第1部　変数と配列の基本

第1部　変数と配列の基本

このワークの目標

ゲームでは、体力・得点・座標・残り時間など、たくさんの値を保存しながら処理を進めます。

このワークでは、値を保存するための変数と、複数の値をまとめて扱う配列について確認します。

• 変数名・値・アドレスを区別できる
• C言語の代表的な型を使い分けられる
• 整数・実数・文字・文字列の違いを説明できる
• 初期化と代入の違いを説明できる
• 代入による値の変化を追える
• 配列の要素を添字で指定できる
• 配列の要素への代入を追える
• 要素数と最後の添字を区別できる

1．変数とは何だろう

1-1．変数は、値を入れておく箱

プログラムで値を保存しておくものを変数と呼びます。

例えば、プレイヤーの残り体力100を保存してみましょう。

変数名：playerHp
値　　：100

変数を箱として考えると、次のように表せます。

      playerHp
    ┌──────────┐
    │   100    │
    └──────────┘

playerHpは箱を見分けるための変数名、100は箱の中に入っている値です。

練習1　変数名と値を見分けよう

次の変数について、変数名と値を答えよう。

       score
    ┌──────────┐
    │   250    │
    └──────────┘

変数名：＿＿＿＿＿＿＿＿
値　　：＿＿＿＿＿＿＿＿

変数名：score
値　　：250

練習2　ゲームで使う変数を考えよう

次の値を保存するための変数名を考えよう。

2．C言語の変数と型

2-1．型は、変数に入れるデータの種類

C言語では、変数を作るときに型を指定します。型は、その変数にどのようなデータを入れるかを表します。

int score;
float speed;
char grade;

この例では、int、float、charが型、score、speed、gradeが変数名です。

2-2．整数と実数の違い

整数は、小数点を使わない数です。

int score = 100;
int enemyCount = 5;
int temperature = -3;

実数は、小数部分を扱う数です。

float speed = 3.5f;
double deltaTime = 0.016;

floatの値には、値の最後にfを付ける書き方を使います。

float speed = 3.5f;

doubleはfloatよりも細かい値を表すために使われます。このワークでは、どちらも実数を扱う型として区別できればよいものとします。

2-3．文字と文字列の違い

文字は1文字のデータです。C言語ではcharを使い、シングルクォーテーション' 'で囲みます。

char grade = 'A';
char key = 'Z';

文字列は、複数の文字が並んだデータです。ダブルクォーテーション" "で囲みます。

char title[] = "GAME START";
char name[] = "TARO";

C言語には、文字列専用の基本型はありません。文字列はchar型の配列として扱います。

name = "TARO"

添字      0      1      2      3      4
       ┌────┬────┬────┬────┬────┐
文字   │ T  │ A  │ R  │ O  │ \0 │
       └────┴────┴────┴────┴────┘

文字列の最後には、終わりを表すヌル文字'\0'が入ります。そのため、"TARO"を保存するには5個分の要素が必要です。

図1　文字と文字列の違い

文字と文字列の見分け方

'A'    // 1文字なので文字
"A"    // 1文字だけに見えるが、文字列
"ABC"  // 文字列

'A'と"A"は同じものではありません。

練習3　型を選ぼう

次の値を保存するのに最も適切な型を、int、float、char、charの配列から選ぼう。

練習4　値の種類を答えよう

次の値が、整数・実数・文字・文字列のどれに当たるか答えよう。

練習5　宣言を完成させよう

空欄へ適切な型または変数名を書こう。

＿＿＿＿ score;
float ＿＿＿＿;
＿＿＿＿ grade;
char playerName[16];

次の条件を使います。

• scoreには整数の得点を保存する
• speedには実数の移動速度を保存する
• gradeには評価を表す1文字を保存する
• playerNameには文字列を保存する

int score;
float speed;
char grade;
char playerName[16];

3．変数の値とアドレス

3-1．アドレスは、変数が置かれている場所

コンピュータのメモリには、データを保存する場所がたくさんあります。それぞれの場所を見分ける番号がアドレスです。

変数名　：playerHp
値　　　：100
アドレス：1000番地

             playerHp
        ┌──────────────┐
1000番地│     100      │
        └──────────────┘

図2　変数名・値・アドレスの関係

値が同じでも、別の場所に置かれていれば別の変数です。

              a                          b
        ┌──────────────┐          ┌──────────────┐
1000番地│      10      │  1004番地│      10      │
        └──────────────┘          └──────────────┘

練習6　変数名・値・アドレスを答えよう

              score
        ┌──────────────┐
2000番地│     500      │
        └──────────────┘

1. 変数名は何ですか。　＿＿＿＿＿＿＿＿
2. 値はいくつですか。　＿＿＿＿＿＿＿＿
3. アドレスは何番地ですか。　＿＿＿＿＿＿＿＿

練習7　正しい説明を選ぼう

              x                          y
        ┌──────────────┐          ┌──────────────┐
3000番地│       5      │  3004番地│       5      │
        └──────────────┘          └──────────────┘

• xとyは同じ変数である
• xとyの値は同じである
• xとyのアドレスは同じである
• xとyは別の場所にある

4．宣言・初期化・代入

4-1．宣言とは

変数の型と名前を指定して、変数を用意することを宣言と呼びます。

int score;

この文では、int型の変数scoreを宣言しています。この時点では、scoreへ最初の値を指定していません。

4-2．初期化とは

変数を用意するときに、最初の値を入れることを初期化と呼びます。

int score = 0;

ゲーム開始時の得点を0にする処理は初期化です。

4-3．代入とは

変数へ値を入れることを代入と呼びます。

score = 100;

矢印の右側にある100を、左側の変数scoreへ入れます。それまで入っていた値は、新しい値に置き換わります。

代入前                    代入後

 score = 100;

┌──────────┐             ┌──────────┐
│     0    │      →      │   100    │
└──────────┘             └──────────┘

=の左側にある変数へ、右側の値を入れます。数学の「左右が等しい」という意味とは異なります。

4-4．初期化と代入の違い

int score = 0;  // 宣言と同時に最初の値を入れるので初期化
score = 100;    // 宣言済みの変数へ値を入れるので代入

どちらにも=が使われていますが、変数を宣言するときに最初の値を入れる処理が初期化です。

4-5．代入の向きに注意しよう

a = b;

これは、bの値をaへ代入するという意味です。

代入前：aは3、bは8
a = b;
代入後：a = 8、b = 8

bの値8がaへコピーされます。bの値は変化しません。

練習8　宣言・初期化・代入を見分けよう

次の各行が、宣言・初期化・代入のどれに当たるか答えよう。

練習9　代入後の値を答えよう

int a = 4;
int b = 7;

a = b;

a = ＿＿＿＿
b = ＿＿＿＿

a = 7
b = 7

練習10　値の変化を順番に追おう

int a = 5;
int b = 2;
a = 8;
b = a;
a = 3;

処理が1行終わるたびに、aとbの値を表へ書こう。まだ値が入っていない欄には「―」を書こう。

練習11　ゲーム中の処理を見分けよう

5．配列とは何だろう

5-1．同じ種類の変数をまとめよう

5人分の得点を別々の変数で保存すると、次のようになります。

score0、score1、score2、score3、score4

同じ種類の複数の値は、配列を使うとまとめて扱えます。

配列名：score

┌────┬────┬────┬────┬────┐
│ 80 │ 65 │ 90 │ 75 │ 60 │
└────┴────┴────┴────┴────┘

配列の中にある一つ一つの箱を要素と呼びます。

5-2．添字は0から始まる

配列の各要素を指定する番号を添字と呼びます。この授業では、添字を0から数えます。

配列名：score

添字      0      1      2      3      4
       ┌────┬────┬────┬────┬────┐
値     │ 80 │ 65 │ 90 │ 75 │ 60 │
       └────┴────┴────┴────┴────┘

score[0] の値は80
score[2] の値は90
score[4] の値は60

要素が5個ある配列では、最後の添字は4です。

最後の添字 ＝ 要素数－1

練習12　配列の要素を読もう

配列名：data

添字      0      1      2      3      4
       ┌────┬────┬────┬────┬────┐
値     │ 12 │  7 │ 20 │  5 │ 14 │
       └────┴────┴────┴────┴────┘

1. data[0]の値は、＿＿＿＿です。
2. data[2]の値は、＿＿＿＿です。
3. 値が5の要素は、data[＿＿]です。
4. 最後の要素は、data[＿＿]です。
5. この配列の要素数は、＿＿＿＿個です。

5-3．配列の要素へ代入する

配列の要素も、変数と同じように値を代入できます。

int data[4] = {4, 6, 2, 8};

data[1] = 9;

代入後は{4, 9, 2, 8}となり、添字1の要素だけが9に変わります。

練習13　代入後の配列を書こう

int data[5] = {3, 8, 5, 1, 6};

data[2] = 9;
data[4] = data[0];
data[0] = 7;

すべての処理が終わった後の配列を書こう。

data = [＿＿, ＿＿, ＿＿, ＿＿, ＿＿]

最初               [3, 8, 5, 1, 6]
data[2] = 9;       [3, 8, 9, 1, 6]
data[4] = data[0]; [3, 8, 9, 1, 3]
data[0] = 7;       [7, 8, 9, 1, 3]

5-4．配列の要素とアドレス

配列の各要素にもアドレスがあります。配列の要素は、メモリ上に順番に並べて置かれます。

配列名：data

添字         0          1          2          3
          ┌──────┬──────┬──────┬──────┐
値        │  10  │  20  │  30  │  40  │
          └──────┴──────┴──────┴──────┘
アドレス  4000番地   4004番地   4008番地   4012番地

図3　配列の添字・値・アドレスの関係

この図のアドレスは説明用の例です。

練習14　値とアドレスを見分けよう

上の図を見て答えよう。

1. data[1]の値は、＿＿＿＿です。
2. data[1]のアドレスは、＿＿＿＿番地です。
3. 4008番地にある要素は、data[＿＿]です。
4. 4008番地に保存されている値は、＿＿＿＿です。

5-5．配列の範囲に注意しよう

要素数が5個の配列で使える添字は、0から4までです。data[5]は6番目を表すため、この配列の範囲外です。

練習15　範囲外の添字を見つけよう

要素数が6個の配列enemyHpで使えるものには○、範囲外のものには×を書こう。

6．穴埋め問題

問題1　用語を完成させよう

1. 値を保存しておくものを（　①　）という。
2. 変数の型と名前を指定して用意することを（　②　）という。
3. 変数を用意するときに最初の値を入れることを（　③　）という。
4. 変数へ値を入れることを（　④　）という。
5. 変数が置かれている場所を表す番号を（　⑤　）という。
6. 同じ種類の複数の値をまとめて扱う仕組みを（　⑥　）という。
7. 配列の各要素を指定する番号を（　⑦　）という。

問題2　配列の穴を埋めよう

配列名：item

添字      0      1      2      3      4
       ┌────┬────┬────┬────┬────┐
値     │  2 │  5 │  1 │  4 │  3 │
       └────┴────┴────┴────┴────┘

item[＿＿] の値は5
item[3] の値は＿＿
値が3の要素は item[＿＿]
要素数は＿＿個
最後の添字は＿＿

item[1] の値は5
item[3] の値は4
値が3の要素は item[4]
要素数は5個
最後の添字は4

7．まとめ問題

問題1　ゲーム開始時のデータを用意しよう

次の条件でゲームを開始します。

• プレイヤーの体力は100
• 得点は0
• 残り時間は60秒
• 3体の敵の体力は、それぞれ30、50、40

（1）変数を初期化しよう

int ＿＿＿＿＿＿ = 100;
int ＿＿＿＿＿＿ = 0;
int ＿＿＿＿＿＿ = 60;

（2）敵の体力を配列で表そう

配列名：enemyHp

添字      0      1      2
       ┌────┬────┬────┐
値     │    │    │    │
       └────┴────┴────┘

（3）値を変更しよう

＿＿＿＿＿＿ = 80;
＿＿＿＿＿＿ = 100;
enemyHp[＿＿] = 20;

（4）最後の値を答えよう

プレイヤーの体力：＿＿＿＿
得点　　　　　　：＿＿＿＿
残り時間　　　　：＿＿＿＿
enemyHp[0]　　　：＿＿＿＿
enemyHp[1]　　　：＿＿＿＿
enemyHp[2]　　　：＿＿＿＿

int playerHp = 100;
int score = 0;
int time = 60;

int enemyHp[3] = {30, 50, 40};

playerHp = 80;
score = 100;
enemyHp[1] = 20;

playerHp = 80
score = 100
time = 60
enemyHp = [30, 20, 40]

問題2　値の変化をトレースしよう

int x = 2;
int y = 6;
int data[4] = {4, 8, 3, 7};

x = y;
data[1] = x;
y = data[2];
data[3] = y;
x = 5;

8．学習チェック

• 変数名と値を区別できる
• 整数・実数・文字・文字列を区別できる
• 値に合ったC言語の型を選べる
• 宣言・初期化・代入を区別できる
• 値とアドレスを区別できる
• 初期化と代入の違いを説明できる
• a = b;の代入方向が分かる
• 複数の代入を上から順番に追える
• 配列の要素を添字で指定できる
• 要素数から最後の添字を求められる
• 配列の範囲外の添字を見つけられる
• 配列への代入を追える