分岐処理

順次処理

変数やprintf()を用いれば、ある程度基本的な計算や画面への出漁が出来ます。しかし、プログラムとしてはいまひとつ物足りないというのも事実です。これまでやってきた処理は、プログラム中に記述された様々な処理を、その順番とおり実行するだけのものでした。こういった処理を、順次処理(じゅんじしょり)と言います。(図3-1)

分岐処理

しかし、プログラムは、順次処理だけでは出来上がりません。様々な状況に応じて、違った処理を行わなくてはなりません。例えばゲームプログラムを作っているとしたら「もし、敵に当たったらゲームオーバー」など といったような、条件に応じた処理の分岐が必要になります。こういったように、ある条件で処理の流れが変わる処理を、分岐処理(ぶんきしょり)と言います。(図3-2)

図3-1:順次処理図3-2:分岐処理
C言語順次処理のフローチャートC言語分岐処理のフローチャート
処理が順次実行される条件によって、処理の流れが変わる

C言語では、分岐処理を記述するための命令として、if(イフ)と、switch(スイッチ)という命令が用意されています。ここでは、それらについて解説します。

if文

サンプルプログラム

では、まず手始めに条件分岐の最も基本的な処理である、if文について学んでいくことにしましょう。ifとは、英語で、「もしも」という意味を表す単語で、「もしも~だったら、…する」といった処理を 行うために用います。まずは、以下のプログラムを実行してみてください。

list3-1:main.c
#include <stdio.h>

void main(){
	int a;
	printf("数値を入力:");
	//	キーボードから整数を入力
	scanf("%d",&a);
	//	入力した値が、正の数かどうかを調べる
	if(a > 0){
		printf("入力した値は、正の数です。¥n");	//	正の数だった場合に実行
	}
}

プログラムを実行すると、コンソール画面に「数値を入力:」と表示され、横にカーソルが出て、キーボードからの入力モードに移行するはずです。まずは、ここでキーボードから正の数を入力してみましょう。

実行結果1.(正の数を入力した場合)
数値を入力:5
入力した値は、正の数です。

すると、上のように「入力した値は、正の数です。」と表示されて、プログラムが終わります。また、同じプログラムでも、0、および負の数を入力すると、次のように何も表示されません。

実行結果2.(0および負の数を入力した場合)
数値を入力:-1

実際に、何度か正の数や負の数を入力して試して見ましょう。

scanf関数

では、一体、このプログラムはどのような仕組みになっているのでしょう。順を追って説明していきましょう。まず、5行目に出てくる以下の関数からみてみましょう。

scanf関数
scanf("%d",&a);

scanf()(スキャンエフ)関数は、キーボードから文字列を入力する際に用いる関数です。整数型変数aに値を入れるには、先頭に&(アンパサント)をつけ、"で囲まれた部分には、%dと記入します。 どうしてこのような記述の方法になるかは、ポインタとアドレスに関する知識が必要なので、ここでは、そのようなものだと思って使ってください。

→ scanf()関数について、より詳しい解説は、こちらを参考にしてください。

if文

次に、条件分岐で用いる、if文の書式について説明します。if文は、次のような書式になっています。

if文の書式
if(条件式){
    処理
}

()内の条件式が成立した時、{}に囲まれた処理を実行するのが、if文です。list3-1では、a>0、つまりaが0よりも大きい時に条件が成立し、{}内のprintf()文が実行されるわけです。 >は、比較演算子と言います。比較演算子は、以下のようなものがあります。(表3-1)

表3-1:比較演算子
演算子 意味 使用例
> より大きい a > 0
>= 以上 a >= 0
< より小さい a > 0
<= 以下 a <= 0
== 等しい a == 0
!= 等しくない a != 0

以上より、このプログラムが、キーボードから入力された数値が正の整数のときは「入力した値は、正の数です。」と表示され、そうでない場合は何も表示されないのです。 ただ、出来ることならば、正の数以外の値が入力された時にも何らかのメッセージを表示したいものです。そこで、次はそれをできる仕組みを紹介しましょう。(図3-3)

図3-3.list3-1のフローチャート
C言語でif文の条件分岐

※注意
VisaulStudio2012/2013では、通常セキュリティー上の理由から、scanf関数は使えません。しかし、かわりにscanf_s関数を用いるか、プロジェクト作成時にSecurity Development Lifecycle(SDL)チェックのチェックを外すことによって、使用可能になります。

if~else文

サンプルプログラム

まずは、以下のプログラムを実行してみてください。

list3-2:main.c
#include <stdio.h>

void main(){
	int a;
	printf("数値を入力:");
	//	キーボードから整数を入力
	scanf("%d",&a);
	//	入力した値が、正の数かどうかを調べる
	if(a > 0){
		printf("入力した値は、正の数です。¥n");	//	正の数だった場合に実行
	}else{
		printf("入力した値は、正の数ではありません。¥n");	//	0か、負の数だった場合に実行
	}
}

このプログラムの実行結果は、実行後正の整数を入力した場合は変わりません。しかし、負の数を入力した場合は、以下のような実行結果になります。

実行結果(0および負の数を入力した場合)
数値を入力:-1
入力した値は、正の数ではありません。

else

ここで出現した、if~else文は、以下のような書式になっています。

if~else文の書式
if(条件式){
    処理①
}else{
    処理②
}

if文の()内の条件式が満たされた時には、処理①が実行されるのは、if文単体の時と変わりません。しかし、それ以外の場合、つまり条件式が満たされなかった場合は、else(エルス)文以下の処理②が実行されます。 したがって、このプログラムは、aが正の整数ではない、つまり、0か、負の値であるのならば、「入力した値は、正の数ではありません。」と出力されるのです。

図3-4.list3-2のフローチャート
C言語if~else文の条件分岐

else if

サンプルプログラム

ifとelseを用いた場合、ある条件が成り立つ場合と、そうでない場合の処理が書けました。しかし、実際には、条件が複数から成る場合も多く存在します。そういう時はどのようにすればよいのでしょうか?その時に役に立つのが、else if(エルスイフ)です。まずは、以下のサンプルを実行してみましょう。

list3-3:main.c
#include <stdio.h>

void main(){
    int num;
    printf("1~3の値を入力してください:");
    //  キーボードから整数を入力
    scanf("%d",&num);
    //  入力した値が、正の数かどうかを調べる
    if(num == 1){
        printf("one¥n");  	//  numが1だった場合の処理
    }else if(num == 2){
		printf("two¥n");	//  numが2だった場合の処理 
	}else if(num == 3){
		printf("three¥n");	//  numが3だった場合の処理 
	}else{
		printf("不適切な値です。¥n"); //  それ以外の値が入力された場合の処理
	}
}

実行結果1(1から3の値が入力された場合)
1~3の値を入力してください:1
one
実行結果2(それ以外の値が入力された場合)
1~3の値を入力してください:4
不適切な値です。

else if

実行した結果、1を入力すれば、oneと、2を入力すればtwoと、3を入力すればthreeと表示されることが分かります。それ以外の値を入力すれば、「1~3の値を入力してください」と このifとelseだけでは、一つの条件が成り立った時と、それ以外の場合の処理しか実行できませんが、else ifを用いれば、複数の条件の場合についての場合分けが可能です。else ifを含むif文の書式は以下の通りになっています。

if~else if~else文の書式
if(条件式①){
    処理①
}else if(条件式②){
    処理②
}else{
    処理③
}

条件式①が成り立てば処理①が、条件式②が成り立てば処理②が実行され、そのどちらの条件も成り立たなければ、処理③が実行されます。なお、else ifは、ifの後に何個でも追加することができます。 なので、いくつでも条件を追加することが可能です。

そのため、list3-3の処理の流れを記述すると、以下のようになるのです。(図3-5)

図3-5.list3-3のフローチャート
C言語でのif~else if~else文の条件分岐

複雑なif文

サンプルプログラム

つぎは、これらの知識を組みあわせて、更に複雑なifの構文を作り上げてみましょう。まずは、以下のサンプルを実行してみてください。

list3-4:main.c
#include <stdio.h>

void main()
{
	int dice;
	//	サイコロの目を入力
	printf("1から6の数値を入力してください:");
	scanf("%d",&dice);
	//	値が、サイコロの目の範囲内かどうかを調べる
	if(1 <= dice && dice <= 6){
		//	さいころの目が、偶数か、奇数かで、処理を分ける。
		if(dice == 2 || dice == 4 || dice == 6){
			printf("丁(チョウ)です。¥n");	//	偶数ならば丁(チョウ)
		}else{
			printf("半(ハン)です。¥n");	//	奇数ならば半(ハン)
		}
	}else{
		printf("範囲外の数値です。¥n");
	}
}

このプログラムの実行結果は、大きく分けて3通りに分けられます。まず一つ目が、1から6の間の偶数、つまり、2,4,6といった値を入力した場合です。 以下のように、「丁(チョウ)です。」と表示され、プログラムは終了します。

実行結果1(2,4,6が入力された場合)
1から6の数値を入力してください:2
丁(チョウ)です。

次に、同じく1から6の間で、今度は、1,3,5といった奇数を入力すると、「半(ハン)です。」と表示され、プログラムは終了します。

実行結果2(1,3の,5が入力された場合)
1から6の数値を入力してください:5
丁(チョウ)です。

最後に、1から6以外の整数、つまりさいころの目に該当しないような数値を入れると、「範囲外の数値です。」と表示されて、プログラムが終了します。

実行結果3(範囲外の数値が入力された場合)
1から6の数値を入力してください:10
範囲外の数値です。

ネスト

さて、このプログラムを見ると、if文の中に、更にif文が入っています。これを、if文のネストと言います。ネストは、if文に限ったことではなく、この後紹介する繰り返し処理など でもしばしば見られる書式です。「何かの処理の中に、さらに何かの処理が入っているのがネストである」と理解すると良いでしょう。

if文のネスト
if(条件式①){
    if(条件式②){
        …
    }
}

このように、if文はネストが可能ですが、二重、三重にネストをすることも可能です。ただ、あまりネストを多用すると、プログラムが複雑になり、わかりずらくなるので気をつけましょう。

論理演算子

また、次に注目したいのが、10行目および、12行目の、if文の中身です。ここでは、||や、&&が間に挟まって、複数の条件式が出ています。これらの記号は、論理演算子(ろんりえんざんし)と言い、 if文などで複数の条件を調べるときには欠かせないものです。なお、C言語で用いられる論理演算子は、以下のとおりです(表3-2)。

表3-2:論理演算子
演算子 名称 意味 使用例
&& 論理積(ろんりせき) AND(アンド) a == 0 && b == 0 // aが0かつ、bが0ならば
|| 論理和(ろんりわ) OR(オア) a == 0 || a == 1 // aが0か1ならば
! 否定(ひてい) NOT(ノット) !(a == 0) // a==0でない場合、真となる

例えば、&&は、AND(アンド)と言い、複数の条件がすべて成り立っているときに真となります。10行目の例で言うと、「変数diceの値が1以上であり、かつ6以下」ということになります。 また、||は、OR(オア)と言い、複数の条件のうち、どれかが成り立っているときに真、ということになります。12行目の例で言うと、「変数diceが2か、4か、6であれば」ということになります。

また、1から6の範囲の数値で、2,4,6以外の値となると、必然的に残りは、1,3,5となり、これが、「半(はん)」となることから、else文での処理は、「半(ハン)です。」と表示する ことになります。これら一連の流れの流れを記述すると、以下のようになるのです。(図3-6)

図3-6.list3-4のフローチャート
C言語でif文のネストと、AND,ORが入ったサンプル

switch文

サンプルプログラム

list3-3のような、else ifを用いた多数に分岐する条件分岐は、値が整数値であれば、switch(スイッチ)文を用いて以下のように書くことができます。

list3-5:main.c
#include <stdio.h>

void main(){
    int num;
    printf("1~3の値を入力してください:");
    //  キーボードから整数を入力
    scanf("%d",&num);
    //  入力した値が、正の数かどうかを調べる
	switch(num){
		case 1:
			printf("one¥n");	//  numが1だった場合の処理
			break;
		case 2:
			printf("two¥n");	//  numが2だった場合の処理 
			break;
		case 3:
			printf("three¥n");	//  numが3だった場合の処理 
			break;
		default:
			printf("不適切な値です。¥n"); //  それ以外の値が入力された場合の処理
			break;
	}
}

switch文は、後の()内の値によって、条件を分岐させる命令です。条件は、case(ケース)で書き、そのあとに値が来ます。最後にある、default(デフォルト)という条件は、 caseで出てきたいずれの条件にも当てはまらない場合を示しています。書式は、以下のようになります。

switch文

switch文の書式
switch(値){
    case 値①:
        処理①
        break;
    case 値②:
        処理②
        break;
    ・・・
    default:
        処理③
        break;
}

break

caseおよびswitchの後に出てくるbreak(ブレイク)というのは、処理の終了を意味します。breakがなくても、エラーにはなりませんが、そのあとの処理が続けて実行されてしまいますので、注意が必要です。

練習問題 : 問題3.