基本的なデータ処理

数値変数・数式・書式付き入出力の適切な使い方を理解しよう． そして，単純な数値データ処理プログラムを作成してみよう．

教科書の該当範囲：第２章〜第５章

実習の準備

いつもの通り，作業用ディレクトリを準備しよう： 

$  cd
$  mkdir  c-0509
$  cd  c-0509

データ処理の手順のまとめ

データ処理プログラムの段取りの基本形は次の通り：

  1. 前処理：変数の宣言，データの入力，等

    2. 書式付き入力 scanf() を利用して， キーボードからデータを入力し， 入力されたデータを変数に格納する． なお，変数の利用には事前準備が必要であり， ソースの先頭付近で型と名前を宣言しておく．

    コード例： 

    #include <stdio.h>	// scanf() に必要
int main(void)
{
	int	num;	// 整数型の変数 num を宣言
		// 「後で num を使うよ，整数を代入できるよ」
	double	val;	// 実数型の変数 val を宣言
		// 「後で val を使うよ，実数を代入できるよ」
	...
	scanf("%d  %lf", &num, &val);
		// 最初に %d で整数，次に空白，最後に %lf で実数，
		// というパターンでキーボードから入力してね．
		// 変数 num に整数，val に実数が格納されるよ．
		// 変数名の前「&」の付け忘れに注意!!
	...
}
  2. 本処理：計算等

    3. 数式等を利用して，目的のデータ処理を実行する．

    コード例： 

    ...
int main(void)
{
	double	total;
	...
	total = num*val;
		// かけ算 num*val を計算し，計算結果を変数 total へ代入してね．
	...
}

    計算結果のデータにも型があることに注意しよう．

  3. 後処理：処理結果の出力等

    4. 書式付き出力 printf() を利用し， 端末画面に計算結果等を表示する．

    コード例： 

    #include <stdio.h>	// printf() に必要
int main(void)
{
	...
	printf("%d * %f = %f\n", num, val, total);
		// 文字や数値を端末画面に表示してね．
		// %d は整数 num，%f は実数 val とtotal の値に置き換わるよ．
	...
}

    printf() と scanf() の書式について， %f と %lf のように， 微妙な違いがあることに注意しよう．

第２回の授業で作ったプログラムは， ほぼすべて，このパターンだった．

なお，Ｃ言語の世界では， 整数データと実数データとは明確に区別されている． たとえば，整数 123 と実数 1.23×102 は互いに別物となる． 数値的に，ほぼ等しいかもしれないが，完全に一致するとは限らない．

また，取り扱い可能な数値の範囲に制限がある． 計算結果のオーバーフロー等に注意しよう．

整数データの処理

int型の整数データ１個あたりの情報量は， 4 byte（16進数８桁）＝32 bit（２進数32桁）であり， 表現可能な数値の範囲は 0 〜 232ー1 ≒ 約40億となる． ただし通常は，負数も使うので，範囲はー約20億 〜 ＋約20億となる．

int は integer（整数）を意味する.

ソースを編集： 

$  vim  int.c		# エディタは何でも OK

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int	x, y, z;		// 整数型の変数 x，y，z の宣言

	while (1) {			// 繰り返し
		printf("整数２個 > ");
		scanf("%d %d", &x, &y);		// 入力
		z = x * y;				// 計算（かけ算）
		printf("%d * %d = %d\n", x, y, z);	// 出力
	}
	return (0);
}

コンパイルと実行： 

$  cc  int.c  -o  int

$  ./int
整数２個 > 35  100
35 * 100 = 3500			# そだねー

整数２個 > 3500  1000000
3500 * 1000000 = -794967296	# えっ??

整数２個 > [Ctrl]+[C]	# 強制終了

実数データの処理

double型の実数データ１個あたりの情報量は 8 byte， 数値範囲は±約1.0×10±308， 有効数字は15桁となっている．

double は double precision（倍精度）を意味する. これだけだとわけわからんよね... 元々，単精度 4 byte の float があり， これが基本の実数型 floating point number（浮動小数点数）だった．

double.c：

... 
#include <stdio.h>

int main(void)
{
	double	x, y, z;		// 実数型の変数 x，y，z の宣言

	while (1) {
		printf("実数２個 > ");
		scanf("%lf %lf", &x, &y);	// 入力　
		z = x / y;				// 計算（わり算）
		printf("%f / %f = %f\n", x, y, z);	// 出力
	}
	return (0);
}
... 
$  ./double
実数２個 > 1 3
1.000000 / 3.000000 = 0.333333

実数２個 > 2.0 1.41421356
2.000000 / 1.414214 = 1.414214

実数２個 > 1 0
1.000000 / 0.000000 = inf	# inf は infinity...無限ね

実数２個 > 0 0
0.000000 / 0.000000 = -nan	# nan って何？not a number...不定値，非数
数学的に... 任意の数 a に対して，a ✕ 0 ＝ 0 が成り立つ． この式を変形すると，a ＝ 0÷ 0 となる． つまり，0 ÷ 0 の結果はどんな数にも一致することになり， １つの数には定められない．

入出力の書式指定のまとめ

実験：書式指定をわざと間違えてみよう．format.c： 

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int	x = 123;
	double	y = 123.45;

	printf("正：\n");
	printf("x = %d\n", x);
	printf("y = %f\n", y);

	printf("誤：\n");
	printf("x = %f\n", x);	// 整数型は %d のハズ
	printf("y = %d\n", y);	// 実数型は %f のハズ
	return (0);
}

実行結果はどうなる？

変数の初期化

変数の値を使用して何かを計算する場合， 事前に初期化（初期値を代入 or 入力）しておく必要がある．

実験：変数をわざと初期化せずに使ってみよう．var.c： 

#include <stdio.h>
int main(void)
{
	int	x, y, z;	// 初期化しないと...
	printf("%d %d %d\n", x, y, z);	// どんな値？
	return (0);
}

ゴミ（無意味な値）が入っている． また，実行しなおす度に異なる結果となる．

本日の課題

  1. 整数を 10進数（decimal）として入力すると 16進数（hexadecimal）に変換して出力するプログラム d2x.c を作成せよ．
    2. ヒント： 何かを計算させる必要はない． 表示形式を変えるだけ．

    実行例： 

    $  ./d2x
10進数 > 255
16進数 = FF

10進数 > 16
16進数 = 10

...
  2. 整数の 16進 → 10進変換の練習用プログラム x2dq.c を作成せよ．

    3. 要求仕様：次の動作を永久に繰り返す：

    実行例： 

    $  ./x2dq
16進数を10進数に変換しなさい．
0x67 > 100
☓ ：正解は 103 です．
0xC6 > 198
◯
0x69 > 105
◯
.
.
.
    ヒント：第２回の授業の 練習問題を参考にせよ． 乱数 0〜255 は式 rand()%256 で生成できる． 終了方法は [Ctrl]+[C] でも [Ctrl]+[D] でもよい．

提出：

(c) 2018, yanagawa@kushiro-ct.ac.jp