07 月 19 日（火）3-4h

文字列処理（２）

今回は，テキストデータにおける 文字種の検査とデータ型の変換について理解しよう．

テキストデータの処理

テキストファイルや端末入出力（キーボード入力，画面出力）では， すべてのデータが文字列として取り扱われている． しかし，それらのデータをプログラムで処理する際には， 単純に文字列として取り扱うだけでよい，という訳ではない． たとえば，まず「数字列」を入力し， 「数値」に変換してから計算したり， 逆に，「数値」を計算し， 「数字列」に変換してから出力する必要がある．

「数値」と「数字」とを区別しよう． int val = 123; の 123 は数値， char *num = "123"; の "123" は数字列（文字列）だ． （このページの末尾の補足も参照．）

たとえば，scanf("%d %d", &x, &y) で２つの整数を入力する場合， この関数の内部では，次のような手続きが実行される：

  1. キーボード入力（123 45）から 文字列（"123 45"）を作る．
  2. 文字列を１文字ずつ検査し， それらがすべて数字であれば， 空白で区切られた２つの数字列 （"123" と "45"）に分解する．
  3. それぞれの数字列を数値 （123 と 45） に変換する．
逆に，出力処理 printf("%d", x) ではどうなるか？

このように，データの検査や変換は， テキストデータの入出力では必須の処理である．

文字種の検査

文字の種類を調べるために，次のような標準ライブラリ関数が用意されている：

これらの文字種検査関数 is○○( ) はすべて， へッダファイル ctype.h の中で， 次のようにプロトタイプ宣言されている： 

int  is○○(int  c);
不思議なことに，引数の型は char ではなく，int である． しかし，実引数として char 型のデータを与えても 仮引数の方では自動的に int 型へ変換されるので， 現段階では気にしないことにしよう． （自動的な型変換の規則について思い出そう．）

なお，is○○() の戻り値は，検査条件が成立しない場合に 0， 成立する場合に 0 以外の整数となる． 使用方法と処理内容については， List 1 と List 2 を参考にしよう．

List 1.　isdigit( ) の利用例 isdigit-1.c 
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

int main( )
{
	char *s = "otanoshike 2-32-1";	// 数字混じり文字列

	while (*s != '\0') {
		if (isdigit(*s)) printf("%c", *s);	// 数字だけ表示
		s++;
	}
	printf("\n");
	return (0);
}

List 2.　isdigit( ) の定義例 isdigit-2.c 
#include <stdio.h>
// #include <ctype.h>

// isdigit() のクローン
int myIsdigit(int c)
{
	if (c < '0') return (0);
	if (c > '9') return (0);
	return (1);
}

int main()
{
	...
//		if (isdigit(*s)) ...
		if (myIsdigit(*s)) ...
	...
}
文字種検査関数の検査対象は ASCII 文字（半角英数文字）だけだ． 日本語文字（全角文字）には使えない． 日本語の 1 文字は，2 byte 以上のデータとして記録されているので， Ｃ言語的には，文字（char 型）ではなく， 文字列（char 型の配列 or ポインタ）扱いとなる． （または，ワイド文字 w_char 型もある．） なお，日本語文字列の処理については，本授業の範囲外． 気になる者は，独自に調査せよ．

数字と数値の変換

数字列（文字列）から数値へ変換するためには， 次の標準ライブラリ関数を利用できる：

これらの変換関数のプロトタイプ宣言は， ヘッダファイル stdlib.h に記述されている．

では，変換関数について，仕組みを考えよう． List 3 は atoi( ) の基本的な（不完全な）定義例である．

ライブラリ関数の利用例については，各自で取り組もう．
List 3.　atoi( ) の定義例（不完全版） 
#include <stdio.h>
// #include <stdlib.h>

// atoi() の不完全なクローン
int myAtoi(char *s)
{
	int value = 0;

	while (*s != '\0') {
		value = value*10 + (*s - '0');
			// *s - '0' は，１個の数字を１桁の数値へ変換している．
			// value*10 は，数値の桁を繰り上げている．
		s++;
	}
	return (value);
}

int main()
{
	char s[256];
	int n;

	printf("整数 > ");
	scanf("%s", s);

//	n = atoi(s);
	n = myAtoi(s);

	printf("入力文字列：%s\n", s);
	printf("数値化結果：%d\n", n);

	return (0);
}

なお，文字同士の引き算 *s - '0' については， ASCIIコード番号の計算であることに注意しよう．

List 3 は機能的には不完全． 正の整数の文字列（例： "128"）を与えた場合にはうまく動くが， 符号付き整数（例："-64" や "+1024"）の場合には 対応していない． また，文字列に数字以外の文字が混入していると，変な値を返してしまう． 本来の atoi() ではどうなっているか？各自で確認しよう．

逆の変換（数値から文字列への変換）については， 次の標準ライブラリ関数が便利だ： 

sprintf(文字配列, 書式, ... )

この変換関数 sprintf( ) は， printf( ) の仲間であり， 書式付出力を画面表示する代わりに文字配列に書き込む． プロトタイプ宣言のへッダファイルは stdio.h である．

この関数 sprintf( ) には，たとえば，こんな使い道がある： 

int  x, w;
char fmt[16];

printf("整数値と表示桁数 > ");
scanf("%d %d", &x, &w);	// ここでたとえば，x に 12，w に 5 を入力すると...

sprintf(fmt, "%%0%dd\n", w);	// 書式文字列が "%05d\n" となって...
printf(fmt, x);			// 出力は 00012 のように 5 桁になる

このテクニックは，表（table）を整形して表示する場合などに有効である．

上の例では，効果がわかり易くなるように， 余分な上位桁にゼロを表示するようにした． しかし，もちろん普通に使う書式は，%05d とかではなく， %5d とかにして，上位桁を空白で埋めるべき．

本日の課題

List 3 を改造して，atoi( ) の完全なクローンを定義せよ．

条件：

変換例：（本来の atoi( ) の動作例）

ヒント：

アドバイス： atoi( ) の定義例は教科書にも掲載されているが， そちらのコードは高度過ぎる（わかりづらい）ので，パクりは禁止． 必ず，わかりやすいソースコードを書くこと．

特にループについては， 適切な方法（for と while）を使い分けること：

今回の課題には， while ループの方が適している． 入力された数字列の桁数は，検査するまで不明なので．

余裕のある人は，次のような関数も定義してみては？：

レポート提出

注意事項： 以下の点についても厳しくチェックする：

補足

今回の課題では，まず， １桁の 数字と数値について， ちがいを理解しないことには， 手出しできない． 例：

で，さらに，複数桁の場合には... 例：

(c) 2016, yanagawa@kushiro-ct.ac.jp