuga_fuga 7. ＡＢＣ (注: 全角文字) 8. (*ﾟｰﾟ)v p.62-63

float double char int

変数の型

実数(浮動小数点数) • 範囲・精度が異なる 整数 • 表現できる数の範囲が 異なる • 前にunsignedをつける と，正の数のみ扱う • char型変数は文字(アル ファベット，数字，記 号)を格納する． 表現できる値の 範囲や精度 占有するメモリ トレードオフ p.63

整数型と格納可能な値の範囲

型名 ビッ ト数 最小値 最大値 char ₈ -27 =-128 27_-1 =127 short int ₁₆ -215 =-32768 215_-1 =32767 int long int 32 -2 31 =-2147483648 -2 31_-1 =2147483647 long long int 64 -263

=-9223372036854775808 -2

63_-1

=9223372036854775807 p.64

ビットとバイト

 ビット(bit)  コンピュータが扱う情報の最小単位．  二つの選択肢から一つを特定する(=0か1のいずれか決め る)のに必要な情報量が1ビット．  バイト(byte)  (一般的には) 8ビット = 1バイト  1バイトで表すことができる選択肢の数は? 28₌₂₅₆ 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 p.64

実数

(浮動小数点数)

 コンピュータで実数(ただし有効桁数が決まってい る)を扱う際の表現方法．  絶対値が小さな数から大きな数まで，先頭の桁か らの正確さ(有効桁数)を同程度に保って情報を保 持できる．  C言語では実数を保持する変数の型として，float と double が用意されている． 型 メモリ量 仮数部の桁数 (10進数換算) 指数部の範囲 float 4 6 10-37_～1038 double 8 15 10-307_～10308 p.65

floatの内部フォーマット

 floatは一般的に，IEEE754標準のbinary32形式(32 ビット単精度浮動小数点数)で表現される． 指数部: 8ビット 仮数部: 23ビット 符号部: 1ビット ※doubleの場合: 符号部1ビット，指数部: 11ビット，仮数部: 52ビット p.65

2.56×10

2 仮数部 指数部

参考

: 浮動小数点数 各部の詳細

 符号部  正ならば0，負ならば1となる．  指数部  実際の値に，ある固定値 emax (floatの場合127)を加算して表 す(バイアスされた表現)．  0と255は特殊な値として予約されているため，表現できる指 数は-126から+127である．  2の補数による負の整数の表現とは異なる．  仮数部  最初の1ビットは常に1であるから省略され，実質24ビットの 精度を持つ(ケチ表現; economized form)．

文字

 文字はchar型で表される  文字1つ1つに数字が対応している(文字コード)  例: Aの文字コードは65  'A'とすると，その文字の文字コードが得られる  ¥ とアルファベット1文字 = 特殊記号(エスケープシーケ ンス)  ¥n _{– 改行 / ¥t – タブ など}  エスケープシーケンスは教科書の付録表を見る  当面，ひらがな・カタカナ・漢字は忘れてください．  char型は1バイトしか格納できない．日本語特有の文字は2バイト (以上)の領域が必要． p.67

「文字」を表示

/ 「文字コード」を表示

#include <stdio.h> int main(void) { char c = 'A'; printf("%c %d¥n", c, c); return 0; } ここに注目 同じ変数cを異なる型で表示 p.70

定数の型

 整数  int型として扱われます．  16進数表記: 先頭に0xを付ける．  8進数表記: 先頭に0を付ける．  浮動小数点数  double型として扱われます．  整数だけど浮動小数点数として扱いたい場合は，.0(.だけでもよ い)を末尾に付加する．例: 100.0  float型にしたい場合は，末尾にfを付ける．例: 3.14f p.73

参考

: 2進数-10進数-16進数の対応

2進数 10進数 16進数 0 0 0 1 1 1 10 2 2 11 3 3 100 4 4 101 5 5 110 6 6 111 7 7 2進数 10進数 16進数 1000 8 8 1001 9 9 1010 10 A 1011 11 B 1100 12 C 1101 13 D 1110 14 E 1111 15 F 10000 16 10

画面出力

/ キーボード入力

 printf(フォーマット, 変数, 変数,...);

 scanf(フォーマット, &変数, &変数,...)；

 ただし，scanfであっても，文字列(char配列)のときは& を付けない(そのうち出てくるだろう)．  printf と scanf のフォーマットはほとんど同じだが， double 変数のときは異なるので要注意．  フォーマット文字列の詳細は参考書を見よ． double d; scanf("%lf", &d); printf("%f¥n", d); p.74-75

主なprintfのフォーマット文字列

 %d: int型変数; 整数  %c: int型変数; 単一文字  %s: char型配列; 文字列  %f: double型変数; 浮動小数点数  %e: double型変数; 科学的表記法  %g: double型変数; 最適な表記法を自動選択  フォーマット文字列の指定と，引数として与える変数 の型が一致していないと，予期せぬ内容が出力される．  例: double d = 1.0; printf("%d¥n", d); p.75

浮動小数点数の表示

 printfのフォーマット文字列で以下を指定可能  通常の表記(%f) / 指数表記(%e) / 自動選択(%g)  桁数および精度を指定可能  XX: 全体の文字数を指定(フィールド幅)  YY: 小数点以下の桁数を指定(精度)  省略した場合は6桁になる． double d; printf("%XX.YYf",d); printf("%XX.YYe",d); p.75

#include <stdio.h> int main(void) { double e; e = 99.123456789012345; printf("%f¥n", e); printf("%.10f¥n", e); printf("%20.10f¥n", e); printf("%e¥n", e); printf("%.10e¥n", e); printf("%20.10e¥n", e); return 0; }

浮動小数点数の表示

: 例

出力結果 99.123457 99.1234567890 99.1234567890 9.912346e+01 9.9123456789e+01 9.9123456789e+01 20文字分 10桁 p.75

ついでに

: 主なscanfのフォーマット文字列

 %d: int型変数; 整数  %c: char型変数; 単一文字  %s: char型配列; 文字列 (変数名に&は付けない)  %f: float型変数; 浮動小数点数  %lf: double型変数; 浮動小数点数 注意!! float型とdouble型で フォーマット文字列が異なる

変数の宣言場所

 変数の宣言は { の直後(ブロックの先頭)でしかで きない．  C言語の仕様．  {…}でかこまれた部分を「ブロック」と呼ぶ．  ブロックの中で宣言された変数は，そのブロック内のみ 有効．  全てのブロックの外で 宣言すると「グローバル 変数」となる． int x; : if (x == 0) { int a = 1; : printf("%d¥n", a); /* OK */ } printf("%d¥n", a); /* NG */ p.78

変数の初期値

 関数の中で(つまりブロックの先頭で)宣言された 変数の初期値は不定です．  main()関数であっても同じです．  変数は必ず初期化することを習慣付ける．  ただし，グローバル変数(関数の外で宣言された変数)の 初期値は0であることが保証されている． p.79

符号付き

/ 符号無し 整数

型名 signed unsigned 最小 最大 最小 最大 char -2_=-1287 2₌₁₂₇7-1 0 2₌₂₅₅8-1 short int -2_=-3276815 2₌₃₂₇₆₇15-1 0 2₌₆₅₅₃₅16-1 int long int -2 31 =-2147483648 -2 31_-1 =2147483647 0 -2 32_-1 =4294967295 p.83

だいたいが式

 C言語では思っている以上のものを式として扱う．  代入文も式  例: a = 3  比較の条件も式  例: a == 3  単なる変数(や関数呼び出し)も式  例: a  実は定数だけでも式  例: 3  もちろん，数学的に式らしい式も式  例: y = a * x * x + b * x + c p.85

四則演算

 演算子(operator): 数値や変数に対して何らかの処 理(演算)を行うことを表す記号  1 + 2 の + は演算子 演算 数学 C言語 加算 + + 減算 - -乗算 × * 除算 ÷ / 剰余(余り) % アスタリスク 線が_{5本だったり6} 本だったりします が同じもの p.89

四則演算

 演算子の優先順位に注意．迷ったら () を付ければ よろしい．  整数 / 整数の答えは整数になるので注意．  整数 / 整数の答えを小数点以下まで求めたいときにはど うすればよいか? int a, b; double c; a = 1; b = 3; c = a / (double) b; キャスト: 型の変換 double c; c = 1 / 3; double c; c = 1 / 3.0; double c; c = 1.0 / 3; p.90

演算子の優先順位と結合規則一覧

() [] -> . 左から右

! ~ ++ -- + - * & (type) sizeof 右から左

* / % 左から右 + - 左から右 << >> 左から右 < <= > >= 左から右 == != 左から右 & 左から右 ^ 左から右 | 左から右 && 左から右 || 左から右 ?: 右から左 = += -= *= /= %= &= ^= |= <<= >>= 右から左 , 高 低 注: 上から2段目 + - は単項演算子 *は間接演算子 &はアドレス演算子 p.94

演算子の優先順位

 以下の条件式はどう解釈されるか y+1<x&&y==z+10*x||x!=y  演算子の間には優先順位がある  例えば，5×2+3 → (5×2)+3  次の順に優先(先に演算)される  乗算・除算→加算・減算→比較→論理積→論理和 従って，

(((y+1)<x)&&(y==(z+(10*x))))||(x!=y)

結合規則とは

 以下の計算結果は何になるか 12/5*3  これは当然ながら， (12/5)*3  結合規則は，同じ優先順位の演算子が連続してい る場合に，左側から適用していくか，右側から適 用していくか，を規定する．  ほとんどの演算子は左から右 p.94

混合演算

 演算は同じ型間で行われる．  C言語の方針: なるべく効率よいように実行する→ 型の変換が必要なければ行わない．  1/3が0になる理由はこれ．  異なる型間での演算は，一方をより広い範囲の値 が扱える型に変換して演算がなされる．  整数と浮動小数点数を演算するときは，整数が浮動小数 点数に変換されてから計算が行われ，結果は浮動小数点 数となる．  代入の場合は左辺値に変換される． p.95

キャスト

 強制的に型を変換したい→キャスト演算子を使う  キャスト演算子: ()の中に型名が入っている．例 (double) int i, j; double d; i = 1; j = 3; d = i / j; int i, j; double d; i = 1; j = 3; d = (double)i / j; d = i / (double)j; d = (double)i / (double)j; →dは0になる． うまくいかない例 キャストを使う例 p.98