2002 年度「計算機基礎論３Ｂ」 2000-11-15

ごく簡単な計算

    /* たし算  1990-04-28, written by Iwase */

#include <stdio.h>

main()
{
    int a, b, sum;              /* 変数の宣言 */

    a = 2;                      /* 代入 */
    b = 3;
    sum = a + b;

    printf("%d たす %d は %d です.\n", a, b, sum);
}

１行目。「/*」と「*/」とで囲まれた部分はコメントである。何を書いてもコンパイルしてできる実行ファイルには関係ないので、自由にメモを書くことができる。ここでは、何をするプログラムか、いつ誰が作ったかを書いている。
「変数の宣言」の行。変数を使う場合、前もって「宣言」しておく必要がある。ここでは「変数 a, b, sum は int 型」と宣言している。変数名には小文字を使うのが普通である。「int 型」は「整数型」の一つで、この名前は整数 integer に由来している。
「代入」の行。「a = 2」は、「a は 2 に等しい」という平叙文ではなく、「a に 2 を代入せよ」という命令文である。その下の２行も同様。プログラムは特に指定しなければ上から下へ実行されるので、 sum = a + b; を実行したあとの sum の値は 5 になる。
printf 文の行。記号「%d」は、順に後ろの変数の値に置き換わって画面に出力される。ここでは、一つめの %d は a の値で、二つめの %d は b の値で、三つめの %d は sum の値で置き換わる。

よって、出力は「2 たす 3 は 5 です.」のあと改行、となる。

K&R2 §1.2 が参考になるが、そこのプログラム例はループを含む分だけこれよりむずかしい。

コンピュータの中は有限なので、 int 型ですべての整数を表わせるわけではない。

%d の代わりに別のものを書くと数の出力法が変わる。興味のある者は K&R2 §1.2 の終わり近く、§7.2, §B1.2 を見よ。

算術演算子については K&R2 §2.5 を見よ。ベキ乗を表わす演算子はＣ言語にはないことに注意。 int 型どうしの割り算では小数点以下は切り捨て。 % については例えば 10 % 3 は 1 となる。

演算の優先順位は数学の場合と同じ。必要ならば小カッコ「( )」を使う。中カッコ「{ }」、大カッコ「[ ]」をこの目的に使ってはならない。

「-」は c = -b/a のように「符号を変える」の意味でも使える。

ユーザに数を入力させる

#include <stdio.h>

main()
{
    int a, b;

    printf("数を入れてください.\n");
    scanf("%d", &a);                                  /* 数の入力 */
    printf("もう一つ数を入れてください.\n");
    scanf("%d", &b);
    printf("%d たす %d は %d です.\n", a, b, a+b);
}

「数の入力」の行。ここでプログラムは止まってキーボードからの入力を待つ。変数名 a の前に & がついて &a となっていることに注意。なぜ & が必要かは、いまは説明できない。

scanf() は K&R2 §7.4 で論じられているが、いま読んでもむずかしいだろう。

分岐

#include <stdio.h>

main()
{
    double a, b;

    printf("数を入力してください.\n");
    scanf("%lf", &a);
    printf("もう一つ数を入力してください.\n");
    scanf("%lf", &b);
    if (b == 0) {                               /* if による分岐 */
        printf("0 では割れません.\n");
    } else {
        printf("%f 割る %f は %f です.\n", a, b, a/b);
    }
}

double 型は浮動小数点数（i.e. 小数点以下がある数）を格納する型のうちの代表的なものである。 int と double について、入出力のしかたをまとめておく。

入力出力
int scanf("%d", &a); printf("%d", a);
double scanf("%lf", &a); printf("%f", a);
「if による分岐」の行からの５行。
```
    if (条件１) {
        文１
    } else {
        文２
    }
```
は次のように動作する。「条件１をまずチェック。それが真ならば文１を実行し、文２は飛ばして先へ進む。条件１が偽ならば文１は飛ばし、文２を実行して先へ進む」。
```
    if (条件１) {
        文１
    } else if (条件２) {
        文２
    } else if (条件３) {
        文３
    } else {
        文４
    }
```
は次のように動作する。「条件１が真ならば文１だけを実行する。条件１が偽で条件２が真なら文２だけを実行する。条件１も条件２も偽で条件３が真ならば文３だけを実行する。条件１も条件２も条件３も偽なら文４だけを実行する」。文のうち一つだけが実行されることに注意。

条件１が真ならば文１を実行し、偽ならば何も行わない、という場合は
```
    if (条件１) {
        文１
    }
```
とする。
K&R2 では §3.2 を参照。そこでは省略可能なカッコは省略しているが、このプリントのように全てつけておくほうが、間違いが少ない。
if (...) の中で使える記号は、数学上の記号と少々異なる。

Ｃ言語での記号 < > <= >= == !=
数学上の記号＜＞ ≦ ≧ ＝ ≠

「==」（等号二つ）には特に注意すること。「=」は代入の記号だったので比較の意味では使えない。「if (b = 0)」も文法的には正しいのでコンパイラはメッセージを出さないが、「もし b が 0 に等しかったら」という意味ではない。

他のプログラム言語では「=<」「=>」と書いても「≦」「≧」の意味になることがあるが、Ｃ言語はそうではない。

「if (a+b < c+d)」のように if の小カッコ内で計算をすることもできる。

K&R2 では §2.6, A7.9, A7.10 を参照のこと。

	入力	出力
`int`	`scanf("%d", &a);`	`printf("%d", a);`
`double`	`scanf("%lf", &a);`	`printf("%f", a);`

Ｃ言語での記号	`<`	`>`	`<=`	`>=`	`==`	`!=`
数学上の記号	＜	＞	≦	≧	＝	≠

数学関数

    /* 「gcc ファイル名 -lm」としてコンパイルすること */
#include <stdio.h>
#include <math.h>   /* sin */

#define PI 3.14159265

main() {
    printf("%d 度の正弦は %f です.\n", 30, sin(30*PI/180));
}

「#define ...」の行は、「以下で PI が出てきたら 3.14159265 で置き換えろ」という意味である。このような定数は大文字で書く習慣である。これについては K&R2 の §1.4 を参照のこと。

関数 sin を使うには、プログラムの３行目にあるように math.h の include が必要である。また、コメントにもつけておいたように「-lm」（エル、エム）をつけてコンパイルする必要がある。つけないでコンパイルしたらどうなるか、試してみるとよい。

ほかの数学関数については K&R2 の § 7.8.6, B4 を見よ。

３行目の「/* sin */」というコメントは、関数 sin を使うから math.h を include したんだぞ、という意味でつけてある。

いろいろやってみよう

ここまでに習ったことを組み合わせると、「２×２行列の積」「２×２行列の逆行列」「二元の連立一次方程式を解く」「二次方程式を解く」「等差数列の初項と公差、第何項目かを入力するとその項の値を出力する」「等比数列の初項と公比、第何項目かを入力するとその項の値を出力する」などのプログラムが作れるはずである。興味のある人はどんどんやってみよう。

岩瀬順一