前回，基本的なプログラムによって，とりあえずタートルを動かしてみた．その結果，命令（制御関数）のひとつひとつに反応して，タートルが状態を変化させることがわかったハズである．

様々な命令をたくさん羅列すれば，どんなに複雑な図形でも描くことができる．しかし，同じ命令を何度も羅列するのは高コストである．

コードの記述に時間がかかるのは，最初の１度だけではない．後々度々に必要となる修正・改良の作業も大変になる．まぁ，やっつけ仕事の場合は別だが... （とは思っても，実際にはやっつけきれず，後々まで苦労を引きずることも多い．）

そこで，本授業では，より効率的な（複雑な図形をより少ない命令で描く）方法を探って行く．

本授業では，効率化の具体的な方策として，制御構造と関数とを利用する．

制御構造には，連接（羅列，順次），選択（条件判断），反復（繰り返し）の３種類がある．

今回は，反復（繰り返し，ループ）による効率化を理解しよう．例えば，ある動作を 100 回繰り返す場合，その動作に対応する一連の命令を人間が 100 回も書く のは明らかに無駄である．効率的なプログラミングとしては，その一連の命令を 1 回だけ書き，繰り返し回数を指定するだけでよい．

要するに，人間が命令を何度も繰り返すのではなく，コンピュータに繰り返させる．

Ｃ言語の場合， for 文または while 文を利用して，反復処理を記述する．

作業に移る前に，今回も，作業用ディレクトリの準備をお忘れなく．また，Ｃ言語プログラムのコンパイルと実行の方法について，前回の説明を再確認しておこう．

非効率な羅列的プログラミング

例として，多角形の描画を考える．まずは，６角形を羅列的にプログラミングしてみよう．一定距離の前進と 60 度の回転を６回実行すれば６角形になる．

#include "kame3d.h"

int main()
{
	Init("Kame3D Polygon");

	Goto(-1.0, -1.732);

	Move(2.0); Turn(60.0);
	Move(2.0); Turn(60.0);
	Move(2.0); Turn(60.0);
	Move(2.0); Turn(60.0);
	Move(2.0); Turn(60.0);
	Move(2.0); Turn(60.0);

	Play();
	return (0);
}

この例では， まったく同じコード 「Move(2.0); Turn(60.0);」を ６回も羅列している．

「たったの６回だけ」ではない．「仏の顔も３度まで」だ．人間の忍耐（羅列）の限度は，３回程度．

また，このコードを改造し頂点（角）の個数を増やせば，円に近づけることも可能である．しかし，そのためにソースコードをどれだけ肥大化させなければならないだろうか？

もちろん，現代の PC では， コピー＆ペーストの手作業の繰り返しによって，何行でも簡単に羅列できるので，そうしたくなるのが人情だが，それをやってはいけない． 後で，変更したいとき等，余計な時間・労力がかかることになるし，不注意による間違いも混入しやすくなってしまう． 人間が働くのではなく， コンピュータを働かせること． 人間は手よりも，頭の方を多く使うべきだ．

反復による効率化

では，次の通り， for 文を利用して， polygon.c を書き換えよう：（効率の良い例）

#include "kame3d.h"

int main()
{
	int  i;				// 反復回数のカウンタ

	Init("Kame3D Polygon");

	Goto(-1.0, -1.732);

	for (i = 0; i < 6; i++) {	// ここから６回反復
		Move(2.0); Turn(60.0);
	}				// ここまで

	Play();
	return (0);
}

実行結果は最初のものと変わらないのに， ソースコードを非常にコンパクトに記述できた． また，その効果は，反復回数が多いほど，より強力になる．反復回数を変えて試してみよう．

回数に応じて，当然，回転角度も変える必要がある．回数が n の場合，回転角度を 360.0/n にすればよい．例えば：

int n = 12;	// この値を変えるだけで任意の多角形を描ける
...
for (...; i < n; ...) {
	...
	Turn(360.0/n);
}

注意：整数演算 360/n だと，割り切れる場合を除き，計算結果が不正確となってしまう．この例では，実数演算 360.0/n としている．

int  カウンタ;

for (カウンタ = 0; カウンタ < 反復回数; カウンタ++) {
	繰り返したい処理
	...
}

このループを実行すると，カウンタの値が 0, 1, 2, ..., 反復回数-1 まで増加しながら，ループ内の処理（命令のグループ）が反復される．カウンタの値が反復回数以上になったとき，反復は終了する．

なお，for ではなく，while を使っても同様な処理が可能：（だがこれは，オススメできない．）

int  カウンタ = 0;

while (カウンタ < 反復回数)  {
	繰り返したい処理
	...
	カウンタ++;
}

練習問題

polygon.c を元にして，反復処理で何か素敵な図形を描け．（前回作成した図形を複数個ならべてみるとか．）

ヒント： for ループを二重・三重にしたり，ループ内に色々な命令を詰め込んだり，移動距離や回転角度をカウンタ値から計算したりすると，面白い図形ができあがる．どんな命令（制御関数）があったか，前回の説明を再確認しよう．

これらのソースファイルについては，本日の作業用ディレクトリにダウンロードして使うとよい．

ファイルダウンロードを賢く活用するための firefox の設定：

[編集]→[設定]→[一般]→v ファイルごとに保存先を指定する

（標準では，保存先フォルダが「ダウンロード」とかに設定にされているかもしれない．）

なお，制御構造（連接，選択，反復）の考え方を理解するには，アルゴロジックで練習するとよいだろう．（演習室の Linux では利用できないようなので，他の環境で．）

規則性・類似性による効率化

	Move(0.2); Turn(30.0);
	Move(0.4); Turn(30.0);
	Move(0.6); Turn(30.0);
	...
	Move(2.0); Turn(30.0);

これは，「まったく同じ」ではないが， 「同じような」コードの羅列だ．

	int	i;

	for (i = 1; i <= 10; i++) {
		Move(i*0.2);		// 異なる部分を規則性によりコンパクトに表現
		Turn(30.0);
	}

	int	i;
	double	d[10] = {0.2, 0.4, 0.6, ..., 2.0};	// 異なる部分だけを羅列

	for (i = 0; i < 10; i++) {
		Move(d[i]);
		Turn(30.0);
	}

要するに，コード同士の規則性（パターン）を見つけ出し，それを一般化できれば，羅列的な複数のコードを一つにまとめることができる．

数学に例えると，数列のすべての項を羅列するよりも，一般項の数式ひとつだけで表現すれば楽だよね．

本日の課題

for 文を２個以上利用して， 規則性のある独自の図案を効率良く描くようなタートルグラフィックスプログラムを自由に作成せよ．

制御構造 (1)

非効率な羅列的プログラミング

反復による効率化

練習問題

規則性・類似性による効率化

本日の課題