プログラミング実習

プログラミング論
第十五回
データの並べ替えをやってみよう
よく使う処理は関数にしよう
本日の内容


データの並べ替え
簡単な関数の例
–
–
–
–
–


関数の構成
ローカル変数の宣言
戻り値とreturn文
関数の呼び出し
関数のプロトタイプ宣言
戻り値のない関数
グローバル変数
データの並べ替えを考えてみよう



まず，「データが大きい順に並んでいる」
という状態は，どういう状態かを考えまし
ょう。
その状態を，「繰り返し」や「分岐」で簡潔
に表現できないか，を考えます。
次に，「その状態になっていなかったら，
どのような処理をすればよいか？」を考え
ましょう。
データの並べ替えを考えてみよう
～定義～

データがn個あるとき，「データが大きい順
に並んでいる」状態は次のように定義でき
ます。
– [0]～[n-1]：[0]番目のデータが最も大きい
– [1]～[n-1]：[1]番目のデータが最も大きい
– [2]～[n-1]：[2]番目のデータが最も大きい
・・・
– [n-2]～[n-1]：[n-2]番目のデータが最も大きい
データの並べ替えを考えてみよう
～繰り返しで表現できそうな場所は？～
– [0]～[n-1]：[0]番目のデータが最も大きい
– [1]～[n-1]：[1]番目のデータが最も大きい
– [2]～[n-1]：[2]番目のデータが最も大きい
・・・
– [n-2]～[n-1]：[n-2]番目のデータが最も大きい
データの並べ替えを考えてみよう
～繰り返しで表現できそうな場所は？～
– [0]～[n-1]：[0]番目のデータが最も大きい
– [1]～[n-1]：[1]番目のデータが最も大きい
– [2]～[n-1]：[2]番目のデータが最も大きい
・・・
– [n-2]～[n-1]：[n-2]番目のデータが最も大きい
繰り返しでの表現？

iを0～n-2まで変化させながら，
[i]～[n-1]の中で[i]番目のデータが最も大きい
がすべて成り立つならば，大きい順に並んでい
る，と言える。
データの並べ替えを考えてみよう
～並んでいない場合（矛盾）の処理～


iを0～n-2まで変化させながら，
[i]～[n-1]の中で[i]番目のデータが最も大きい
がすべて成り立つならば，大きい順に並んでい
る，と言える。
[i]番目が最も大きくない場合は，
[i]～[n-1]で最大値を探しだし，
その最大値と[i]番目のデータを交換する。
データの並べ替えを考えてみよう



まずは，「データを交換するプログラム」を考
えてみましょう。 (sort1.c)
次に，並べ替えを行うプログラムを考えてみ
ましょう。 (sort2.c)
他の方法を考えてみましょう。
関数の働き

そもそも，「関数」って何？
何かが入力
されると・・
その入力に応じた
何かが出力される
あるルールに従って
このような関係にあるものを「関数」と呼びます。

一体，何が便利なの？
– 同じ処理が何度も出てくる時は，一度「関数」として作っておけ
ば，そこに入力するデータを変えるだけで結果を得られるので，
プログラムが短くて済みます。
– 何度も同じ処理を書かなくて良いので，プログラムがスッキリ
見やすくなります。
関数の働き

例えば，こういう働きをするものは何？
“Hello, world”
printf(
)
ですね。
つまり，
printf(


)も関数の一つなのです！
このように，プログラムは，いろんな関数の集まりでで
きています。
関数は，自分で作る事ができます！
関数の働き（まとめ）




関数とは，ある入力を与えると，ルールに従ってある結
果を返してくれるもの
プログラムは関数の集まりでできており，言語が用意し
ているもの(printfやscanf)だけでなく，自分自身で作る
事もできる
頻繁に繰り返される処理を関数として作っておくと，必
要な時に関数を呼び出し，入力するデータだけを変更
すれば良く，プログラムが短く分かり易くなる
関数ごとに役割を決め，関数の集まりとしてプログラム
を作成することにより，誰が見ても分かり易く，使いや
すくなる
– データの受け渡し方法など約束を決める必要がある

「printfへ入力する文は，” “で囲め」，など
簡単な関数の例
では，関数を作ってみよう！

数学における関数を思い出しましょう。
関数 f に x を与えたときの結果を y に代入する
これは，こう書きましたね。
y  f (x)
実際に，関数 f が x をもらってどういう計算をしているかは，・・
f ( x)  x  3x  2
2
と定義しましたね。
簡単な関数の例
では，関数を作ってみよう！

プログラミング言語の場合も同じです。
f ( x)  x 2  3x  2
y  f (3)



と関数を宣言して，
のように利用します。
関数の宣言は，main関数の外で行います。
関数は，main関数など他の関数の中で利用されます。
自分自身の中で呼び出すこともできます（再帰処理）
簡単な関数の例
では，関数を作ってみよう！
#include <stdio.h>
double f( double x)
{
double y;
int main(void)
{
double x,y;
printf("x=?");
scanf("%lf", &x);
y = x*x+3*x+2;
y = f(x);
return y;
}
printf("y=%f\n",y);
}
ここが関数の宣言部です
簡単な関数の例
では，関数を作ってみよう！

#include <stdio.h>

double f( double x)
{
引数
double y;
ローカル変数
y = x*x+3*x+2;



return y;
}

関数の処理は，{ }で囲んで
表します。
プログラム内では，変数は型
指定されなければなりません。
関数が呼び出されたところか
ら受け取るデータを引数とい
います。
関数の答えが何型になるの
か，の指定も行います。
計算した後，関数の答えとし
て出力する変数の値はreturn
文で返します。
関数の中で宣言される変数を
ローカル変数と言います。関
数の中だけで有効です。
簡単な関数の例
では，関数を作ってみよう！
必ず，main関数から実行されます
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double f( double x) 引数の値が double x,y;
渡されます。
{
両方ともロー
カル変数の
double y;
printf("x=?");
ため，変数名
scanf("%lf", &x);
は同じですが
y = x*x+3*x+2; まったく別の
変数です。
渡された引数を元に
y = f(x); 関数が呼び
処理を行います。
出されます
return y;
}
printf("y=%f\n",y);
処理結果のyが関数の結果
として呼び出し元に返されます。
}
結果が画面に表示されます。
演習




ensyu44.cを完成させ，結果を確認しなさい。
引数として，直接数値を指定しても良いことを
確認しなさい。
ローカル変数名（引数と関数の結果の変数名）
は，main関数と関数fとで異なっていても問題な
いことを確認しなさい。
最後のprintfにて，変数yの値を出力する代わ
りに，直接printf内にて関数fの呼び出しを行っ
ても結果が出力されることを確認しなさい。
演習


実数を四捨五入して整数にする処理を，
関数で実現するプログラムを作成しなさ
い。
ensyu45.cを完成させなさい。
プロトタイプ宣言



ensyu46.cは，ensyu44.cを改訂したもの
です。
main関数を最初に配置し，後ろに関数f
を配置しています。
コンパイルするとどうなるでしょうか？
プロトタイプ宣言

こんなエラーが出ます。
警告 W8065 ensyu46.c 12: プロトタイプ宣言のない
関数 'f' の呼び出し(関数 main )
エラー E2356 ensyu46.c 20: 'f' の再宣言で型が一致していない

では，一つずつ考えていきましょう。
プロトタイプ宣言
警告 W8065 ensyu46.c 12: プロトタイプ宣言のない
関数 'f' の呼び出し(関数 main )
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double x, y;
printf("x=");
scanf("%lf",&x);
y = f(x);
printf("y=%f\n",y);
}
double f(double x)
{
double y;
y = x*x+3*x+2;
return y;
}
ここの段階でこのメッセージ
が出力されます。
ここでいきなり初めて関数fと
いうのが出てきた。
こんなものは聞いたことがない
から勝手に解釈して先に進み
ます。
プロトタイプ宣言
エラー E2356 ensyu46.c 20: 'f' の再宣言で型が一致していない
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double x, y;
printf("x=");
scanf("%lf",&x);
y = f(x);
printf("y=%f\n",y);
}
double f(double x)
{
double y;
y = x*x+3*x+2;
return y;
}
ここの段階でこのメッセージ
が出力されます。
さっき初めて見たからこっちで
勝手に解釈していたのに，
こんなところで教えてくれたって
もう遅い！
プロトタイプ宣言




というわけで，初めて作って利用する関数は，
「呼び出す関数の前に宣言をすませておかな
いと，コンパイル時に解釈できなくてエラーが出
る」ということになります。
プリプロセッサの位置に，「これからこういう関
数を使いますよ」という関数の形の宣言をしま
す。これを「プロトタイプ宣言」といいます。
関数名，引数の数・型，返り値（関数の結果）の
型を宣言します。
ensyu47.cでプロトタイプ宣言の方法を確認し
て下さい。
プロトタイプ宣言
#include <stdio.h>
double f(double);
int main(void)
{
double x, y;
printf("x=");
scanf("%lf",&x);
y = f(x);
printf("y=%f\n",y);
}
double f(double x)
{
double y;
y = x*x+3*x+2;
return y;
}
プロトタイプ宣言
double f(double);
引数の型と数
関数名
関数の結果（返り値）の型
printfやscanfは，標準ライブラリ
関数と言われ，stdio.hの中に記載
してあるため，エラーとならない。
返り値のない関数

返り値がない関数の場合は，関数宣言時の返
り値の型はvoidで宣言をします
(ensyu48.c)
#include <stdio.h>
void putd(int);
int main(void)
{
int dt=100;
putd(dt);
return 0;
}
void putd(int a)
{
printf("%d\n",a);
}
関数の型宣言
はvoid型となる
関数が値を返さない
＝return文がない
演習：よく間違う例


ensyu49.cは，変数xと変数yの値を交換
するプログラムとして作ってみたものです。
実行して，変数値が交換できることを確
認しなさい。
ensyu50.cは，交換の機能をswapという
関数で実現しようとしたものです。しかし，
これでは変数値が交換されません。この
理由を考えなさい。
グローバル変数




関数内で宣言された変数はローカル変数と呼
ばれ，その関数内でのみ有効です。
同じ名前の変数があったとしても，異なる関数
内で宣言されていれば，「違う家に住んでいる
同姓同名の人」という扱いになり，まったく別の
変数，と言うことになります。
ただし，関数の外，プリプロセッサの位置で宣
言された変数は「グローバル変数」と呼ばれ，
どの関数からでも共通して利用できる変数にな
ります。
ensyu51.cで確認しましょう。
グローバル変数
#include <stdio.h>
double r;
グローバル変数
double pi=3.141592;
double menseki(void);
double ensyu(void);
この値を共通
int main(void)
に利用できる
{
double c, s;
printf("r="); scanf("%lf",&r);
c=ensyu();
s=menseki();
printf("ensyu=%f, menseki=%f\n",c,s);
return 0;
}
double ensyu(void)
{
return 2*r*pi;
}
double menseki(void)
{
return r*r*pi;
}
共通に利用できる
演習


int型引数一つを受け取り，その数値の階
乗を計算する関数int kaijo(int n)を完成
させなさい(ensyu52.c)。
グローバル変数を用いることによりデータ
交換を可能にした関数void swap(void)
を完成させなさい(ensyu53.c)。

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