プログラミング入門２プログラミング入門２

第第55回回配列配列

同じデータの集合を効率よく扱う同じデータの集合を効率よく扱う

芝浦工業大学情報工学科芝浦工業大学情報工学科 講師講師

青木青木 義満義満

2003/10/20 プログラミング入門２ 2

今回の講義内容今回の講義内容

前回レポート

・学生の点数を入力 → 合計点，平均点を計算

・各学生の点数のデータは？

・学生を区別する方法：名前，学籍番号など

名前で呼ぶよりも，番号で呼ぶ方が便利例えば，野球選手の背番号，飛行機の座席番号

同じ型のデータの集合を効率良く扱うには？

配列 を使用！

2003/10/20 プログラミング入門２ 3

配列の必要性は？配列の必要性は？ (p.88)(p.88)ソースファイル名：List0501.c (p.88)3人の点数を読込み，合計点と平均点を表示

#include <stdio.h>

int main(void){

int aoki;int yanagisawa;int morishima;int sum = 0 ;double heikin = 0.0;

printf( “input score: ” );

printf( “no1: “ );scanf( “%d”, &aoki );printf( “no2: “ );scanf( “%d”, &yanagisawa );printf( “no3: “ );scanf( “%d”, &morishima );

#include <stdio.h>

int main(void){

int aoki;int yanagisawa;int morishima;int sum = 0 ;double heikin = 0.0;

printf( “input score: ” );

printf( “no1: “ );scanf( “%d”, &aoki );printf( “no2: “ );scanf( “%d”, &yanagisawa );printf( “no3: “ );scanf( “%d”, &morishima );

sum += aoki;sum += yanagisawa;sum += morishima;

heikin = (double)sum / 3 ;

printf( “Total : %d¥n”, sum )printf( “avg : %f¥n”, heikin );

return (0);}

キャスト

人数が100人になったら？人数が100人になったら？

2003/10/20 プログラミング入門２ 4

配列の必要性配列の必要性

人数が100人に増えたら？

現在の知識だと・・・点数を格納する変数を100個用意100個分の変数に名前を付ける

→ 変数の名前を書くのが大変，ミスも多くなる！

同じ型の変数の集まりを“背番号”

を付けて管理する配列が便利

同じ型の変数の集まりを“背番号”

を付けて管理する配列が便利

2003/10/20 プログラミング入門２ 5

配列配列の概念の概念

5人分の点数を格納するint型の変数を用意したい場合

整数 変数の宣言 整数型 配列の宣言

vc[4]vc[3]vc[2]vc[1]

int vc[5]; 宣言

型名 変数名

配列名 要素数vc[0]

型名 変数名

int vx; 宣言

VXintvc[0] ～vc[4]までの5個のint型変数vc[0] ～vc[4]までの5個のint型変数

一つ一つを，

配列の要素という

一つ一つを，

配列の要素という

2003/10/20 プログラミング入門２ 6

配列の注意点配列の注意点

整数型 配列の宣言

要素数を５とすると・・

vc[0], vc[1], vc[2], vc[3], vc[4]

の５つのint型変数を利用できる！int vc[5]; 宣言

型名 変数名

要素数[ ]内の数字： 添え字

→ 背番号

vc[4]vc[3]vc[2]vc[1]vc[0]

注意!vc[5] という要素は存在しない！（配列は0から始まるため）

※浮動小数点（double）でも同様

2003/10/20 プログラミング入門２ 7

配列使用のメリット配列使用のメリット ～～ 配列配列 とと forfor文文 （（p.90p.90））

ソースファイル名： list0502.c (p.90)配列の各要素に先頭から順に1，2，3，4，5を代入して表示

代入する値を少し変更しています

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5];

vc[0] = 0;vc[1] = 1;vc[2] = 2;vc[3] = 3;vc[4] = 4;

printf("vc[0] = %d¥n", vc[0]);printf("vc[1] = %d¥n", vc[1]);printf("vc[2] = %d¥n", vc[2]);printf("vc[3] = %d¥n", vc[3]);printf("vc[4] = %d¥n", vc[4]);

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5];

vc[0] = 0;vc[1] = 1;vc[2] = 2;vc[3] = 3;vc[4] = 4;

printf("vc[0] = %d¥n", vc[0]);printf("vc[1] = %d¥n", vc[1]);printf("vc[2] = %d¥n", vc[2]);printf("vc[3] = %d¥n", vc[3]);printf("vc[4] = %d¥n", vc[4]);

return (0);}

配列を使って変数名は簡潔になったが，もっと効率の良い方法は？

この部分が0～4まで順番に変化

先週の繰り返し文を使ってみては？

2003/10/20 プログラミング入門２ 8

配列使用のメリット配列使用のメリット ～～ 配列配列 とと forfor文文 （（p.90p.90））ソースファイル名： list0503.c (p.90)配列の各要素に先頭から順に0，1，2，3，4 を代入して表示For文を使って簡潔に記述

代入する値を変更しています

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5];int i;

for (i = 0; i < 5; i++)vc[i] = i;

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vc[%d] = %d¥n", i, vc[i]);

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5];int i;

for (i = 0; i < 5; i++)vc[i] = i;

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vc[%d] = %d¥n", i, vc[i]);

return (0);}

?

?

2003/10/20 プログラミング入門２ 9

配列使用のメリット配列使用のメリット ～～ 配列配列 とと forfor文文 （（p.90p.90））ソースファイル名： list0503.c (p.90)配列の各要素に先頭から順に0，1，2，3，4 を代入して表示For文を使って簡潔に記述

代入する値を変更しています

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5];int i;

for (i = 0; i < 5; i++)vc[i] = i;

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vc[%d] = %d¥n", i, vc[i]);

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5];int i;

for (i = 0; i < 5; i++)vc[i] = i;

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vc[%d] = %d¥n", i, vc[i]);

return (0);}

i=5, vc[5]にアクセスしようとすると，エラー！

配列とfor文を使った効率の良い記述!!

2003/10/20 プログラミング入門２ 10

配列配列 とと forfor文文 ～～ 練習問題練習問題

List0503.cを変更して，配列の各要素に先頭から順に4，3，2，1，0を代入して表示せよ。

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5];int i;

for (i = 0; i < 5; i++)vc[i] = i;

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vc[%d] = %d¥n", i, vc[i]);

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5];int i;

for (i = 0; i < 5; i++)vc[i] = i;

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vc[%d] = %d¥n", i, vc[i]);

return (0);}

?

?

?

2003/10/20 プログラミング入門２ 11

配列配列 とと forfor文文 ～～ 練習問題練習問題

List0503.cを変更して，配列の各要素に先頭から順に4，3，2，1，0を代入して表示せよ。

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5];int i;

for (i = 0; i < 5; i++)vc[i] = 4 - i;

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vc[%d] = %d¥n", i, vc[i]);

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5];int i;

for (i = 0; i < 5; i++)vc[i] = 4 - i;

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vc[%d] = %d¥n", i, vc[i]);

return (0);}

2003/10/20 プログラミング入門２ 12

配列の初期化配列の初期化 （（p.92p.92））

変数の宣言と初期化（先週登場）

int vx = 0;

配列の宣言と各要素の初期化（先週登場）

{1, 2, 3, 4, 5};int vc[5] =

vc[4]vc[3]vc[2]vc[1]vc[0]1 →

2→3→4→5→

初期化子の数が足りない場合

{1, 2, 3};int vc[5] =

{1, 2, 3, 0, 0};int vc[5] =

初期化子の足りない要素は0で初期化される！初期化子の足りない要素は0で初期化される！

2003/10/20 プログラミング入門２ 13

配列の初期化配列の初期化 （（p.92p.92））

ソースファイル名：list0505.c配列の要素を初期化する

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };int i;

for (i = 0; i < 5; i++)vc[i] = i;

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vc[%d] = %d¥n", i, vc[i]);

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int vc[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };int i;

for (i = 0; i < 5; i++)vc[i] = i;

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vc[%d] = %d¥n", i, vc[i]);

return (0);}

初期化子の個数，値を変えてみる

2003/10/20 プログラミング入門２ 14

配列の初期化における注意配列の初期化における注意

初期化子の数が配列の要素数を超えると・・・・

{ 1, 2, 3, 4, 5, 6 };int vc[5] =

vc[4]vc[3]vc[2]vc[1]vc[0]1 →

2→3→4→5→

初期化子の代入

int vc[3]； 6→

配列のサイズをオーバー！vc[3] = {1, 2, 3}；

Error !!

2003/10/20 プログラミング入門２ 15

配列のコピー配列のコピー （（p.93p.93））２つ配列を用意し，片方のデータをもう一方の配列にコピー

ソースファイル名： list0506.c

#include <stdio.h>

int main(void){

int i;int va[5] = { 10, 20, 30 };int vb[5];

for (i = 0; i < 5; i++)vb[i] = va[i];

for (i = 0; i < 5; i++)printf(“va:%3d, vb:%3d¥n", va[i], vb[i]);

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int i;int va[5] = { 10, 20, 30 };int vb[5];

for (i = 0; i < 5; i++)vb[i] = va[i];

for (i = 0; i < 5; i++)printf(“va:%3d, vb:%3d¥n", va[i], vb[i]);

return (0);}

va[i]の値をvb[i]へ代入

2003/10/20 プログラミング入門２ 16

配列のコピー配列のコピー 注意点注意点 （（p.93p.93））

va[5], vb[5] と２つの配列は要素数も同じだし，もっと簡単に次のように代入できないの？

vb = va ;

for (i = 0; i < 5; i++)vb[i] = va[i];

面倒でも，１つ１つ代入していく

重要重要

代入演算子によって，配列を代入することはできない代入演算子によって，配列を代入することはできない

2003/10/20 プログラミング入門２ 17

配列の要素に値を読み込む（配列の要素に値を読み込む（scanfscanf）） p.94p.94

ソースファイル名：list0507.c5人分の点数を読込み，値を表示するプログラム

#include <stdio.h>

int main(void){

int i;int vx[5];

for (i = 0; i < 5; i++) {printf("vx[%d]：", i);scanf("%d", &vx[i]);

}

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vx[%d]＝%d¥n", i, vx[i]);

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int i;int vx[5];

for (i = 0; i < 5; i++) {printf("vx[%d]：", i);scanf("%d", &vx[i]);

}

for (i = 0; i < 5; i++)printf("vx[%d]＝%d¥n", i, vx[i]);

return (0);}

&vx[i]

vx[i]も一つのint型の変数だから，いつもどおりその前に＆をつければＯＫ

2003/10/20 プログラミング入門２ 18

練習問題練習問題

前回のレポート（5人分の点数を読込み，合計と平均を計算）を配列（例えば，int score[5]）とfor文を用いて実現せよ。

#include <stdio.h>

int main(void){

int i;int score[5];int sum = 0;

puts(“input score ");for (i = 0; i < 5; i++) {

printf( “no%d：", i + 1);scanf("%d", &score[i]);sum += score[i];

}

printf(“Total：%5d¥n", sum);printf(“Average：%5.2f¥n", (double)sum / 5);

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int i;int score[5];int sum = 0;

puts(“input score ");for (i = 0; i < 5; i++) {

printf( “no%d：", i + 1);scanf("%d", &score[i]);sum += score[i];

}

printf(“Total：%5d¥n", sum);printf(“Average：%5.2f¥n", (double)sum / 5);

return (0);}

2003/10/20 プログラミング入門２ 19

もっと便利なプログラムへもっと便利なプログラムへ ～～ オブジェクト形式マクロオブジェクト形式マクロ

先ほどの成績処理プログラム → 点数を読み込む人数を変えるとしたら？

#include <stdio.h>

int main(void){

int i;int score[5];int sum = 0;

puts(“input score ");for (i = 0; i < 5; i++) {

printf( “no%d：", i + 1);scanf("%d", &score[i]);sum += score[i];

}

printf(“Total：%5d¥n", sum);printf(“Average：%5.2f¥n", (double)sum / 5);

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int i;int score[5];int sum = 0;

puts(“input score ");for (i = 0; i < 5; i++) {

printf( “no%d：", i + 1);scanf("%d", &score[i]);sum += score[i];

}

printf(“Total：%5d¥n", sum);printf(“Average：%5.2f¥n", (double)sum / 5);

return (0);}

数字を人数に合わせて全て変更しなければならない

そこで・・・

2003/10/20 プログラミング入門２ 20

もっと便利なプログラムへもっと便利なプログラムへ ～～ オブジェクト形式マクロオブジェクト形式マクロ

以下のようにプログラムを変更

#include <stdio.h>

/* 人数を定義 */#define NUMBER 7

int main(void){

int i;int score[NUMBER];int sum = 0;

puts(“input score ");for (i = 0; i < NUMBER; i++) {

printf( “no%d：", i + 1);scanf("%d", &score[i]);sum += score[i];

}

printf(“Total：%5d¥n", sum);printf(“Average：%5.2f¥n", (double)sum / NUMBER );

return (0);}

#include <stdio.h>

/* 人数を定義 */#define NUMBER 7

int main(void){

int i;int score[NUMBER];int sum = 0;

puts(“input score ");for (i = 0; i < NUMBER; i++) {

printf( “no%d：", i + 1);scanf("%d", &score[i]);sum += score[i];

}

printf(“Total：%5d¥n", sum);printf(“Average：%5.2f¥n", (double)sum / NUMBER );

return (0);}

NUMBER に変更

2003/10/20 プログラミング入門２ 21

マクロマクロ （（#define#define））

プログラムの中で使う定数を#define指令で置き換える

/* 人数を定義 */#define NUMBER 7

定義 プログラム中にNUMBERと書かれていたら，それを７に置き換える

#define指令のメリット値の管理・変更を一箇所で実現できる

プログラム中で使用する定数に対して，わかりやすい名前を与えられる。コメントを書いておくと更にgood.

見かけ上の動作は変わらないが，中身がわかりやすくなる

見かけ上の動作は変わらないが，中身がわかりやすくなる

2003/10/20 プログラミング入門２ 22

多重ループ多重ループ （（p.78p.78））

ソースファイル名： list0415.c （変更あり）for文の中にfor文がある構造

#include <stdio.h>

int main(void){

int i, j;

for (i = 1; i <= 9; i++) {for (j = 1; j <= 9; j++){

printf( "%3d", i * j );

}printf(“¥n”);

}

return (0);}

#include <stdio.h>

int main(void){

int i, j;

for (i = 1; i <= 9; i++) {for (j = 1; j <= 9; j++){

printf( "%3d", i * j );

}printf(“¥n”);

}

return (0);}

まずは実行してみよう

2003/10/20 プログラミング入門２ 23

多重ループの実行過程多重ループの実行過程

for文の中にfor文がある構造→ 入れ子 という （その他，if文の中にif文 なども）

for文の入れ子構造： 多重ループ

for (i = 1; i <= 9; i++) {

for (j = 1; j <= 9; j++){

printf( "%3d", i * j );

}printf(“¥n”);

}

外側を固定し，内側にあるfor文からまわす！

i=1 で固定

j=1～9までループ

1 1～9

表示

i=2 で固定 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ¥nｊ

2 4 6 8 10 12 14 16 18 ¥n

i ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2003/10/20 プログラミング入門２ 24

多重ループの理解多重ループの理解 （（p.80p.80））ソースファイル名： list0417.c横幅・高さを入力し，*の集まりで長方形を表示

#include <stdio.h>

int main(void){

int i, j;int width, height;

puts(“長方形を作ります");printf("横幅：");scanf("%d", &width);printf("高さ：");scanf("%d", &height);

for (i = 1; i <= height; i++) {for (j = 1; j <= width; j++) {

printf( “*” );}printf( “¥n” );

}

return (0);}

2003/10/20 プログラミング入門２ 25

22次元配列（次元配列（p.102p.102））これまでの配列 → １次元のデータ

行列演算，画像処理 → 2次元のデータを表す配列が必要！

1次元配列

int ma[2];i i=0

ma[1]ma[0]

i=1

2次元配列

int ma[2][3];i j

ma[1][0]

ma[0][0]i=0

i=1

j=0

ma[1][1]

ma[0][1]

j=1

ma[1][2]

ma[0][2]

j=2

縦2 x 横3 の2次元の表ができる！縦2 x 横3 の2次元の表ができる！

2003/10/20 プログラミング入門２ 26

22次元配列を用いた行列演算次元配列を用いた行列演算 (p.102)(p.102)ソースファイル名： list0514.c2次元配列を使った行列の足し算

#include <stdio.h>int main(void){

int i, j;int ma[2][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} };int mb[2][3] = { {6, 3, 4}, {5, 1, 2} };int mc[2][3] = { 0 };

for (i = 0; i < 2; i++){ for (j = 0; j < 3; j++){

mc[i][j] = ma[i][j] + mb[i][j];}

}for (i = 0; i < 2; i++) {

for (j = 0; j < 3; j++){printf("%3d", mc[i][j]);

}printf( “¥n” );

}

return (0);}

#include <stdio.h>int main(void){

int i, j;int ma[2][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} };int mb[2][3] = { {6, 3, 4}, {5, 1, 2} };int mc[2][3] = { 0 };

for (i = 0; i < 2; i++){ for (j = 0; j < 3; j++){

mc[i][j] = ma[i][j] + mb[i][j];}

}for (i = 0; i < 2; i++) {

for (j = 0; j < 3; j++){printf("%3d", mc[i][j]);

}printf( “¥n” );

}

return (0);}

2003/10/20 プログラミング入門２ 27

22次元配列の初期化次元配列の初期化

2次元配列の初期化

int ma[2][3] = { {1, 2, 3}, {4, 5, 6} };int mb[2][3] = { {6, 3, 4}, {5, 1, 2} };int mc[2][3] = { 0 };

ma[1][0]

ma[0][0]

ma[1][1]

ma[0][1]

ma[1][2]

ma[0][2]

{ 1, 2, 3 }

{ 4, 5, 6 }

全部0で初期化

2003/10/20 プログラミング入門２ 28

22次元配列の実例次元配列の実例 ～画像の色データの格納～画像の色データの格納

デジタル画像 → 2次元のデータ（?画素 x ? 画素）画素（Pixel）

2次元配列： image[ i ][ j ] 色（R，G，B）データ

2003/10/20 プログラミング入門２ 29

配列配列 まとめまとめ

配列同じ型のデータの集合を効率良く扱うことが可能

データを番号（添え字）を使ってアクセス

場合によっては，一度も文を実行しないこともある

オブジェクト形式マクロ#defineで定数に名前を付けて，プログラムを見やすく！

配列と繰り返し文の併用で効果倍増

2003/10/20 プログラミング入門２ 30

今日の課題今日の課題

配列の課題

１．５人分の体重をキーボードから読込んで配列に値を格納した上で，平均体重, 最高体重，最低体重を求めて表示しなさい。但し，データ型には小数も扱えるdouble型の配列を用いること。人数は#defineで記述すること。

ファイル名：kadai0501.c

多重ループの課題

２． 以下の2x3行列Aと3x2行列Bの乗算結果を表示せよ。（行列の確保には2次元配列を使用し，乗算の計算には多重ループを用いること）ファイル名：kadai0502.c

配列，for文，if文を使用

　？

　

BAC

BA

*132231

,123321

=

=

=

2003/10/20 プログラミング入門２ 31

余裕のある人向け（課題３）余裕のある人向け（課題３）

課題１，２ができた人は以下の問題にチャレンジ！

以下の連立一次方程式を，行列演算によって解け。

ポイント ： 逆行列の算出，課題２の行列積の計算を利用

x + 2y = 8-2x + 4y = 0

　　

の逆行列の求め方

　　

　　

−

−−

=

=

=

−

=

=

=

−

−

−−

acbd

bcadA

dcba

A

BAXyx

BAXyx

1

2x208

4221

08

4221

1

11

行列を用いた解法

2003/10/20 プログラミング入門２ 32

プログラミング入門プログラミング入門22 中間試験実施中間試験実施

日時： 11月10日（月） ４限（１４:４０～）※３限の通常授業終了後に実施

３限はいつも通りPC実習室にて

場所： 斉藤記念館 大教室

範囲： １０月２７日までに学習した内容

持ち込み：全て不許可