配列とマクロ定数

まずは， データ入力については後回しとして， データ表示の機能だけ作り， とりあえず， 配列の基本的な使い方だけ確認してみよう．

record.c：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int	data[3];	// データ記録用の配列（この行を色々と差し換えて実験してね）
	int	i;		// 要素番号のカウンタ

	printf("データ：");
	for (i = 0; i < 3; i++) {
		printf("%d  ", data[i]);	// 配列要素の数値を空白で区切って表示
	}
	printf("\n");		// 最後に改行を表示

	return (0);
}

$ cc  record.c  -o  record
$ ./record
...		# ３個のゴミ（意味不明な数値）が表示される

普通の変数と同様，配列要素にもゴミが入っている． 大抵の場合，初期化が必要になる． 配列の様々な初期化方法について， ソースコードの配列宣言の部分を 次のそれぞれの行と差し替えて試してみよう：

//	int	data[3];		// 初期値指定なし．各要素にはゴミが入っている
	int	data[3] = {1, 2, 3};	// 初期値を一気に指定できる
//	int	data[] = {1, 2, 3};	// 初期値を指定したら要素数は省略できる
//	int	data[3] = {1, 2, 3, 4, 5};	// 初期値が多すぎ...これはNG
//	int	data[3] = {1, 2};	// 初期値は少ないが...これはOK（指定なしの data[2] の値はどうなる？）
//	int	data[3] = {};		// これもOK．初期値を一気にゼロにできる

データを順番に入力できるようにしてみよう；

...
	int	data[3] = {};
...
	for (i = 0; i < 3; i++) {
		printf("%d番目の整数データ > ", i);
		scanf("%d", &data[i]);	// 要素 data[i] へデータを入力
	}

	printf("データ：");
...

はい，これで入力はできるようになった． しかし，修正はできない．

データ入力時に要素番号も指定して， データを自由に入力・修正できるようにしてみよう：

...
//	for (i = 0; i < 3; i++) {
	while (1) {
		printf("要素番号（-1 で終了）> ");
		scanf("%d", &i);	// 要素番号を入力
		if (i < 0) break;

		printf("%d番目の整数データ > ", i);
		scanf("%d", &data[i]);
//	}

		printf("データ：");
		...
	}
	return (0)
...

ついでに，インデントも適切に整えておこう． データ表示部分を while ループ内に入れたので， この部分のインデントを１段右へ移動することになる．

これで，データの書き換えも自由にできるようになった． しかし，要素番号として大きすぎる数値を入力してしまうと... 実行時エラーによって強制終了させられたり， 異常動作に陥ることもある． （いろいろな数値で試すこと．）

原因は，配列用のメモリ領域の範囲外に データが書き込まれてしまったことである． これはバッファオーバラン（buffer overrun）と呼ばれ， Ｃ言語プログラムに（本来あってはならないが）よくある重大な欠陥である．

バッファオーバランを防止してみよう：

...
		printf("要素番号（-1 で終了）> ");
		scanf("%d", &i);
		if (i < 0) break;
		if (i >= 3) continue;	// 範囲外の要素番号を無視
...

これで，とりあえずオーバランは回避できただろう． しかし，次の通り，これだけでは不充分だ．

データ配列の要素数について，3 では少なすぎるので，増やしてみたい． この場合，ソースコード中の複数箇所にある定数 3 をすべて書き換える必要がある． しかし，この時，間違いが発生しやすい． たとえば，if (i >= 3) の 3 だけを 10 に書き換え， 配列宣言 data[3] の 3 をそのまま書き換え忘れてしまうと？ バッファオーバランが簡単に発生してしまう．

プログラミング時の間違いの予防策を取り入れてみよう． 配列要素数をマクロ定義しておき， 即値（定数 3 そのまま）を ソースコード内に何度も書かないようにしておけばよい：

#include ...
#define	N_DATA	3		// 配列要素数のマクロ定義

int main(void)
{
	int	data[N_DATA];
	...
	while (1) {
		...
		if (i >= N_DATA) continue;
		...
		for (...; i < N_DATA; ...) {
			...
		...
	}
	...
}

こうしておけば，１箇所（#define の 3）だけ変更すれば， 関連するすべての部分を漏れなく自動的に書き換えてもらえる． 最初から，こんな書き方をしておくべきだったんだ．

hist.c：

#include <stdio.h>

int main(void)
{
	int	x;	// 成績（入力データ）が入るよ
		// 人数を無制限とするため，成績を記録するための配列は使わない
		// ...というか，配列の要素数を無限にはできない
	int	n = 0;	// 受験者数（入力データの個数）

	printf("成績を入力してください（0 〜 100，最後に -1）\n");
	while (1) {
		scanf("%d", &x);
		if (x < 0) break;

		n++;	// 入力データ数をカウント
	}
	printf("人数：%d\n", n);

	return (0);
}

$ cc  hist.c  -o  hist
$ ./hist
成績を入力してください（0 〜 100，最後に -1）
85
90
75
-1
人数： 3

...
int main(void)
{
	...
LOOP:
	while (1) {
		...
		if (x > 100) goto ERROR;	// エラー処理

		n++;
	}
RESULT:	// ←余計だけど...構成を見通し良くするために付けてみた
	printf("人数：%d\n", n);

	return (0);

ERROR:
	printf("エラー：不正な入力を無視しました．100以内な!!\n");
	goto LOOP;
}

実行例：

$ cc  hist.c  -o  hist
$ ./hist
成績を入力してください（0 〜 100，最後に -1）
500
エラー：不正な入力を無視しました...
...

#include ...

#define	WC	10	// 階級の幅
#define	NC	11	// 階級の個数
	// 0点台，10点台，20点台，...，90点台，100点の 10点刻みに 11階級の度数

int main(void)
{
	...
//	int	n = 0;
	int	c;		// 階級の番号（x/WC）が入るよ
		// 例：成績x が 75点なら，階級値c は 7
	int	f[NC] = {};	// 各階級の度数の配列
		// 例：f[7] は 70点台（70〜79点）のデータの個数
	...
LOOP:
	while (1) {
		...
//		n++;
		c = x/WC;	// 成績の階級化
		f[c]++;	// 階級の度数をカウント
			// 実は，変数c なんて余計．f[x/WC]++; とすれば済むじゃん？
			// でも，結果表示では使うし，処理の意味も明確になるし，ここでも使っておくかー
	}
RESULT:
//	printf("人数：%d\n", n);
	printf("階級:度数\n");	// 度数分布の表示
	for (c = 0; c < NC; c++) {
		printf("%3d : %3d\n", c*WC, f[c]);
	}

	return (0);

ERROR:
	...
}

実行例：

$ cc  hist.c  -o  hist
$ ./hist
成績を入力...
70
75
70
85
60
-1
階級:度数
  0 :   0
 10 :   0
...
 60 :   1
 70 :   3
 80 :   1
...

余裕があれば，更に改良してみよう．

例：

• 結果表示の階級の順序をカウントダウン方式に変更．
• 平均点・最高点・最低点を算出・表示．
• 度数の数値だけでなく，棒グラフを表示．
• etc.

$ ./hist
...

階級:度数:グラフ
100 :  3 : ***
 90 : 10 : **********
 80 : 10 : **********
 70 :  5 : *****
 60 :  0 :
...
  0 :  0 :

平均点＝ 83.5
最高点＝100
最低点＝ 71

上級者は，BINGO カードの全ての列を表示してみては？

• 二次元配列を使わなくてもできるハズ．
• 個数 n を各列分の配列にすべきかも．
• 表示方法については，悩ましいので，手抜きで OK：
  • 縦横５行５列には並べない．25個の番号を縦１列に表示．
  • 列名（"B"，"I"，等）を表示しない．
  • 中央フリースポットの存在を無視．
  もちろん，本物を完全再現しても OK．