Transcript 本日の課題

オブジェクト指向プログラミング
１回目：ガイダンスとＣの復習
情報メディア学科
濱本和彦
本日の内容
学科の学習内容についてもう一度確認しよう
授業ガイダンス
先輩が作ったソフトウェアの紹介
Ｃ言語の復習



構造体
関数
ポインタ
履修モデルの再確認
履修モデル
コンセプトマップ
詳しくは４セメの「ソフトウェア設計」で勉強しますが。。
ソフトウェア開発手順：概要
企画立案
要求仕様書の作成

目的，要求の定義と分析
システム設計

プログラムの機能分割，接続方法
プログラム設計仕様書の作成

各関数の構造設計，データ構造の設計
コーディング
テストとデバッグ
保守・運用
この例でＣ言語を復習しましょう
例えば「住所録」ソフトの開発
要求仕様


目的：住所や電話番号の管理
要求：データの入力・保存・追加・削除・訂正・検索
システム設計


機能分割（要求をそれぞれ関数で実現）：
データ入力，データ追加，データ削除，データ保存，データ読み
込み，整列，検索
接続法：
各機能（関数）へデータのアドレスを渡す
ここでは「データの入力」に限って考えます。
（その他の内容については，土曜日１限のＣ言語復習の
時間に勉強していく予定です）
データ入力部の実現
どのように入力するか？
キーボードからの入力
 ファイルからの入力
 他のソフトウェアからのインポート

データ構造はどうするか？
何人分ものデータを扱う＝「配列」
 一人のデータにいくつもの小項目がある＝「構造体」

構造体の考え方
intやcharなどの基本データ型を好きなよう
に組み合わせて，新しいデータ型として扱
います。
１つの名前だけで，関連したいくつもの変
数を一度に扱うことが出来ます。
密接な関係を持ついくつかの変数を，１つ
の構造体名の元に組織化する働きです。
例えば…
学生の名前と，英語と数学の点数を１００
人分管理することを考えましょう。どのよう
に管理しますか？
char name[100][20];
int eigo[100];
int suugaku[100];
それでは…
出席番号３８番の学生のデータを，配列０
番の要素にコピーするとしたら，どのような
作業になりますか？
strcpy(name[0], name[38]);
eigo[0] = eigo[38];
suugaku[0] = suugaku[38];
3行書く必要がある。間違う可能性が高くなる。
構造体を利用すれば
構造体変数gakusei[100]が宣言されてい
るとすれば…
gakusei[0] = gakusei[38];
たったこれだけで，名前も英語の点数も数
学の点数も同時にコピーが完了します！
では，構造体はどのように定義
するのでしょう？
「名前」「英語」「数学」という３つのデータを扱うための
構造体「student」を考えます。
「student型」というデータ型を新しく作る，と思ってください。
タグ
struct student{
char name[20];
};
int
eigo;
int
suugaku;
メンバ
注意：プリプロセスでの宣言になります。
では，構造体変数gakusei[100]は，
どのように宣言するのでしょう？
新しいデータ型と考えよう
struct student gakusei[100];
gakusei[]は，それぞれの配列要素が，構造体宣言
された複数のメンバ（name, eigo, suugaku）を持ち
ます。では，それぞれのメンバにアクセス（利用）す
るにはどうしたらよいでしょうか？
メンバの参照
•構造体宣言された変数，gakusei[38]のメンバeigo
を参照するには，次のように「.」を用います。
•ただし，構造体変数がポインタ変数の場合は異な
ります。ポインタの項で説明します。
gakusei[38].eigo
演習１
student型で変数を宣言し，その変数のメ
ンバにキーボードから値を入力するプログ
ラムを作成して下さい。
ensyu1.cをダウンロードして，プログラムリ
ストを追加，完成して下さい。
演習２
構造体配列を宣言し，配列の一つの要素
にメンバの値を入力し，他の要素に構造体
コピーすることにより，メンバ全てがコピー
されることを確認して下さい。
ensyu2.cをダウンロードしてリストを追加し
て下さい。
ensyu1.cの結果を利用しても良いです。
では，住所録。
住所録データとして，メンバ変数には何を
用意すればよいでしょうか？ また，それは
どのようなデータ型で宣言すればよいで
しょうか？
演習のプログラムを参考にして，住所録
データを入力して，確認のために画面に出
力するプログラムを作りましょう。
address.cをダウンロードして，リストを追加
してください。
注意点
郵便番号や電話番号は数字です。小数で
はありませんが，整数型で良いでしょう
か？また，ハイフン(-)はどう処理すれば良
いでしょうか？ 0で始まる場合は？
「今，何件目の入力を行っているか？」が
分かるようなメッセージが出力されれば，
より分かりやすいプログラムとなります。そ
ういった工夫も心がけましょう。
次の課題
プログラムをより見やすく記述しましょう。
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



入力部を，関数として宣言します。
関数へデータを渡したり，関数から処理後のデータを
受け取る方法を考えましょう。
配列のアドレスを関数とデータをやりとりするための
引数とします。
そこで，まず，ポインタの考え方を勉強しましょう。
Javaでは表向きポインタが出てくることはありません
が，実は裏ではポインタを主とした動作をする言語で
す。ポインタの動作を理解していた方がプログラムの
書き方を理解することが容易です。
アドレスとポインタ
例えば整数型の変数aが int a; と宣言されたと
します。このとき，メモリ中に，aのための領域が
確保されます。
メモリ中の「どこに」領域確保されたか，その住所
のことを「アドレス」と言います。
int a; と宣言されたとき，その整数型変数aのアド
レスは，&a で表されます。
scanf(“%d”,&a); の意味を考えてみましょう。
&の意味
scanf(“%d”, &a);は，「キーボードから入力された十進数値を，
変数aに代入してください」という意味です。
変数aの箱は，メモリ上のどこかにあるはずです。
「５６」
変数aの箱
はどこ？
a
メモリの中
メモリの中のどこに変数aがあるかわからない！
&の意味
じゃ，どうすればいい？
「５６」
５６
a
メモリの中
メモリの中の変数a
の箱の場所
変数a様
ＯＫ！
この「住所」が
＆ａの意味
です！
つまり，scanf(“%d”,&a)ってどんな意味？
int a;
scanf(“%d”, a);
部屋番号
（住所）
↓
アドレス
0003
0004
0005
アドレス指定！
0006
0007
&a
メモリ空間＝集合住宅
0008
a
アドレスとポインタ
例えば，int ＊a; と宣言された場合，aのこ
とを「ポインタ」と呼びます。
ポインタは，メモリのアドレスをポイント（指
し示す）働きをします。
ポインタが指し示しているアドレスに保存さ
れているデータ値は，＊a により取り出す
ことが出来ます。
& と * は，どう違うの？
int a;
int ＊ｂ;
アドレス
メモリ空間
0002
0003
b=&a;
a=5;
＊b=10;
&a 0004
a ← 10
５
0005
0006
＊ｂ
！重要！
宣言
int
a;
int ＊p;
データ参照
アドレス参照
a
&a
＊p
p
演習３
ensyu3.cを実行し，ポインタの動作を確認
しましょう。
c=&a; を実行せずに，直接 ＊c=56; を実
行しようとするとどうなるでしょう？
配列とポインタ
例えば，配列 int a[3]; が宣言されたとき，
a[0]～a[2]はメモリ上に連続した領域が確
保されます。
配列名aは，この配列の先頭アドレスを表
すポインタの一種です。
配列変数が宣言された場合
int a[3];
アドレス
int ＊b;
b=a;
a
＊b=10;
b++;
＊b=15;
0002
メモリ空間
0003
a[0] ← 10
a[1] ← 15
0004
a[2]
0005
0006
0007
＊b
演習４
ensyu4.cを実行し，配列要素が連続領域
に確保されていることを確認しましょう。
データ値だけでなく，そのアドレスも出力す
るようにプログラムを変更しましょう。
変数の型をfloatやdoubleに変更してみま
しょう。
演習５
ensyu5.cを実行し，二次元の配列要素が，
どのように一次元メモリ領域に確保されて
いることを確認しましょう。
参考：ポインタと文字列
次の二つの文章の働きについて考えてみ
ましょう。
char
char
s[3]=“abc”;
*p=“xyz”;
上は，配列sに文字列abcが代入されます。
下は，xyzという文字列がメモリ上のどこかに書き込
まれ，その先頭アドレスがpに代入れさます。
ポインタと構造体
構造体がポインタで示されたとき，そのメン
バは，“->”によって参照されます。
struct address
struct address
friend;
*p;
p=&friend;
p->name=“Hamamoto”;
p->tel_no=“042-???”;
では，住所録プログラムへ
「構造体配列の先頭アドレスを取得し，ポ
インタを一つずつ進めながら配列要素に入
力を行う」ようにプログラムを変更しましょう。
address2.cを参考にして作成してください。
関数の働き
そもそも，「関数」って何？
何かが入力
されると・・
その入力に応じた
何かが出力される
あるルールに従って
このような関係にあるものを「関数」と呼びます。
一体，何が便利なの？


同じ処理が何度も出てくる時は，一度「関数」として作っておけ
ば，そこに入力するデータを変えるだけで結果を得られるので，
プログラムが短くて済みます。
何度も同じ処理を書かなくて良いので，プログラムがスッキリ
見やすくなります。
関数の働き
例えば，こういう働きをするものは何？
“Hello, world”
printf(
)
ですね。
つまり，
printf(
)も関数の一つなのです！
このように，プログラムは，いろんな関数の集まりでで
きています。
関数は，自分で作る事ができます！
関数の働き（まとめ）
関数とは，ある入力を与えると，ルールに従ってある結果を返し
てくれるもの
プログラムは関数の集まりでできており，言語が用意しているも
の(printfやscanf)だけでなく，自分自身で作る事もできる
main関数は特別な関数で，プログラム中に必ず存在し，この関
数からプログラムは実行されます。
つまり，main関数からいろんな関数が呼び出され，実行されます。
頻繁に繰り返される処理を関数として作っておくと，必要な時に関
数を呼び出し，入力するデータだけを変更すれば良く，プログラム
が短く分かり易くなる
関数ごとに役割を決め，関数の集まりとしてプログラムを作成す
ることにより，誰が見ても分かり易く，使いやすくなる

データの受け渡し方法など約束を決める必要がある

「printfへ入力する文は，” “で囲め」，など
簡単な関数の例
では，関数を作ってみよう！
数学における関数を思い出しましょう。
関数 f に x を与えたときの結果を y に代入する
これは，こう書きましたね。
y  f ( x)
実際に，関数 f が x をもらってどういう計算をしているかは，・・
f ( x)  x  3x  2
2
と定義しましたね。
簡単な関数の例
では，関数を作ってみよう！
プログラミング言語の場合も同じです。
f ( x)  x  3x  2
2
y  f (3)
と関数を宣言して，
のように利用します。
関数の宣言は，main関数の外で行います。
関数は，main関数など他の関数の中で利用されます。
自分自身の中で呼び出すこともできます（再帰処理）
簡単な関数の例
では，関数を作ってみよう！
#include <stdio.h>
double f( double x)
{
double y;
int main(void)
{
double x,y;
printf("x=?");
scanf("%lf", &x);
y = x*x+3*x+2;
y = f(x);
return y;
}
printf("y=%f\n",y);
}
ここが関数の宣言部です
簡単な関数の例
では，関数を作ってみよう！
#include <stdio.h>
double f( double x)
{
引数
double y;
ローカル変数
y = x*x+3*x+2;
return y;
}
関数の処理は，{ }で囲んで
表します。
プログラム内では，変数は型
指定されなければなりません。
関数が呼び出されたところか
ら受け取るデータを引数とい
います。
関数の答えが何型になるの
か，の指定も行います。
計算した後，関数の答えとし
て出力する変数の値はreturn
文で返します。
関数の中で宣言される変数を
ローカル変数と言います。関
数の中だけで有効です。
簡単な関数の例
では，関数を作ってみよう！
必ず，main関数から実行されます
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double f( double x) 引数の値が double x,y;
渡されます。
{
両方ともロー
カル変数の
double y;
printf("x=?");
ため，変数名
scanf("%lf", &x);
は同じですが
y = x*x+3*x+2; まったく別の
変数です。
渡された引数を元に
y = f(x); 関数が呼び
処理を行います。
出されます
return y;
}
printf("y=%f\n",y);
処理結果のyが関数の結果
として呼び出し元に返されます。
}
結果が画面に表示されます。
間違いやすい例
ensyu6.cを実行してみましょう
#include <stdio.h>
void f(int x, double y){
y=0.5*x*x+3*x+0.5;
}
void main(void){
int z;
double y;
scanf(“%d”,&z);
f(z, y);
printf(“y=%lf\n”,y);
}
解決方法
#include <stdio.h>
void f(int x, double ＊y){
＊ y=0.5*x*x+3*x+0.5;
}
void main(void){
int z;
double y;
scanf(“%d”,&z);
f(z, &y);
printf(“y=%lf\n”,y);
}
関数とポインタ－演習
ensyu7.cを見てみましょう。
二つの変数の値を交換する関数です。つ
まり，二つの変数の値が変更になるため，
関数の結果はreturn文では返せません。
きちんと結果を得るためには，どのように
すればよいでしょうか？
ヒントは，ポインタです。
解説
二つの変数，aとbの値が更新されるため，
これらのアドレスを関数へ渡さなければな
りません。
関数側では，アドレスを受け取るため，引
数はポインタで宣言されます。
cを媒介変数として，データの交換を行い
ます。ポインタが指している領域の値を操
作するときは，＊を付けます。
住所録プログラムへの関数の適用
address2.cを参考にして，入力部と画面への表
示部を関数としたaddress3_1.cを完成させてく
ださい。

入力部 int input(struct address ＊)
引数 sturct address型配列の先頭アドレス
 返り値 入力されたデータ数（整数）


表示部 void print_list(struct address ＊, int)
引数 struct address型配列の先頭アドレス，入力された
データ数（整数）
 返り値 なし

データ入力部
データ入力部は次の部分になります。この関数化を考えます。
a=my_address_book;
i=0;
while(1){
printf("\n%d件目\n",i+1);
printf("氏名 ");
scanf("%s",a->name);
printf("郵便番号 ");
scanf("%s",a->yubin_bango);
printf("住所 ");
scanf("%s",a->jyusho);
printf("電話番号 ");
scanf("%s",a->telno);
i++; a++;
printf("入力を続けますか？ y/n : ");
scanf("%s",cd);
if((cd[0]=='n')||(cd[0]=='N')) break;
}
データ入力部の関数化
データ入力部の働きは， my_address_book[10]に
データを入力すること。
my_address_book[10]は今後他の関数でも共通
に利用する変数（データ）である。いくつの
データが入力されたかの情報は他の関数でも利
用するので，保持しておく必要がある。
my_address_book[10]の先頭アドレスを引数と
する。
入力されたデータの個数を返り値とする。
データ入力部の関数化
データ入力関数の基本構造は次のようになります。
int
{
input(struct address *a)
int
i=0;
// データを入力。a++; i++;
return(i);
}
ただし，*aは，my_address_book[10]の先頭アドレスを表す
ポインタです。
データ表示部
データ表示部は次のようになります。この関数化を
考えます。
a=my_address_book;
for(j=0;j<i;j++){
printf("\n%d件目\n",j+1);
printf("氏名 %s\n",a->name);
printf("郵便番号 %s\n",a->yubin_bango);
printf("住所 %s\n",a->jyusho);
printf("電話番号 %s\n",a->telno);
a++;
}
データ表示部の関数化
データ表示部の働きは， my_address_book[10]の内
容を画面に表示すること。
my_address_book[10]は各関数で共通だが，表示の
ためにデータの個数が引数として新たに必要とな
る。
my_address_book[10]の先頭アドレスとデータの個
数を引数とする。
「ここを先頭として何個分を出力する」という形。
データ表示部の関数化
データ表示関数の基本構造は次のようになります。
void print_list(struct address *a, int num)
{
// num回繰り返し
// データの出力，a++;
}
ただし，*aは，my_address_book[10]の先頭アドレス，numは
データの個数を表す。
関数の利用
宣言したデータ入出力関数をmain関数で利用する場合は
次のように記述します。
void main(void)
{
struct address my_address_book[100];
int
num;
num=input(my_address_book);
print_list(my_address_book, num);
}
ヘッダファイルの活用
printf()やscanf()も関数ですが，その処理を定義
している部分は見あたりません。なぜでしょう？
これら標準入出力に関する関数はstdio.h内に宣
言されており，これをincludeすることにより利用
可能としています。.hの拡張子を持つファイルを
ヘッダファイルと言います。
住所録プログラムで利用する関数をヘッダファイ
ルとして整理しておけば，これをincludeするだけ
で関数を利用することが出来ます。
ヘッダファイルの活用
address3_2.cを開いてみましょう。
同じ処理を行うプログラムが，これだけの行に整
理されています。
プログラムないで利用する関数や変数，または
変数の型は，ヘッダファイルに整理しておき，そ
れをincludeすることにより利用します。
address.hを見てみましょう。typedef文の働きを
確認しましょう。
ヘッダファイル address.h
プログラム内で共通に利用する変数，または変数の型も，ヘッダファイルに
整理しておき，それをincludeすることにより利用することができます。
typedefstruct
char
char
char
char
} address;
_address{
name[20];
yubin_bango[8];
jyusho[100];
telno[13];
int
{…}
input(address *a)
void
{…}
print_list(address *a, int num)
typedef文の働きを確認しましょう。
ヘッダファイルを利用した
プログラムの例
ヘッダファイルを利用することにより，プログラムは次のように
整理されます。＜ ＞と“ ”の違いに注意しましょう。
#include <stdio.h>
#include "address.h"
void
{
main(void)
address my_address_book[100];
int
num;
num=input(my_address_book);
print_list(my_address_book, num);
}