分岐処理

順次処理

変数やSystem.out.println()を用いれば、ある程度基本的な計算や画面への出漁が出来ます。しかし、プログラムとしてはいまひとつ物足りないというのも事実です。これまでやってきた処理は、プログラム中に記述された様々な処理を、その順番とおり実行するだけのものでした。こういった処理を、順次処理(じゅんじしょり)と言います。(図3-1)

分岐処理

しかし、プログラムは、順次処理だけでは出来上がりません。様々な状況に応じて、違った処理を行わなくてはなりません。例えばゲームプログラムを作っているとしたら「もし、敵に当たったらゲームオーバー」など といったような、条件に応じた処理の分岐が必要になります。こういったように、ある条件で処理の流れが変わる処理を、分岐処理(ぶんきしょり)と言います。(図3-2)

図3-1:順次処理図3-2:分岐処理
C言語順次処理のフローチャートC言語分岐処理のフローチャート
処理が順次実行される条件によって、処理の流れが変わる

Javaでは、分岐処理を記述するための命令として、if(イフ)と、switch(スイッチ)という命令が用意されています。ここでは、それらについて解説します。

if文

サンプルプログラム

では、まず手始めに条件分岐の最も基本的な処理である、if文について学んでいくことにしましょう。ifとは、英語で、「もしも」という意味を表す単語で、「もしも~だったら、…する」といった処理を 行うために用います。まずは、以下のプログラムを実行してみてください。

プロジェクト:Sample301/ファイル名Program.cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Sample301
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //  キーワードから数値を入力
            Console.Write("整数値を入力:");
            int a = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("a="+a);
            //  入力した値が、正の数かどうかを調べる
            if(a > 0){
                Console.WriteLine("aは正の数です。");  //  正の数だった場合に実行
            }
        }
    }
}

プログラムを実行すると、「整数値を入力:」と出ますので、ここでキーボードから数値を入力し、Enterボタンを押してください。まずは、正の値を入れてみましょう。すると、以下のようになります。

実行結果1.(正の値を入力した場合)
整数値を入力:10  ← キーボードから数値を入力し、Enterボタンを押す。
a=10
aは正の数です。

すると、上のように「aは正の数です。」と表示されて、プログラムが終わります。続いて、同じプログラムで、負の値を入力してみましょう。すると、実行結果は以下のようになります。

実行結果2.(負の値を入力した場合)
整数値を入力:-5  ← キーボードから数値を入力し、Enterボタンを押す。
a=-5

実際に、何度か正の数や負の数を入力して試して見ましょう。正の数を入力したときだけ、「aは正の値です」というメッセージが表示されると思います。

コンソールからの入力

条件分岐について説明する前に、まずはコンソールからの文字入力について説明しましょう。15行目に、出ている、以下の表現は、コンソールからの文字列入力をおこないます。

コンソールからの文字列の入力
Console.ReadLine()

しかし、この場合、入力知れた内容は、文字列を表す、string型のままです。そこで、入力した内容を整数の値に変換する必要があります。そこで、以下のようにして、その文字列を整数に変換します。

コンソールからの文字列を、数値に変換
int.Parse(Console.ReadLine());

int.Parse()は、()内の文字列を、整数の値に入力する役割を果たします。したがって、文字列として整数の値が入力されれば、その値が整数の値に変換されます。しかし、それ以外の値が入力されると、エラーになり、メッセージが表示されます。

if文

続いて、なぜこのようにaの値によって結果が異なるのかについて説明します。このような結果が出るのは条件分岐で用いる、if文によるものです。if文は、次のような書式になっています。

if文の書式
if(条件式){
    処理
}

()内の条件式が成立した時、{}に囲まれた処理を実行するのが、if文です。Sample301では、a>0、つまりaが0よりも大きい時に条件が成立し、{}内のprintf()文が実行されるわけです。 >は、比較演算子と言います。比較演算子は、以下のようなものがあります。(表3-1)

表3-1:比較演算子
演算子 意味 使用例
> より大きい a > 0
>= 以上 a >= 0
< より小さい a > 0
<= 以下 a <= 0
== 等しい a == 0
!= 等しくない a != 0

以上より、このプログラムが、キーボードから入力された数値が正の整数のときは「入力した値は、正の数です。」と表示され、そうでない場合は何も表示されないのです。 ただ、出来ることならば、正の数以外の値が入力された時にも何らかのメッセージを表示したいものです。そこで、次はそれをできる仕組みを紹介しましょう。(図3-3)

図3-3.Sample301のフローチャート
C言語でif文の条件分岐

if~else文

サンプルプログラム

まずは、以下のプログラムを実行してみてください。

プロジェクト:Sample302/ファイル名Program.cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Sample302
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //  キーワードから数値を入力
            Console.Write("整数値を入力:");
            int a = int.Parse(Console.ReadLine());
            Console.WriteLine("a=" + a);
            //  入力した値が、正の数かどうかを調べる
            if (a > 0)
            {
                Console.WriteLine("aは正の数です。");  //  正の数だった場合に実行
            }
            else
            {
                Console.WriteLine("aは正の数ではありません。");
            }
        }
    }
}

このプログラムの実行結果は、aに正の整数を代入した場合は変わりません。しかし、負の数を入力した場合は、以下のような実行結果になります。

実行結果(0および負の数をaに代入した場合)
整数値を入力:-5  ← キーボードから数値を入力し、Enterボタンを押す。
a=-5
aは正の数ではありません。

このように、if文の条件が成り立たない場合、実行されるのが、else以下に記述した文です。

else

ここで出現した、if~else文は、以下のような書式になっています。

if~else文の書式
if(条件式){
    処理①
}else{
    処理②
}

if文の()内の条件式が満たされた時には、処理①が実行されるのは、if文単体の時と変わりません。しかし、それ以外の場合、つまり条件式が満たされなかった場合は、else(エルス)文以下の処理②が実行されます。 したがって、このプログラムは、aが正の整数ではない、つまり、0か、負の値であるのならば、「入力した値は、正の数ではありません。」と出力されるのです。

図3-4.Sample302のフローチャート
C言語if~else文の条件分岐

else if

サンプルプログラム

ifとelseを用いた場合、ある条件が成り立つ場合と、そうでない場合の処理が書けました。しかし、実際には、条件が複数から成る場合も多く存在します。そういう時はどのようにすればよいのでしょうか?その時に役に立つのが、else if(エルスイフ)です。まずは、以下のサンプルを実行してみましょう。

プロジェクト:Sample303/ファイル名Program.cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Sample303
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //  キーボードから数値を入力
            Console.Write("1から3の整数を入力:");
            int num = int.Parse(Console.ReadLine());
            if(num == 1){
                Console.WriteLine("one");    //  numが1だった場合の処理
            }else if(num == 2){
                Console.WriteLine("two");    //  numが2だった場合の処理
            }else if(num == 3){
                Console.WriteLine("three");  //  numが3だった場合の処理
            }else{
                Console.WriteLine("不適切な値です。"); //  それ以外の値が入力された場合の処理
            }
        }
    }
}
実行結果1(1から3の値がnumに代入された場合)
1から3の整数を入力:1  ← キーボードから1から3数値を入力し、Enterボタンを押す。
one

7行目のnumの値を、から、2,3に変更すると、表示される値は、それぞれ「two」、「three」と変化します。ただ、それ以外の値が代入されると以下のような結果になります。

実行結果2(それ以外の値がnumに代入された場合)
1から3の整数を入力:4  ← キーボードから1から3以外の数値を入力し、Enterボタンを押す。
不適切な値です。

else if

ifとelseだけでは、一つの条件が成り立った時と、それ以外の場合の処理しか実行できませんが、以上の結果のように、else ifを用いれば、複数の条件の場合についての場合分けが可能です。else ifを含むif文の書式は以下の通りになっています。

if~else if~else文の書式
if(条件式①){
    処理①
}else if(条件式②){
    処理②
}else{
    処理③
}

条件式①が成り立てば処理①が、条件式②が成り立てば処理②が実行され、そのどちらの条件も成り立たなければ、処理③が実行されます。なお、else ifは、ifの後に何個でも追加することができます。なので、いくつでも条件を追加することが可能です。

そのため、Sample303の処理の流れを記述すると、以下のようになるのです。(図3-5)

図3-5.Sample303のフローチャート
Javaでのif~else if~else文の条件分岐

複雑なif文

サンプルプログラム

つぎは、これらの知識を組みあわせて、更に複雑なifの構文を作り上げてみましょう。まずは、以下のサンプルを実行してみてください。

プロジェクト:Sample304/ファイル名Program.cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Sample304
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //  サイコロの目を入力
            Console.Write("さいころの目(1~6):");
            //  コンソールから数値を入力
            int dice = int.Parse(Console.ReadLine()); 
            //  値が、サイコロの目の範囲内かどうかを調べる
            if(1 <= dice && dice <= 6){
                //  さいころの目が、偶数か、奇数かで、処理を分ける。
                if(dice == 2 || dice == 4 || dice == 6){
                    Console.WriteLine("丁(チョウ)です。");  //  偶数ならば丁(チョウ)
                }else{
                    Console.WriteLine("半(ハン)です。");   //  奇数ならば半(ハン)
                }
            }else{
                Console.WriteLine("範囲外の数値です。");
            }
        }
   }
}

このプログラムの実行すると、コンソールから数値を入力するように要求してきます、その値によって結果は、大きく分けて3通りに分けられます。まず一つ目が、1から6の間の偶数、つまり、2,4,6といった値を入力した場合です。以下のように、「丁(チョウ)です。」と表示され、プログラムは終了します。

実行結果1(2,4,6が入力された場合)
さいころの目(1~6):2  ← キーボードから2,4,6のいずれかの数値を入力し、Enterボタンを押す。
丁(チョウ)です。

次に、同じく1から6の間で、今度は、1,3,5といった奇数を入力すると、「半(ハン)です。」と表示され、プログラムは終了します。

実行結果2(1,3の,5が入力された場合)
さいころの目(1~6):2  ← キーボードから1,3,5のいずれかの数値を入力し、Enterボタンを押す。
半(ハン)です。

最後に、1から6以外の整数、つまりさいころの目に該当しないような7が出ると、「範囲外の数値です。」と表示されて、プログラムが終了します。

実行結果3(範囲外の数値が入力された場合)
さいころの目(1~6):2  ← キーボードから1~6以外の数値を入力し、Enterボタンを押す。
範囲外の数値です。

ネスト

さて、このプログラムを見ると、if文の中に、更にif文が入っています。これを、if文のネストと言います。ネストは、if文に限ったことではなく、この後紹介する繰り返し処理など でもしばしば見られる書式です。「何かの処理の中に、さらに何かの処理が入っているのがネストである」と理解すると良いでしょう。

if文のネスト
if(条件式①){
    if(条件式②){
        …
    }
}

このように、if文はネストが可能ですが、二重、三重にネストをすることも可能です。ただ、あまりネストを多用すると、プログラムが複雑になり、わかりずらくなるので気をつけましょう。

論理演算子

また、次に注目したいのが、18行目および、20行目の、if文の中身です。ここでは、||や、&&が間に挟まって、複数の条件式が出ています。これらの記号は、論理演算子(ろんりえんざんし)と言い、if文などで複数の条件を調べるときには欠かせないものです。なお、C#言語で用いられる論理演算子は、以下のとおりです(表3-2)。

表3-2:論理演算子
演算子 名称 意味 使用例
&& 論理積(ろんりせき) AND(アンド) a == 0 && b == 0 // aが0かつ、bが0ならば
|| 論理和(ろんりわ) OR(オア) a == 0 || a == 1 // aが0か1ならば
! 否定(ひてい) NOT(ノット) !(a == 0) // a==0でない場合、真となる

例えば、&&は、AND(アンド)と言い、複数の条件がすべて成り立っているときに真となります。18行目の例で言うと、「変数diceの値が1以上であり、かつ6以下」ということになります。 また、||は、OR(オア)と言い、複数の条件のうち、どれかが成り立っているときに真、ということになります。20行目の例で言うと、「変数diceが2か、4か、6であれば」ということになります。

また、1から6の範囲の数値で、2,4,6以外の値となると、必然的に残りは、1,3,5となり、これが、「半(はん)」となることから、else文での処理は、「半(ハン)です。」と表示する ことになります。これら一連の流れの流れを記述すると、以下のようになるのです。(図3-6)

図3-6.Sample304のフローチャート
Java言語でif文のネストと、AND,ORが入ったサンプル

switch文

サンプルプログラム

Sample303のような、else ifを用いた多数に分岐する条件分岐は、値が整数値であれば、switch(スイッチ)文を用いて以下のように書くことができます。

プロジェクト:Sample305/ファイル名Program.cs
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace Sample305
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //  キーボードから数値を入力
            Console.Write("1から3の整数を入力:");
            int num = int.Parse(Console.ReadLine());
            switch(num){
            case 1:
                Console.WriteLine("one");    //  numが1だった場合の処理
                break;
            case 2:
                Console.WriteLine("two");    //  numが2だった場合の処理
                break;
            case 3:
                Console.WriteLine("three");  //  numが3だった場合の処理
                break;
            default:
                Console.WriteLine("不適切な値です。"); //  それ以外の値が入力された場合の処理
                break;
            }
        }
    }
}

switch文は、後の()内の値によって、条件を分岐させる命令です。条件は、case(ケース)で書き、そのあとに値が来ます。最後にある、default(デフォルト)という条件は、 caseで出てきたいずれの条件にも当てはまらない場合を示しています。書式は、以下のようになります。

switch文

switch文の書式
switch(値){
    case 値①:
        処理①
        break;
    case 値②:
        処理②
        break;
    ・・・
    default:
        処理③
        break;
}

break

caseおよびswitchの後に出てくるbreak(ブレイク)というのは、処理の終了を意味します。switch文で作った分岐の処理の最後には、必ずこのbreakを入れるのを忘れないようにしましょう。

練習問題 : 問題3.