第6回 構造化プログラミングとgoto文の限定的使用法

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○テキスト
3章(3.6)
○基本事項
構造化プログラミング

いくつかのまとまったアルゴリズムから、全体のアルゴリズムを
成り立たせるプログラミング。
具体的には、理解しやすい制御構造だけを用いて、段階的詳細化により
構造の把握しやすいプログラムを作ること。(本授業の目標とするところ)

これを”乱す”ものに goto 文 がある。

    プログラムで、goto は、強制的に処理の流れを変える。
    機械語(アセンブリ言語)に近い。

    goto 文はできるだけ使わない。goto の限定的使用


○goto 文の例
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テキストには検索の例がある。”表の探索”問題。

table[1] から table[n] に、データがあらかじめ格納
してあるとする。(重複するデータはないものとする)
この中から、data に等しいものを探す、すなわち、
配列 table のなかで data に等しい要素の添字を求める。
結果は変数 result に入れるものとする。
一致するものがないときは、result は、0 とする。

{
    result=0;
    i=1;
    while( i<=n ){
	if( table[i] == data ){
	    result=i;
	}
	i=i+1;
    }	
}


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前のアルゴリズムの無駄な点

"見つかったあとも探し続ける"

これを解消したい。

反復処理の途中抜け出し
(goto 使用)
{
    result=0;
    i=1;
    while( i<=n ){
	if( table[i] == data ){
	    result=i;
	    goto found;
	}
	i=i+1;
    }
found:
}

goto 全く使えないと不便。

            " 繰り返し脱出用に限り goto 文を許す。"

 goto 文と似たもの: break, switch 


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”表の探索”の問題

goto を使わない方法もある。プログラムの構造が簡単。

終了条件の統一:「番兵」テクニック

{
    table[n+1]=data;
    i=1;
    while( table[i] != data ){
	i=i+1;
    }
    if( i<=n ){
	result=i;
    }else{
	result=0;
    }
}

反復の終了条件の判定    "n の大きさ" と "data" の両方
                                ↓
  「番兵」使用の場合    "data" だけ
                    "nの大きさ"は気にしなくて良い


○演習    
6.1 上の 上の番兵テクニックのアルゴリズムを理解せよ。
    参考： C 言語の式

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○レポート課題  

6.1 上の演習のアルゴリズムを含むプログラムを作って、動作確認する。
    以下のプログラムは、10人の学生の点数を読み込み、100点満点の学生の
    学籍番号を求めるプログラムである。ただし、該当者が複数いる場合には、
    学籍番号のもっとも小さい人の番号でよいとする。
    適当な C のプログラムの名前として コピーせよ。
   （変数の宣言などは、次回またはその次で勉強する。）
    次に、”適当な整数”、”適当なアルゴリズム”に具体的なものを
    入れて完成せよ。プログラムおよび実行結果のスクリプトを提出。

(必要ならC言語の説明,
実際の C プログラムの書き方(限定版)を参考)

プログラム

#include <stdio.h>                /*   無条件に入れる */
#include <math.h>                 /*   無条件に入れる */
#define N 100                     /*   無条件に入れる */
main()                            /*   無条件に入れる */
{
    int i, n;                     /*   整数変数の宣言 */
                                  /*   (以下で iとnを使う) */
    int data, result;             /*   (dataとresult も使う) */
    int table[N+1];               /*   N までの添字が使える配列 */

    table[1]=適当な整数;                /*   「あらかじめ」格納する */
    table[2]=適当な整数;                /*   「あらかじめ」格納する */
    table[3]=適当な整数;                /*   「あらかじめ」格納する */
           …
    table[10]=適当な整数;                /*   「あらかじめ」格納する */
    n=10;                          /*    データ数は10     */
    data=適当な整数;                    /*    探すデータ      */

/* データの表示(なくてもよい) */
    printf("以下のデータから %d 点の学生を探します。\n", data );
    for( i=1 ; i<=n ; i=i+1 ){
	printf("%2d:%5d\n",i,table[i]);
    }
/*ここからアルゴリズムの本体 */ 


      ”適当なアルゴリズム”


/* ここまでアルゴリズムの本体 */

/* 結果の表示(ないとうまくいったかどうかわからない。)  */
/* もっと簡単でもよい。例えば printf("%d\n",result);  */
    if( result==0 ){
        printf("100点の学生はいません。\n");
    }else{
        printf("100点の学生の学籍番号は %d 番です。\n", result );
    }

    exit(0);                    /*   無条件に入れる */

}                               /* } のあとの改行がないとだめ */

6.2 prime0.ps
  2以上の与えられた自然数が素数(prime number)であるか否かを調べる
アルゴリズムを作成し、改良していく過程を説明している。
内容を理解し、空欄 A, B, C に入るものを示せ。

6.3 goto 文の限定的使用とプログラムの段階的詳細化はどのように
関係するか論ぜよ。手書きでよい。

【余裕のある人】
6.4 char型の配列 table[i] に語群 "d,h,l,o,w,y" が納められている。
それらを使って文字列"hollywood"をつくる場合に、配列table[i]の添字iの
順番を表示するプログラムをCで作りなさい。

＜ヒント＞
"hollywood"を別の配列 pattern[j] に入れて、pattern[j]とtable[i]を
比較すればよい。
なお、文字配列は  char table[N];  と指定すればよい。（第8回を参照）