コンピュータIIB（Javaプログラミング入門）第11回

11.1 文字列

11.1.1 文字列の操作

これまで文字列は、

int result = 12345679 * 9;
System.out.println("result: " + result);

のように画面出力のときのみ使ってきました。 実は、文字列は組み込みのクラスである String クラスのインスタンスです。 文字列はよく使われますので、便利な機能がいくつか用意されています。

まず、コンストラクタを使わなくてもインスタンスが生成できます。 コンストラクタを用いて

String s = new String();
s = "Good";

や

String s = new String("Good");

などと書かなくても、

String s = "Good";

でよいのです。

また、演算子 + が使えます。 これは、文字列を連接します。

String s1 = "Good";
String s2 = "morning!";
String s3 = s1 + " " + s2;

としますと、 s3 には文字列 "Good morning!" が格納されます。

文字列と数を演算子 + で結びますと、数が文字列に変換されてから連接されます。

int result = 12345679 * 9;
String s1 = "result = ";
String s2 = s1 + result;

としますと、 s2 には文字列 "result = 111111111" が格納されます。

String クラスのメソッドで重要なものは以下の通りです。

char charAt (int i)

そのインスタンスの i 番目の文字を返す。

boolean equals (String s)

そのインスタンスと文字列 s の内容が同じならば true を返す。 そうでなければ false を返す。

int length ()

そのインスタンスの文字数を返す。

static String valueOf (boolean b)

真理値 b を文字列に変換して返す。

static String valueOf (char c)

文字 c を文字列に変換して返す。

static String valueOf (int i)

整数 i を文字列に変換して返す。

なお、メソッドを呼び出すときには、 char や int などは書きません。 また、 static と書いてあればクラスメソッド、書いてなければインスタンスメソッドです。 インスタンスメソッド methodname を呼び出すには、

instance.methodname(argument...)

と書きます。 クラス classname のクラスメソッド methodname を呼び出すには、

classname.methodname(argument...)

と書きます。

11.1.2 文字列バッファ

文字列、すなわち String クラスのインスタンスは、一度生成されますとその内容は変更できません。 文字列 "Good morning!" の mor を eve に置き換えることができないのです。 内容を変更するには、文字列ではなく文字列バッファというものを用います。 文字列バッファ （ string buffer ） とは、組み込みのクラス StringBuffer のインスタンスのことです。 文字列バッファに対しては、文字の置き換え、追加、挿入などができます。 文字列を加工するには、いったん文字列バッファに変換し、処理のあと再び文字列に変換すればよいのです。

文字列を文字列バッファに変換するには、 StringBuffer クラスのコンストラクタを用います。 逆に、文字列バッファを文字列に変換するには、インスタンスメソッド toString を呼び出します。

String s1 = "Good morning!";
StringBuffer s2 = new StringBuffer(s1);
s2.setCharAt(5, 'e');
s2.setCharAt(6, 'v');
s2.setCharAt(7, 'e');
String s3 = s2.toString();

としますと、 s3 には文字列 "Good evening!" が格納されます。 ここで、インスタンスメソッド setCharAt ( i , c )は、そのインスタンスの i 番目の文字を c に置き換えるものです。

StringBuffer クラスの重要なメソッドは以下の通りです。

StringBuffer append (String s)

そのインスタンスに文字列 s を追加する。

StringBuffer append (char c)

そのインスタンスに文字 c を追加する。

char charAt (int i)

そのインスタンスの i 番目の文字を返す。

StringBuffer insert (int i, String s)

そのインスタンスの i 番目の位置に文字列 s を挿入する。

StringBuffer insert (int i, char c)

そのインスタンスの i 番目の位置に文字 c を挿入する。

int length ()

そのインスタンスの文字数を返す。

void setCharAt (int i, char c)

そのインスタンスの i 番目の文字を文字 c に置き換える。

String toString ()

そのインスタンスを文字列に変換して返す。

11.1.3 整数と文字列

組み込みの Integer クラスでは、整数（ int 型）の変換に関するメソッドがいくつか提供されています。 その中では、以下のものが重要です。

static int parseInt (String s)

文字列 s を整数（ int 型）に変換して返す。

static String toString (int i)

整数（ int 型）を文字列に変換して返す。

ここで、入力された整数をそのまま出力するプログラム

/*  1*/ import java.io.*;
/*  2*/
/*  3*/ class InputTest {
/*  4*/     public static void main (String[] args) throws IOException {
/*  5*/         InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
/*  6*/         BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
/*  7*/         int x;
/*  8*/         System.out.print("Enter a number: ");
/*  9*/         x = Integer.parseInt(br.readLine());
/* 10*/         System.out.println(x);
/* 11*/     }
/* 12*/ }

b04a001@AsiaA1:~/comp2b% javac InputTest.java
b04a001@AsiaA1:~/comp2b% java InputTest
Enter a number: 100
100
b04a001@AsiaA1:~/comp2b%

を思い出してください。 このプログラムの9行目の意味が、ここでやっと明らかになります。

このプログラムを実行しますと、式 br . readLine ()の値は入力された文字列になります。 上記の場合では、文字列 "100" です。 そして、クラスメソッド parseInt によって文字列 "100" が整数 100 に変換されます。 最後に、この整数 100 が変数 x に格納されるのです。

11.2 文字と文字列

11.2.1 文字の操作

前回説明した通り、文字は内部では整数として処理されます。 したがって、文字が等しいかどうかは、関係演算子 == を用いて表します。 また、 > や < などは、文字符号の大小関係を意味します。

例えば、

if (c == 'Z') {
    ...
}

は c が文字 Z ならば…ですし、

if (c > 'Z') {
    ...
}

は c の文字符号が Z の文字符号より大きいならば…です。

文字を1増加させることは、文字符号を1増加させることになります。 ただし、このことを

c = c + 1;

と書きますと、エラーになります。 これは、足し算によって右辺が整数（ int 型）と見なされるからです。 整数を文字に変換するには、

c = (char) (c + 1);

と書きます。 逆に、整数と見なされることを利用することもできます。 文字 c が数字である場合、式

c - '0'

はその数字の表す数になります。

文字に関するメソッドは、組み込みのクラスである Character クラスで提供されています。 この中で重要なものは以下の通りです。

static boolean isDigit (char c)

文字 c が数字ならば true を返す。 そうでなければ false を返す。

static boolean isLowerCase (char c)

文字 c がアルファベットの小文字ならば true を返す。 そうでなければ false を返す。

static boolean isSpace (char c)

文字 c がホワイトスペース（スペース、水平タブ、改行など）ならば true を返す。 そうでなければ false を返す。

static boolean isUpperCase (char c)

文字 c がアルファベットの大文字ならば true を返す。 そうでなければ false を返す。

static char toLowerCase (char c)

文字 c がアルファベットの大文字ならば、それを小文字に変換して返す。 そうでなければそのまま返す。

static char toUpperCase (char c)

文字 c がアルファベットの小文字ならば、それを大文字に変換して返す。 そうでなければそのまま返す。

11.2.2 文字列の使用例

ここで、文字と文字列を扱うプログラムの例を、いくつか紹介します。

最初のプログラムは、入力された文字列の中の小文字を、すべて大文字に置き換えるものです。 アルゴリズムの要点は、文字列の中の文字を一つずつ取り出し、それが小文字ならば大文字に置き換えることです。 ただし、文字列の変更はできませんので、いったん文字列バッファに変換してから置き換えを行い、再び文字列に変換します。

プログラムでは、12行目で文字列を変数 str に格納し、13行目でそれを文字列バッファに変換して変数 sb に格納します。 20行目で文字列バッファ sb を文字列に変換します。 長さを求める length , 文字を取り出す charAt , 文字を置き換える setCharAt , 文字列へ変換する toString は、すべて文字列バッファのインスタンスメソッドですので、 sb . methodname (...)という形式で呼び出します。 小文字かどうかを判定する isLowerCase と大文字にする toUpperCase は、 Character クラスのクラスメソッドですので、 Character . methodname (...)という形式で呼び出します。

/*  1*/ import java.io.*;
/*  2*/ 
/*  3*/ class StringCapitalize {
/*  4*/     public static void main (String[] args) throws IOException {
/*  5*/         InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
/*  6*/         BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
/*  7*/         int i;
/*  8*/         char ch;
/*  9*/         String str, result;
/* 10*/         StringBuffer sb;
/* 11*/         System.out.print("Enter a string: ");
/* 12*/         str = br.readLine();
/* 13*/         sb = new StringBuffer(str);
/* 14*/         for (i = 0; i < sb.length(); i++) {
/* 15*/             if (Character.isLowerCase(sb.charAt(i))) {
/* 16*/                 ch = Character.toUpperCase(sb.charAt(i));
/* 17*/                 sb.setCharAt(i, ch);
/* 18*/             }
/* 19*/         }
/* 20*/         result = sb.toString();
/* 21*/         System.out.println(result);
/* 22*/     }
/* 23*/ }

b04a001@AsiaA1:~/comp2b% java StringCapitalize
Enter a string: Good afternoon!
GOOD AFTERNOON!
b04a001@AsiaA1:~/comp2b%

次のプログラムは、入力された文字列を逆順にするものです。 アルゴリズムの要点は、始めに空の文字列バッファを用意し、文字列の右から一文字ずつ取り出して、それを文字列バッファに追加することです。

プログラムでは、9行目で空の文字列バッファを変数 sb 格納します。 長さを求める length と文字を取り出す chatAt は、文字列のインスタンスメソッドです。 文字を追加する append は、文字列バッファのインスタンスメソッドです。

/*  1*/ import java.io.*;
/*  2*/ 
/*  3*/ class StringReverse {
/*  4*/     public static void main (String[] args) throws IOException {
/*  5*/         InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
/*  6*/         BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
/*  7*/         int i;
/*  8*/         String str, result;
/*  9*/         StringBuffer sb = new StringBuffer("");
/* 10*/         System.out.print("Enter a string: ");
/* 11*/         str = br.readLine();
/* 12*/         for (i = str.length() - 1; i >= 0; i--) {
/* 13*/             sb.append(str.charAt(i));
/* 14*/         }
/* 15*/         result = sb.toString();
/* 16*/         System.out.println(result);
/* 17*/     }
/* 18*/ }

b04a001@AsiaA1:~/comp2b% java StringReverse
Enter a string: ABCDE
EDCBA
b04a001@AsiaA1:~/comp2b%

最後のプログラムは、入力された文字列の中に、A, B, Cがそれぞれ何回現れるかを数えるものです。 アルゴリズムの要点は、始めに変数 countA を用意し、文字列の中の文字を一つずつ取り出し、それがAならば countA の値を1増加させる、などとすることです。

プログラムでは、取り出した文字がAかどうかを判定するために、関係演算子 == を使っています。

/*  1*/ import java.io.*;
/*  2*/ 
/*  3*/ class CountABC {
/*  4*/     public static void main (String[] args) throws IOException {
/*  5*/         InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
/*  6*/         BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
/*  7*/         int i, countA = 0, countB = 0, countC = 0;
/*  8*/         String str;
/*  9*/         System.out.print("Enter a string: ");
/* 10*/         str = br.readLine();
/* 11*/         for (i = 0; i < str.length(); i++) {
/* 12*/             if (str.charAt(i) == 'A') {
/* 13*/                 countA++;
/* 14*/             } else if (str.charAt(i) == 'B') {
/* 15*/                 countB++;
/* 16*/             } else if (str.charAt(i) == 'C') {
/* 17*/                 countC++;
/* 18*/             } else {
/* 19*/             }
/* 20*/         }
/* 21*/         System.out.println("A: " + countA);
/* 22*/         System.out.println("B: " + countB);
/* 23*/         System.out.println("C: " + countC);
/* 24*/     }
/* 25*/ }

b04a001@AsiaA1:~/comp2b% java CountABC
Enter a string: ABCABA
A: 3
B: 2
C: 1
b04a001@AsiaA1:~/comp2b%

11.3 演習11

入力された文字列をローマ数字と見なして、その値（算用数字）を出力してください。 ローマ数字と算用数字の対応は以下の通りです。

話を簡単にするために、ローマ数字でない文字は読み飛ばすことにします。

アルゴリズムの要点は、文字列の中の文字を一つずつ取り出して、もしIならば変数の値を1増加させる、などとすることです。

このアルゴリズムを具体的にして、プログラムを作成してください。

b04a001@AsiaA1:~/comp2b% java RomanNumeral
Enter a string: III
3
b04a001@AsiaA1:~/comp2b% java RomanNumeral
Enter a string: XII
12
b04a001@AsiaA1:~/comp2b% java RomanNumeral
Enter a string: XXV
25
b04a001@AsiaA1:~/comp2b%

余力のある人は、以下の表にも従ってください。

ローマ数字では、同じ文字を4つ以上は並べません。 例えば、4は5-1と考えて、V（=5）の左にI（=1）を書きます。

b04a001@AsiaA1:~/comp2b% java RomanNumeral
Enter a string: XIV
14
b04a001@AsiaA1:~/comp2b% java RomanNumeral
Enter a string: XIX
19
b04a001@AsiaA1:~/comp2b%

11.4 レポート課題

今日の演習11の答案（Javaプログラム）をメールで提出してください。 メールの送信には学内のコンピュータ（メール・サーバ）を用い、送信先はkonishi@twcu.ac.jpとします。 メールの本文には、学生番号、氏名、科目名、授業日（7月1日）を明記してください。

11.5 参考文献

• J. Gosling, B. Joy, G. Steele, G. Bracha: The Java Language Specification, Second Edition, Addison-Wesley, 2000. http://java.sun.com/docs/books/jls/ 村上雅章（訳）『Java言語仕様 第2版』ピアソン・エデュケーション、2000.