第 6 章 : 分岐処理

6.1 : if 文

例題 6-1 : if 文

ある条件が成り立つか、成り立たないかによって行う処理を分岐させるには、 if 文を使います。

次のプログラムは、if 文を使って、入力された数値が正の数かどうかを判定し、正の数であれば positive number と表示し、そうでなければ何も表示しないプログラムです。

positive.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
  int number;

  scanf("%d", &number);

  if (number > 0) {
    printf("positive number\n");
  }

  return 0;
}

if の後に続く条件式 number > 0 が真のとき、 { と } で囲まれたブロック内の文が実行されます。すなわち、mumber が正の数の時は、 printf("positive number\n"); が実行され、 positive number と表示されます。

条件式が偽、すなわち、mumber がゼロまたは負の数の場合は、ブロック内の文は実行されず、なにも表示されません。

このプログラムの処理の流れを示すフローチャートを次に示します。

flowchart

プログラムの実行結果を示します。 1 行目は、入力された数値を表しています。正の数を入力した場合は、positive number と表示されます。

terminal

42
positive number

負の数を入力した場合は、何も表示されません。 terminal

-1

例題 6-2 : else 文

if 文の後に else を続けることで、条件式が偽の場合に実行する文を指定できます。

次のプログラムは、入力された数値が正の数かどうかを判定し、正の数であれば positive number と表示し、そうでなければ zero or negative number と表示するプログラムです。

positive_negative.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
  int number;

  scanf("%d", &number);

  if (number > 0) {
    printf("positive number\n");
  } else {
    printf("zero or negative number\n");
  }

  return 0;
}

if 文の条件式 number > 0 が成り立つときは、続くブロック内の文 printf("positive number\n"); が実行されます。条件式が成り立たないとき、すなわち、number がゼロまたは負の数のときは、 else の後に続くブロック内の文 printf("zero or negative number\n"); が実行されます。

このプログラムの処理の流れを示すフローチャートを次に示します。

flowchart

プログラムの実行結果を示します。 1 行目は、入力された数値を表しています。正の数を入力した場合は次のように、positive number と表示されます。

terminal

42
positive number

負の数を入力した場合は、zero or negative number と表示されます。

terminal

-1
zero or negative number

ゼロを入力した場合も、zero or negative number と表示されます。

terminal

0
zero or negative number

例題 6-3 : else if 文

if 文の後に else if を続けることで、最初の条件式が偽の場合に、さらに別の条件式を指定して処理を分岐させることができます。

次のプログラムは、入力された数値が正の数かどうかを判定し、正の数であれば positive number 、負の数であれば negative number 、ゼロであれば zero と表示するプログラムです。

positive_negative_zero.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
  int number;

  scanf("%d", &number);

  if (number > 0) {
    printf("positive number\n");
  } else if (number < 0) {
    printf("negative number\n");
  } else {
    printf("zero\n");
  }

  return 0;
}

if 文の最初の条件式 number > 0 が成り立つときは、続くブロック内の文 printf("positive number\n"); が実行されます。条件式が成り立たないときは、else if に続く条件式 number < 0 が評価されます。この条件式 number < 0 が成り立つときは、続くブロック内の文 printf("negative number\n"); が実行されます。最初の条件式も、2 番目の条件式も成り立たないときは、最後の else に続くブロック内の文 printf("zero\n"); が実行されます。

このプログラムの処理の流れを示すフローチャートを次に示します。

flowchart

terminal

42
positive number

負の数を入力した場合は、negative number と表示されます。

terminal

-1
negative number

ゼロを入力した場合は、zero と表示されます。

terminal

0
zero

例題 6-4 : 複雑な条件式

if 文の条件式には、複数の条件を組み合わせることができます。次のプログラムは、室温として実数値を入力したときに、入力された数値が 15.0 以上 25.0 未満であれば、 comfortable と表示し、そうでなければ uncomfortable と表示するプログラムです。

room_temperature.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
  double temperature;
  
  printf("temperature? ");
  scanf("%lf", &temperature);
  
  if (15.0 <= temperature && temperature < 25.0) {
    printf("comfortable\n");
  } else {
    printf("uncomfortable\n");
  }

  return 0;
}

if 文の条件式 15.0 <= temperature && temperature < 25.0 は、論理積 && ( AND ) で結合された 2 つの条件式 15.0 <= temperature と temperature < 25.0 が両方とも成り立つときに真となります。すなわち、temperature が 15.0 以上 25.0 未満のときに真となります。

条件式を 15.0 <= temperature < 25.0 のようには記述しないことに注意してください。このように記述すると意図した通りには動作しません。

プログラムの実行結果を示します。 1 行目の数値の部分は、入力された数値を表しています。

21.5 を入力した場合は、条件式が真となるので、次のように、comfortable と表示されます。

terminal

temperature? 21.5
comfortable

30.0 を入力した場合は、条件式が偽となるので、次のように、uncomfortable と表示されます。

terminal

temperature? 30.0
uncomfortable

6.2 : switch 文

例題 6-5 : switch 文

条件によって分ける処理の分岐が多い場合、 switch 文を使うとプログラムを簡潔に書くことができます。

次のプログラムは、char 型の値を入力して、入力された値に応じて曜日を表示するプログラムです。プログラムの動作をより詳しく説明すると、各曜日 Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday の頭文字の大文字 M, T, W, F, S を入力すると該当する曜日を表示し、それ以外の文字を入力すると invalid と表示します。

weekday1.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
  char weekday_initial;

  scanf("%c", &weekday_initial);

  switch (weekday_initial) {
    case 'M':
      printf("Monday\n");
      break;
    case 'T':
      printf("Tuesday or Thursday\n");
      break;
    case 'W':
      printf("Wednesday\n");
      break;
    case 'F':
      printf("Friday\n");
      break;
    case 'S':
      printf("Saturday or Sunday\n");
      break;
    default:
      printf("invalid\n");
      break;
  }

  return 0;
}

switch 文ではまず制御式を指定します。このプログラムでは、char 型の変数 weekday_initial を指定しています。続く{ と } で囲まれたブロック内には、 switch 文で行う処理を記述しますが、このブロック内には処理を分岐させるために、分岐先を示す case および default で構成される複数のラベルを記述します。このプログラムでは case 'M': から case 'S': までの 5 つの case を使ったラベルと default: がラベルとなっています。

switch 文では制御式を評価し、その値に応じて、case で指定した値と一致するかどうかを上から順に調べます。一致する case が見つかったら、そこへ処理がジャンプします。なお、制御式で評価される値、および case で指定する値は、整数値(int 型の値など)や文字(char 型の値)である必要があります。

このプログラムにおいては、例えば、weekday_initial が 'T' であれば、 case 'T': に処理がジャンプし、 printf("Tuesday or Thursday\n"); が実行されます。続く break は、switch 文を抜けるための命令です。これにより、switch 文のブロックを抜けるので、続く case 'W': 以降の処理は実行されません。 (break がないと、次の case の処理が続けて実行されてしまいます。)

制御式で評価した値と一致する case が見つからない場合は、 default: に処理がジャンプします。プログラムでは、weekday_initial が 't' である場合には、 case で指定した値と一致するものがないため、 default: に処理がジャンプし、 printf("invalid\n"); が実行されます。

プログラムの処理の流れをフローチャートに示すと次のようになります。

flowchart

プログラムの実行結果を示します。 1 行目は、入力された文字を表しています。

M を入力した場合の実行結果です。

terminal

M
Monday

T を入力した場合の実行結果です。

terminal

T
Tuesday or Thursday

小文字の t を入力した場合の実行結果です。この時はどの case にも当てはまらないので、 default に処理がジャンプし、invalid と表示されます。

terminal

t
invalid

例題 6-6 : switch 文の fall-through

例題 6-5 のプログラムでは、各曜日 Monday, Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Saturday, Sunday の頭文字の大文字 M, T, W, F, S を入力すると該当する曜日を表示してくれました。次のプログラムは、各曜日の頭文字の小文字 m, t, w, f, s の入力にも対応できるよう拡張したものです。

weekday2.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
  char weekday_initial;

  scanf("%c", &weekday_initial);

  switch (weekday_initial) {
    case 'M':
    case 'm':
      printf("Monday\n");
      break;
    case 'T':
    case 't':
      printf("Tuesday or Thursday\n");
      break;
    case 'W':
    case 'w':
      printf("Wednesday\n");
      break;
    case 'F':
    case 'f':
      printf("Friday\n");
      break;
    case 'S':
    case 's':
      printf("Saturday or Sunday\n");
      break;
    default:
      printf("invalid\n");
      break;
  }

  return 0;
}

このプログラム中の switch 文では、例題 6-6 と同様に char 型の変数 weekday_initial を制御式として指定しています。

いま、weekday_initial の値が T である場合を考えます。
このとき、ラベル case 'T': の場所に処理がジャンプします。 case 'T': の後には、命令が無く、特に break もありません。したがって、処理は次の case 't': の場所に続きます。ここには、printf("Tuesday or Thursday\n"); という命令があるので、 Tuesday or Thursday と表示されます。続いて、break があるので、switch 文を抜けます。

仮に weekday_initial の値が t であった場合には、処理が case 't': にジャンプするので、 Tuesday or Thursday と表示され、続く break により、 switch 文での処理は終了します。

このように、case の後に break がない場合では、処理は次の case に続きます。

このプログラムの実行例を示します。 1 行目は、入力された文字を表しています。

T を入力した場合の実行結果です。

terminal

T
Tuesday or Thursday

t を入力した場合の実行結果です。

terminal

t
Tuesday or Thursday

大文字の T と小文字の t のどちらを入力した場合も、 Tuesday or Thursday と表示されているのがわかります。

例題 6-7 : if 文と switch 文の混在

if 文どうしや switch 文どうしを組み合わせたり、 if 文と switch 文を組み合わせることことで、複雑な分岐処理を実現することができます。

次のプログラムは、if 文と switch 文を組み合わせた例です。ユーザーから入力された整数値に応じて、表示を変えるプログラムです。

if_switch.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
  int n;

  printf("What's your favorite number? ");
  scanf("%d", &n);

  if (n >= 0) {
    printf("Zero or Positive number.\n");
    switch (n % 3) {
      case 0:
        printf("Wow! You've entered a multiple of 3! That's a shining and magnificent number, indeed! Well done! \n");
        break;
      case 1:
        printf("Oh. That's a decently good number.\n");
        break;
      case 2:
        printf("Hmm. That's not such a bad number.\n");
        break;
    }
  } else {
    printf("Negative number.\n");
  }

  return 0;
}

このプログラムでは、まず if 文で、 int 型の変数 n の値に対する条件 n >= 0 が真であるかどうかを判定して、次の1. 2. のように分岐が行われます。

n >= 0 が真である場合 : まず Zero or Positive number. と表示されます。続いて、switch 文により n を 3 で割った余り (n % 3) に応じてさらに分岐が行われます。
- n % 3 の値が 0 の場合 : Wow! ... と表示されます。
- n % 3 の値が 1 の場合 : Oh. ... と表示されます。
- n % 3 の値が 2 の場合 : Hmm. ... と表示されます。
n >= 0 が偽である場合 : Negative number. と表示されます。

プログラムのフローチャートを示します。フローチャートと、プログラム中の if 文と switch 文を見比べて、構造が一致していることを確認してください。

flowchart

プログラムの実行結果を示します。 1行目の行末の数値が、入力された数値を表しています。

n として 42 を入力した場合の実行結果です。 42 は 0 以上の数なので、Zero or Positive number. と表示されます。さらに、42 を 3 で割った余りは 0 なので、 Wow! ... と表示されます。

terminal

What's your favorite number? 42
Zero or Positive number.
Wow! You've entered a multiple of 3! That's a shining and magnificent number, indeed! Well done!

43 を入力した場合の実行結果です。 43 は 0 以上の数なので、Zero or Positive number. と表示されます。 43 を 3 で割った余りは 1 なので、 Oh. ... と表示されます。

terminal

What's your favorite number? 43
Zero or Positive number.
Oh. That's a decently good number.

-1 を入力した場合の実行結果です。 -1 は 0 以上ではないため、 Negative number. とだけ表示されます。

terminal

What's your favorite number? -1
Negative number.

演習

演習 6-1

架空のS水族館は、入場者の年齢によって入場料が決まります。年齢と入場料の対応は以下の表のとおりです。

券種	年齢	入場料(円)
大人	13歳以上65歳未満	2400
子供	13歳未満	1200
シニア	65歳以上	1800

年齢を入力すると、入場料を出力するプログラムを作成してください。なお、年齢は0以上の整数で入力されるものとします。

期待される実行結果は以下の通りです。

terminal

13
2400 yen

terminal

10
1200 yen

演習 6-2

次のプログラムを作成して、実行結果を確認してください。

fizzbuzz.c

#include <stdio.h>

int main(void) {
  int max_count;

  printf("Enter the maximum count: ");
  scanf("%d", &max_count);
  
  for (int count = 1; count <= max_count; count++) {
    if ((count % 3 == 0) && (count % 5 == 0)) {
      printf("FizzBuzz\n");
    } else if (count % 3 == 0) {
      printf("Fizz\n");
    } else if (count % 5 == 0) {
      printf("Buzz\n");
    } else {
      printf("%d\n", count);
    }
  }

  return 0;
}

GE2 プログラミング基礎