C言語 for文の使い方【ループカウンタを使った反復処理を学ぶ】

こんにちは、ナナです。

ここまで「順次処理」「分岐処理」と学び、プログラム３大要素の最後の一つとなりました。「反復処理」について学んでいきましょう。

本記事では次の疑問点を解消する内容となっています。

それでは反復処理の書き方と使い方を学びましょう。

for文を使った反復処理とは

皆さんの生活の中で「～の間はこれを繰り返す」といったことはよくあるシーンです。

反復横跳びはその名の通り「開始後２０秒間は横に跳び続けてください」という繰り返しになります。「湯が沸騰するまで温める」といったものも温めるという行為を繰り返すことと言えます。

このように「なんらかの条件を満たしている間は繰り返す」という反復処理をプログラムでも書くことができます。

プログラムの世界では繰り返すことを「ループ」と呼びます。

for文を使った反復処理の書き方

C言語で代表的な反復処理の記述はfor文という構文があります。

for文の反復処理の特徴は、決まっている回数だけ繰り返し処理を行いたいときに使います。

for文は次のように記述します。

for文を使うには次の項目を指定しますが、省略することも可能です。

for文で使うループカウンタとは

for文では、今が何回目の繰り返し処理なのかという数を管理していないと、繰り返しを終わるための条件がわかりません。

この繰り返し回数を管理する情報を「ループカウンタ」と呼びます。

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int i;  // ループカウンタ

    // 10回の繰り返し処理
    for (i=0 ; i < 10; i++)
    {
        printf("Hello %d\n", i);
    }

    return 0;
}

ループカウンタは慣例としてi、j、kを変数名として使用することが多いです。これらの変数名を見かけたらそれはループカウンタと判断してもよいでしょう。

for文で使える特殊なキーワード

反復処理の中では反復処理を制御するための特別なキーワードが使えます。これらをうまく活用することで目的のループ処理を行うようにします。

反復処理でも使えるbreak文

分岐の章でも登場したbreak文は反復処理においても使用します。

繰り返し処理の途中で、なんらかの理由により繰り返し処理を終了したい時があります。そのような時に使うのが反復処理のbreak文であり分岐処理と組み合わせて使います。

実際のプログラムにおける終了条件は様々ですが、このようにbreak文が実行されると対象となっている反復処理の外側に処理が移動します。

注意点は反復①の中に反復②がある場合は、breakで抜けられるのは所属している反復処理に対してのみとなります。

反復処理特有のcontinue文の使い方

continue文は反復処理特有の命令であり、強制的に次のループへ処理を移すための命令です。

この条件を満たした場合は次のループ処理に移行したいといった場合に使用します。

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    int i;

    for (i=0 ; i < 100; i++)
    {
        if (i % 2 == 0)
        {
            // 次の繰り返し処理へ
            continue;
        }

        printf("%d\n", i);
    }

    return 0;
}

この処理ではループカウンタが奇数の場合、ディスプレイのカウンタ値が表示されるようになります。ループカウンタが偶数である場合は次のループ処理に移行させています。

Q&A：for文に関するよくある質問

Q：ループカウンタの変数名はなぜ「i」「j」「k」を使うのでしょうか？

Fortranというプログラム言語においてはiから始まる変数が整数型（integer）となるルールがあり、その名残でi、j、kといった１文字の変数をループカウンタで表現することが一般的になりました。

iとjが識別しづらいといった理由で、この慣例を使わないケースもあります。

Q：for文の項目に対して省略が可能ってどういうこと？

for文において項目は書くのが基本なのですが、省略することも可能です。例えば次のように書くことができます。

int i;

// 反復終了条件を省略
for (i = 0 ; ; i++)
{
    printf("%d\n", i);

    //  100になったら反復終了
    if (i >= 100)
    {
        break;
    }
}

上記例は真ん中の反復条件のみを省略していますが、３項目全てを省略することも可能です。

しかし、この表記は第３者の目から、省略したのか、書き忘れたのか判断が付かないという問題があります。

そのため、人によっては次のようにコメントを記載することで「意図的に省略してます！」というのをアピールすることもあります。

// 反復終了条件の省略をコメントで表現
for (i = 0 ; /**/ ; i++)

課題：for文による反復の使い方が学べたかを確認しよう

この記事を見ると問題の解決技術が身に付きます。困ったときのオススメ記事です！

課題１

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4
5

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    unsigned long number = 5;
    unsigned long i;

    for (i = 0; i <= number; i++)
    {
        printf("%d\n", i);
    }

    return 0;
}

課題２

printf("%2d", 変数);

 1  2  3  4  5  6  7  8  9
 2  4  6  8 10 12 14 16 18
 3  6  9 12 15 18 21 24 27
 4  8 12 16 20 24 28 32 36
 5 10 15 20 25 30 35 40 45
 6 12 18 24 30 36 42 48 54
 7 14 21 28 35 42 49 56 63
 8 16 24 32 40 48 56 64 72
 9 18 27 36 45 54 63 72 81

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    char i;
    char k;

    // 縦方向のループ
    for (i = 1; i <= 9; i++)
    {
        // 横方向のループ
        for (k = 1 ; k <= 9 ; k++)
        {
            printf("%2d ", i * k);
        }

        // １行表示したら改行
        printf("\n");
    }

    return 0;
}