5 基本制御構造(繰り返し)

5.1 `for`文(p.142)

繰り返しの回数が予め分かっているとき，for文がつかわれる．「初期値は○○，条件式が正しければ，ループを繰り返し，条件を再設定する．これは，条件式検査 $\rightarrow$ ループ $\rightarrow$ 条件の再設定を繰り返す．条件式が誤りになれば，そのループから抜け出す」という構文に使われる．これは，次のように，書く．

書式

	for(初期値設定式; 継続条件式; 再設定式){
	   文1;
	   文2;
	   文3;
	}

これは，「継続条件が正しい限り，文1と文2，文3を実行する」となる．もし，制御式が誤り (偽)であれば，これら文は実行されず，ブロックの外側に出る．図10にこの構文のフローチャートを示す．

以下のようなプログラムが，この構文の使用例である．

	for(a=1; a<=1000; a++){
	   sum=sum+a;
	   printf("a=%d sum=%d\n",a,sum);
	}

この構文の実行直前まで，sum=0ならば，1～1000までの和を計算することができる．見慣れないa++は，a=a+1と同じで，aの値を1増加させている．これをインクリメントと言う．

構文の内容は，次の通りである．

初期値として，「a=1」と設定する．
もし，aが1000以下ならば， -4pt
- 「sum+aを計算し，その結果をsumに代入」を実行する．
- 「a=値 sum=値」と表示する．
- 「aの値を+1増加」を実行する．
一つ前の，アイテム「もし，aが1000以下ならば $\cdots$ 」に戻る．

**図 10:** `for`の前判定繰り返し文
$\includegraphics[keepaspectratio, scale=1.0]{figure/for.eps}$

[練習1]

次の動作をするプログラムを作成せよ．最後の

の値はどのような値になるか? -4pt

実数 $a,\,b$ の初期値をそれぞれ，1.0と2.0とする．
実数をとする．
もし，が2より小さければ，の値をに代入する．反対に2よりも大きければ，の値をに代入する．
操作2～3を100回繰り返す．

[練習2]

以下の級数展開式を用いてネピア数( $\mathrm{e}$ )を計算せよ．少し難しいので，余裕のある者のみ実施せよ．

$\displaystyle \mathrm{e}$	$\displaystyle =1+1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3\times2\times1}+\frac{1}{4\times3\times2\times1}+\cdots$
	$\displaystyle =\sum_{n=0}^{\infty}\frac{1}{n!}$	(1)

5.2 不定回数繰り返し

繰り返し回数が予め分かっていない場合は，do while文かwhile文を用いる．それぞれの違いは，以下の通りである．

while文は，ループ入り口で継続条件の判断を行う．
do-while文は，ループ出口で継続条件の判断を行う．

5.2.1 `while`文(p.141)

これも，for文同様，前判定繰り返しであるが，予め繰り返し回数が分からないときには，while文が使われることが多い．「条件式が正しければ，ループ繰り返す．条件式が誤りになれば，そのループから抜け出す」という構文に使われる．次のように，書く．

書式

	while(継続条件式){
	   文1;
	   文2;
	   文3;
	}

これは，「継続条件が正しい限り，文1と文2，文3を実行する」となる．もし，制御式が誤り (偽)であれば，これら文は実行されず，ブロックの外側に出る．図11にこの構文のフローチャートを示す．

以下のようなプログラムが，この構文の使用例である．

	while(a<=1000){
	   sum=sum+a;
	   printf("a=%d sum=%d\n",a,sum);
	   a++;
	}

この構文の実行直前まで，sum=0かつa=1ならば，

sum $\displaystyle =1+2+3+\cdots+1000$

を計算する．構文の内容は，次の通りである．

もし，aが1000以下ならば， -4pt
- 「sum+aを計算し，その結果をsumに代入」を実行する．
- 「a=値 sum=値」と表示する．
- 「aの値を+1増加」を実行する．
一つ前の，アイテム「もし，aが1000以下ならば $\cdots$ 」に戻る．

**図 11:** `while`の前判定繰り返し文
$\includegraphics[keepaspectratio, scale=1.0]{figure/while.eps}$

5.2.2 `do while`文(p.145)

これは後判定繰り返しで，予め繰り返し回数が分からないときに使われることが多い．「ループ内を実行し，継続条件式が正しければ，さらにループを繰り返す．条件式が誤りになれば，そのループから抜け出す」という構文に使われる．次のように，書く．

書式

	do{
	   文1;
	   文2;
	   文3;
	}while(継続条件式);

これは，「文1と文2，文3を実行し，継続条件が正しければ，これを繰り返す」となる．もし，制御式が誤り(偽)であれば，ブロックの外側に出る．図12にこの構文のフローチャートを示す．

以下のようなプログラムが，この構文の使用例である．

	do{
	   sum=sum+a;
	   printf("a=%d sum=%d\n",a,sum);
	   a++;
	}while(a<=1000);

この構文の実行直前まで，sum=0かつa=1ならば，

sum $\displaystyle =1+2+3+\cdots+1000$

を計算する．構文の内容は，次の通りである．

以下を実行する． -4pt
- 「sum+aを計算し，その結果をsumに代入」を実行する．
- 「a=値 sum=値」と表示する．
- 「aの値を+1増加」を実行する．
もし，aが1000以下ならば，一つ前の，アイテム「以下を実行する」に戻る．

do while文とwhil文の動作はよく似ているが，「最初から継続条件式が誤り」の場合に違いが生じる．違いは，

do while 最初から条件式が誤りでも，ループブロックを1回は実行する．

while 最初から条件式が誤りの場合，ループブロックは実行されない．

である．

**図 12:** `do while`の後判定繰り替え詩文
$\includegraphics[keepaspectratio, scale=1.0]{figure/do_while.eps}$

5.3 ループのスキップと脱出

5.3.1 スキップ(`continue`)(p.150)

場合によっては，ループブロックの文を実行させたくない場合がある．このとき， continue文を使う．通常はif文を伴って，次のように書く．

書式

	while(継続条件式){
	   文1;
	　　if(制御式) continue;
	   文2;
	   文3;
	}

これは，「継続条件が正しい限り，文1と文2，文3を実行する．ただし，制御式が正しければ文2と文3はスキップする．」となる．当然，制御式が誤り(偽)であれば，これら文は実行されず，ブロックの外側に出る．図13にこの構文のフローチャートを示す．ここでは，while文に，continueを用いているが， forやdo while文にも使える．いずれの構文でも，contine文に出会うと，それ以降のループブロックが実行されない．

以下のようなプログラムが，この構文の使用例である．

	while(sum<=10000){
	   sum=sum+n;
	   n++;
	   if(sum <= 9000)contine;
	   printf("sum=%d\n",n);
	}

この構文の実行直前まで，sum=0かつn=1ならば，

sum $\displaystyle =1+2+3+\cdots+n$

を計算する．ただし，この繰り返し文を抜けたときには，sumの値は10000を越えている．

構文の内容は，次の通りである．

もし，sumが10000以下ならば， -4pt
- 「sum+nを計算し，その結果をsumに代入」を実行する．
- 「nの値を+1増加」を実行する．
- もし，sumが9000以下ならば，ループブロックの最後にスキップする．
- 「sum=値」と表示する．
一つ前の，アイテム「もし，sumが10000以下ならば $\cdots$ 」に戻る．

**図 13:** `contine`を使って，ループブロックをスキップする構文
$\includegraphics[keepaspectratio, scale=1.0]{figure/continue.eps}$

5.3.2 脱出(`break`)(p.149)

場合によっては，継続条件式が正しくても，構文から抜け出たい場合がある．このとき， break文を使う．通常はif文を伴って，次のように書く．

書式

	while(継続条件式){
	   文1;
	　　if(制御式) break;
	   文2;
	   文3;
	}

これは，「継続条件が正しい限り，文1と文2，文3を実行する．ただし，制御式が正しければ，この構文から抜ける」となる．当然，制御式が誤り(偽)であれば，これら文は実行されず，ブロックの外側に出る．図14にこの構文のフローチャートを示す．ここでも，while文に，break文を用いているが，forやdo while文にも使える．いずれの構文でも，break文に出会うと，構文から抜け出る．．

以下のようなプログラムが，この構文の使用例である．

	while(1){
	   sum=sum+n;
	   n++;
	   if(sum >=  10000)break;
	   printf("sum=%d\n",n);
	}

この構文の実行直前まで，sum=0かつn=1ならば，

sum $\displaystyle =1+2+3+\cdots+n$

を計算する．ただし，breakにより，sumの値が10000以上になると，この構文から完全に抜け出す．．

構文の内容は，次の通りである．

継続条件式はいつも1(真)なので，以下を実行する． -4pt
- 「sum+nを計算し，その結果をsumに代入」を実行する．
- 「nの値を+1増加」を実行する．
- もし，sumが10000以上ならば，構文から抜ける．
- 「sum=値」と表示する．
一つ前の，アイテム「継続条件式はいつも1(真)なので， $\cdots$ 」に戻る．

**図 14:** `break`文を用いた構文からの脱出
$\includegraphics[keepaspectratio, scale=1.0]{figure/break.eps}$

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志

Yamamoto Masashi
平成18年5月8日

`do while`	最初から条件式が誤りでも，ループブロックを1回は実行する．
`while`	最初から条件式が誤りの場合，ループブロックは実行されない．