コンピュータIIB（Javaプログラミング入門）第6回

データの出力で使う System.out.println( data ); や System.out.print( data ); の data の所では、文字列や変数などを演算子 + で結ぶことができます。

/*  1*/ class IntToString { // 整数を文字列にする
/*  2*/     public static void main (String[] args) {
/*  3*/         int x = 100;
/*  4*/         System.out.println("x");
/*  5*/         System.out.println(x);
/*  6*/         System.out.println("x = " + x); // 連結
/*  7*/     }
/*  8*/ }

asiaa1:~/comp2b b08a001$ java IntToString
x
100
x = 100
asiaa1:~/comp2b b08a001$

実は、この演算子 + は文字列の連結です。一方だけが文字列のときは、他方を文字列に変換して連結するという約束になっています。整数と整数の足し算も + なので、混乱しそうなら、括弧を使ってください。

6.2 配列（1）

6.2.1 配列とは

変数を用いるとデータを一つ格納できることは、すでに学びました。たくさんのデータを格納するには、データの個数だけ変数を用意すれば可能です。しかし、それらのデータを系統的に取り扱うことは困難です。

配列（ array ）というものを用いると、たくさんのデータを系統的に格納することができます。配列とは、データの「入れ物」が並んだものと考えてください。次の図は、配列のイメージです。

「入れ物」の一つ一つを 配列要素 （ array element ）とよびます。配列には次のような特徴があります。

6.2.2 配列の使い方

変数を使うためには、変数の宣言が必要でした。 int x; のように変数を宣言すると、変数 x に整数（ int 型）が一つ格納できました。

配列を使うためには、配列の宣言と配列の生成という二段階の手続きが必要です。次のプログラムは、配列を宣言し、生成し、その3番目に整数72を格納し、それを出力するものです。

/*  1*/ class ArrayTest { // 配列のテスト
/*  2*/     public static void main (String[] args) {
/*  3*/         int[] a; // 宣言
/*  4*/         a = new int[10]; // 10個生成
/*  5*/         a[3] = 72; // 3番目に格納
/*  6*/         System.out.println(a[3]); // 3番目を出力
/*  7*/     }
/*  8*/ }

asiaa1:~/comp2b b08a001$ java ArrayTest
72
asiaa1:~/comp2b b08a001$

整数（ int 型）の場合、配列の宣言は次のように書きます。

int[] arrayname;

arrayname = new int[size];

上記のプログラムでは、3行目で変数名が a である配列を宣言しています。また、4行目で要素数が10である配列を生成しています。

arrayname[index] = expression;

と書きます。 index 番目の要素に式 expression の値を格納します。ここで、 index は数そのものである必要はありません。数を値に持つならば、変数や式でもかまいません。例えば、変数 i の値が3で x の値が100ならば、 b[i - 1] = x + 1; によって配列 b の2番目の要素に101が格納されます。式

arrayname[index]

で、配列の index 番目の要素が取り出せます。なお、配列の何番目の要素かを表すこの式 index を、配列の添字（ subscript ）、または インデックス （ index ）とよびます。

上記のプログラムでは、5行目で配列の3番目の要素にデータ72を格納しています。また、6行目ではそのデータを取り出して出力しています。

上記のプログラムにおいて、 a [10] は存在しないことに注意してください。このような、存在しない要素にデータを格納しようとしたり、データを取り出そうとすると、エラーが発生します。

/*  1*/ class ArrayError { // 配列のエラー
/*  2*/     public static void main (String[] args) {
/*  3*/         int[] a;
/*  4*/         a = new int[10]; // 0番目から9番目まで
/*  5*/         a[10] = 100; // 10番目は存在しない
/*  6*/         System.out.println(100);
/*  7*/     }
/*  8*/ }

asiaa1:~/comp2b b08a001$ java ArrayError
Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 10
        at ArrayError.main(ArrayError.java:5)
asiaa1:~/comp2b b08a001$

なお、配列の要素数をどこかに記録しておく必要はありません。これは、式

arrayname.length

などと書くと説明しています。 Javaでは、 int[] a; と int a[]; は同じ意味です。ただし、これらを混在させるのは混乱のもとですので、この授業では前者に統一します。

6.2.3 配列の初期化

上記のイメージの通り、配列にデータを格納しましょう。これは、配列の宣言、配列の生成、配列要素への代入という手順を踏むとできます。以下はそのようなプログラム（部分）です。

int[] a;
a = new int[10];
a[0] = 99; a[1] = 90; a[2] = 81; a[3] = 72; a[4] = 63;
a[5] = 54; a[6] = 45; a[7] = 36; a[8] = 27; a[9] = 18;

int[] a = new int[10]; // 宣言と生成
a[0] = 99; a[1] = 90; a[2] = 81; a[3] = 72; a[4] = 63;
a[5] = 54; a[6] = 45; a[7] = 36; a[8] = 27; a[9] = 18;

さらに、データの格納も同時に行うことができます。これは次のように書きます。

int[] a = {99, 90, 81, 72, 63, 54, 45, 36, 27, 18};

このことを、配列の 初期化 （ initialization ）とよびます。配列の初期化では、キーワード new や配列の要素数は書きません。

6.2.4 配列と繰返し

配列のプログラムでは、繰返しを利用するのが普通です。つまり、ループ制御変数 i を用意し、 for 文などの繰返しの中で、配列要素 a [ i ]からデータを取り出したり、 a [ i ]にデータを格納したりします。

次のプログラムは、配列 a の要素をすべて出力するものです。

/*  1*/ class ArrayPrint { // 配列の出力
/*  2*/     public static void main (String[] args) {
/*  3*/         int i;
/*  4*/         int[] a = {99, 90, 81, 72, 63, 54, 45, 36, 27, 18}; // 初期化
/*  5*/         for (i = 0; i < a.length; i++) { // aの要素数回繰り返す
/*  6*/             System.out.println("a[" + i + "] = " + a[i]);
/*  7*/         }
/*  8*/     }
/*  9*/ }

asiaa1:~/comp2b b08a001$ java ArrayPrint
a[0] = 99
a[1] = 90
a[2] = 81
a[3] = 72
a[4] = 63
a[5] = 54
a[6] = 45
a[7] = 36
a[8] = 27
a[9] = 18
asiaa1:~/comp2b b08a001$

4行目で配列 a を初期化します。式 a . length の値は10なので、5行目の for 文では変数 i は0から9まで動きます。 6行目で配列要素 a [ i ]の値を詳しく出力します。

6.2.5 配列の使用例

配列の使用例として、はじめに配列要素の総和を求めます。

{100, 200, 100, 300, 200}

で表される配列の要素の合計を、レジの計算の要領で算出します。つまり、

sum = sum + a[0];
sum = sum + a[1];
sum = sum + a[2];
...

/*  1*/ class ArraySummation { // 配列の総和
/*  2*/     public static void main (String[] args) {
/*  3*/         int i, sum = 0;
/*  4*/         int[] a = {100, 200, 100, 300, 200};
/*  5*/         for (i = 0; i < a.length; i++) {
/*  6*/             sum = sum + a[i];
/*  7*/         }
/*  8*/         System.out.println("合計は" + sum);
/*  9*/     }
/* 10*/ }

asiaa1:~/comp2b b08a001$ java ArraySummation
合計は900
asiaa1:~/comp2b b08a001$

{100, 200, 100, 300, 200}

で表される配列の要素の最大値は、人間が見れば 300 だと分かります。

この問題をコンピュータで解決するのに、勝ち抜き方式を使うことにします。これは、はじめに最初の要素をとりあえずチャンピオンにします。続いて、次の要素とチャンピオンが勝負をし、チャンピオンが負けたら勝者を新たにチャンピオンにします。これを要素がなくなるまで繰り返します。最後のチャンピオンが全体のチャンピオンであるというわけです。

max = a[0];
if (a[1] > max) {
    max = a[1];
}
if (a[2] > max) {
    max = a[2];
}
...

のようにして、最大値を求めます。プログラムは次の通りです。

/*  1*/ class ArrayMaximum { // 配列の最大値
/*  2*/     public static void main (String[] args) {
/*  3*/         int i, max;
/*  4*/         int[] a = {100, 200, 100, 300, 200};
/*  5*/         max = a[0]; // とりあえずチャンピオンにする
/*  6*/         for (i = 1; i < a.length; i++) {
/*  7*/             if (a[i] > max) { // チャンピオンが負けたら
/*  8*/                 max = a[i]; // 勝者をチャンピオンにする
/*  9*/             }
/* 10*/         }
/* 11*/         System.out.println("最大値は" + max);
/* 12*/     }
/* 13*/ }

asiaa1:~/comp2b b08a001$ java ArrayMaximum
最大値は300
asiaa1:~/comp2b b08a001$

最後の例は、棒グラフを描くアプレットです。グラフにするデータは、架空のクラスの、出席番号1番から8番までの成績です。

出席番号	1	2	3	4	5	6	7	8
成績	80	60	60	80	90	70	60	60

/*  1*/ import java.applet.*;
/*  2*/ import java.awt.*;
/*  3*/ 
/*  4*/ public class HorizontalBarGraph extends Applet { // 横の棒グラフ
/*  5*/     public void paint (Graphics g) {
/*  6*/         int i;
/*  7*/         int[] a = {0, 80, 60, 60, 80, 90, 70, 60, 60}; // a[0]は使わない
/*  8*/         for (i = 1; i < a.length; i++) {
/*  9*/             g.drawString("" + i, 10, 20 * i); // 数
/* 10*/             g.fillRect(30, -10 + 20 * i, a[i], 10); // 棒
/* 11*/         }
/* 12*/     }
/* 13*/ }

まず、 a [0]を使わないようにして、配列の添字と出席番号を一致させます。

9行目の g.drawString( str , x , y ); は、文字列 str を座標 ( x , y ) に描く文です。この座標が文字列の左下になるような位置関係です。整数 i を描く場合、 i は文字列でないので、 "" + i と連結して文字列にしています。文字列の左下の座標は、(10, 20), (10, 40), (10, 60), ... となるような数式にしています。

10行目では、幅が成績と同じで高さが10の長方形を描いています。長方形の左上の座標は、(30, 10), (30, 30), (30, 50), ... となるような数式にしています。

6.3 演習6

上記の横の棒グラフを、縦の棒グラフにしてください。（ヒント: 長方形の左下の座標を考え、そこから左上の座標を逆算してください。）

余力のある人は、例を参考にして、枠を付けるなどしてグラフを見やすくしてください。