前回，タートルの制御に反復（繰り返し，ループ）を利用して， 複雑な動作を少ない命令で実現できることがわかった． 今回はさらに，選択（条件判断）を利用して， タートルの動作を状況に応じて変化させ， より複雑な図形を効率的に描いてみよう．
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， 前々回の説明を再確認しておくとよい． さらに，反復について，前回の説明を確認．
何はともあれ，簡単な例を実行してみよう． 次のプログラムでは，円形領域の外へ出ないようにタートルを制御している．
ソースファイル in-circle.c：
#include "kame3d.h"
int main()
{
int i;
double x, y;
double r = 4.0; // 円の半径
Init("Kame3D in Circle");
for (i = 0; i < 1000; i++) {
x = PosX(); // 現在の x 座標
y = PosY(); // 現在の y 座標
if (x*x + y*y > r*r) { // 領域外に出た場合...
Turn(180.0); // 完全に方向転換
} else { // その他（領域内の場合）...
Turn(25.0); // ちょっとだけ回転
}
Move(1.0);
}
Play();
return (0);
}
なお，PosX() と PosY() は， タートルの現在位置を調べるための状態関数（後述）である．
上記ソース in-circle.c における int i とか double x, y, r とかは， 数値を記録しておくための変数の宣言である． int は整数型，double は実数型を意味する． int 型の変数には，整数しか記録できない． 一方，double 型の変数には，実数（整数＋小数）を記録できる．
データ型の使い分け：
なぜ，すべて実数としてはダメなのか？ コンピュータの実数計算では，誤差が必ずつきまとうためだ． 例えば，理論的には等しいはずの２つの計算式の値が， プログラム的には等しくなかったりする． （ただし「まったく異なる値」というわけではなく 「ほぼ等しい値」とか「少しだけ異なる値」になるということだ．）
また，メモリ消費量を節約するためでもある． データ１個あたりの情報量は， int 型では 4 byte， double 型では 8 byte である．
これらより，特に必要のない限り，実数ではなく整数を使うべきだ．
実数計算の誤差について確認してみよう． ソースファイル mul.c：
// 実数計算における誤差を確認するためのプログラム // 足し算の繰り返しで掛け算 d*n を計算 // n を 100000（10万）とか 1000000（100万）とかにも変えてみよう． #include <stdio.h> int main() { double d = 0.1; int n = 10000; double t = 0.0; int i; for (i = 0; i < n; i++) { t += d; // t = t + d; と同 } printf("%f * %d = %f : %f\n", d, n, t, d*n); // 結果表示 return (0); }
実行：
$ cc error.c -o error # タートルのプログラムではないので -lkame3d は不要 $ ./mul 0.100000 * 10000 = 1000.000000 : 1000.000000 # とりあえず正確そうだが...？
変数 n の数値を増やしてみるとどうなるだろうか？
0.100000 * 100000 = 10000.000000 : 10000.000000 0.100000 * 1000000 = 100000.000001 : 100000.000000 0.100000 * 10000000 = 999999.999839 : 1000000.000000
if 文の使い方の一般形は次の通り：
if ( 条件式1 ) {
条件式1 が成立したときだけ実行したい処理
...
} else if ( 条件式2 ) {
条件式2 が成立したときだけ実行したい処理
...
} else {
どの条件も成立しなかった場合の処理
...
}
なお，else if (...) {...} や else {...} の部分については， 場合によって省略可能である．次のようにしてもよい：
if ( 条件式 ) {
処理
...
}
とか，さらに単純な場合には：
if ( 条件式 ) 命令;
条件式は，次のような形式で記述される：
なお，double 型の式を == で比較しないこと． 上述の通り，誤差の影響があるので，意図した通りには動かないだろう． もし何度かうまく動いたとしても，それは偶然であり， いつでも正常動作するかというと，その保証はない．
選択を利用すると，羅列的な（長く無駄のある）ソースコードを， プログラムの動作を変えずに， コンパクトに（短く無駄なく）書き直せる場合がある．
ジグザグ線を例としよう． 最も単純な方法としては，左折して直進と右折して直進とを繰り返せばよい． この方法にもとづいたソースファイル zigzag.c：
#include "kame3d.h"
int main()
{
int i;
Init("zigzag");
for (i = 0; i < 10; i++) {
Turn(120); // 左折
Move(0.5); // 直進
Turn(-120); // 右折
Move(0.5); // 直進
}
Play();
return (0);
}
これだと，同じ直進が２回記述されており，コードが冗長である．
別な方法として，交互に左折／右折して直進，これを繰り返せばよい． 次のように，zigzag.c の内容を修正しよう：
...
for (i = 0; i < 20; i++) {
if (i%2 == 0) { // i が偶数のとき...
Turn(120);
} else { // その他（奇数）のとき...
Turn(-120);
}
Move(0.5);
}
...
これで，まったく同じ Move が２個から１個に減った． 再コンパイル・再実行し，結果は変わらないことを確認しよう．
まだ，同じような Turn が２個あるので， さらに修正：
double angle;
...
for (i = 0; i < 20; i++) {
if (i%2 == 0) {
angle = 120;
} else {
angle = -120;
}
Turn(angle);
Move(0.5);
}
...
要するに，相違部分（左折／右折）だけを場合分けし， 共通部分（直進）を 1 箇所にまとめており， 無駄が少なくなっている．
なお，これらの２つの方法の関係は， 数式に例えるなら「a x + b x」と「(a + b) x」との違いのようなものである． どちらも結果は同じであるが， どちらの記法がよりスマートか？
in-circle.c を改造して，領域の形状を長方形に変更してみよう．
ソースファイル in-rectangle.c：
int main()
{
...
// double r = 4.0; // 円の半径
double r1 = 5.0; // 長方形の長辺の半分
double r2 = 2.0; // 長方形の短辺の半分
Init("Kame3D in Rectangle");
for (i = 0; i < 1000; i++) {
...
// if (x*x + y*y > r*r) { // 領域外に出た場合...
// Turn(180.0); // 完全に方向転換
if (x < -r1) { // 領域外に出た場合...
Turn(180.0); // 完全に方向転換
} else if (x > +r1) {
Turn(180.0);
} else if (y < -r2) {
Turn(180.0);
} else if (y > +r2) {
Turn(180.0);
} else {
Turn(25.0); // ちょっとだけ回転
}
...
領域外の判定と方向転換の同じような処理が，上下左右の辺のために， ４個も必要となってしまった．
複数の条件式を組み合わせたりする場合， 論理演算を利用すると，単純化できるかもしれない：
if (条件式１) {
処理Ａ
} else if (条件式２) {
処理Ａ
}
|
→ |
if ((条件式１) || (条件式２)) {
処理Ａ
}
|
if (条件式１) {
if (条件式２) {
処理Ａ
}
}
|
→ |
if ((条件式１) && (条件式２)) {
処理Ａ
}
|
if (条件式) {
// 処理なし
} else {
処理Ａ
}
|
→ |
if (!(条件式) {
処理Ａ
}
|
では，OR 演算を利用して，in-recrangle.c のコードを効率化してみよう．
if 文と論理演算を使えば， 変化に富む複雑な処理を記述できるようになる． しかし，無闇に使ってしまうと， ソースコード自体も無駄に複雑になりがちでもある． if 文を書く際（特に else も使う際）には， ソースコードを効率よく記述できるように， 条件分けについて十分に整理すること．
条件整理のチェックポイント例：
非効率な例：
if ((条件A) && (条件B)) {
処理A
処理B
} else if (条件A) {
処理A
} else if (条件B) {
処理B
}
修正案：
if (条件A) { 処理A }
if (条件B) { 処理B }
非効率な例：
if (x == 0) { } else { 処理 }
修正案：
if (x != 0) { 処理 }
非効率な例：
if ((条件1) && (条件2) && ... && (条件10)) {
処理A // すべての条件が成立した場合
} else if ((条件1) || (条件2) || ... || (条件10)) {
処理B // どれかの条件が成立した場合
}
int bingo; // 成立する条件の個数 bingo = 0; if (条件1) bingo++; if (条件2) bingo++; ... if (条件10) bingo++; if (bingo == 10) { 処理A // すべての条件が成立した場合 } else if (bingo > 0) { 処理B // どれかの条件が成立した場合 }
ある動作を実現するための記述方法は， 一般に，ひとつだけではなく複数ある． 効率よく記述するために，複数の方法を考え， ベストと思われるものを選択すること． ひとつの方法だけしか考えないのでは不十分．
できるだけ効率的な if 文の構成を模索しよう．
選択文 if と関連して，反復文 while もある． if では，条件が成立したとき，一度だけ処理を実行する． 一方，while では，条件が成立する間，何度も処理を繰り返す．
while 文の一般形：
while ( 条件式 ) {
処理
...
}
while 文の使用例の断片：
double d = 0.0; // 1回のMoveでの移動距離
double total = 0.0; // 移動距離の合計
while (total < 10.0) { // 総移動距離が一定以内であれば
Move(d); total += d; d += 0.02;
Turn(30.0);
}
Play();
...
これは，前回のサンプル spiral.c の改造版である． 元のコードでは，for ループを使い， 反復回数を条件としていた． 一方，この改造版では，while ループを使い， 総移動距離を条件として，一定の長さの螺旋を描くようになっている．
注意：while の条件式の設計をミスると， 無限ループになり， プログラムが無反応になってしまう可能性がある． なってしまった場合：
$ ./プログラム & # プログラムを実行した後... [2] ... # ...括弧内の数字を見とけ $ jobs # 見のがした場合... ... [2] ... ./プログラム & ... $ kill %2 # バックグラウンドジョブの強制終了 $ ./プログラム # & を付け忘れた場合... [Ctrl] + [C] # フォアグラウンドジョブの強制終了
動作中のタートルの現状は，次のような状態関数によって調べられる：
練習問題の in-torus.c または in-cross.c の一方または両方に取り組め．
担当教員へレポートを送信せよ：
SS画像の作成方法は前々回と同様．