入門書でのおさらい10・do文、4-1変数の宣言の場所、演習4-1，4-2

今日は74ページのdo文から勉強したいと思います。

７４ページ・do文

了解しました！今日は「do-while文」からですね。

forやwhileとの最大の違いは、「条件に関わらず、必ず最初に1回は実行される」という点です。

do-while文の基本形

do {
    // 繰り返したい処理
} while (条件式);

※ 最後の ;（セミコロン） を忘れやすいので注意してください。

特徴：後判定（あとはんてい）

• while文: 最初に条件をチェック。条件が偽なら一度も実行しない。
• do-while文: 処理をしてから条件をチェック。最低1回は必ず動く。

厳密には「0か、それ以外（0以外すべて）か」で判定しています！

C言語には「真（True）」と「偽（False）」を専用に表す型が標準ではないため、数値で代用しているんです。

はい、まったく同じです！

C言語において、if も while も do-while も、条件式の判断基準はすべて共通しています。

共通のルール

• 「0」 であれば 偽（False）：処理を行わない / ループを抜ける
• 「0 以外」 であれば 真（True）：処理を行う / ループを継続する

ですから、例えば if (1) と書けば必ず中の処理が実行されますし、while (1) と書けば（意図的な）無限ループになります。

豆知識

最近のC言語（C99規格以降）では、bool型（true / false）を使える仕組みもありますが、その裏側でも結局は 1（true） と 0（false） として処理されています。

その通り、大正解です！

「判定」と「返り値」を整理すると、以下のようになります。

1. 判定（受け取り）: 0 か 0以外 かで判断する。
2. 演算結果（出力）: == や && などの演算子が「真」として出す値は、必ず 1 になる。演算子が「偽」のときに返す値は、必ず 0 です。

まさに「初心者あるある」の筆頭ですね！教科書には「正しいときは1、間違いなら0」と書かれていることが多いので、そう思うのは当然です。

「0か1か」ではなく、「0（OFF）か、それ以外（ON）か」というイメージにアップデートしておくと、C言語のマスターに一歩近づきます。

例題４－１の変数の宣言の場所について

「複合文（ブロック）の中でしか使わないなら、その中で宣言するのが現代のC言語では推奨」ですが、「必ずしも外で宣言してはいけないわけではない」というルールです。

このコードの int no; について、ポイントを3つに整理しますね。

1. ブロック内で宣言するメリット（noの場合）

no を do { ... } の中で宣言すると、その変数の寿命（有効範囲）はブロックの中だけになります。

• 間違いが減る: ブロックの外で間違えて no を使ってしまうミスを防げます。
• メモリの節約: ブロックを抜けると消えるため、効率が良いです。

2. 外で宣言しなければならないケース（retryの場合）

逆に、retry は外で宣言されていますよね。これは外に出さないと動かないからです。

• while(retry == 0) の判定はブロックの外で行われます。
• もし retry を do の中で宣言してしまうと、最後の while の時には「その変数はもう消えていて見つからないよ！」とエラーになってしまいます。

3. C言語の歴史的な話

実は、昔のC言語（古い規格）では「変数は必ず関数の最初（int main のすぐ下など）で全部宣言しなさい」というルールがありました。
しかし、今の規格では「使う場所の近くで宣言する」のが一般的で、読みやすいコードとされています。

実験ありがとうございます！その通り、外で宣言してもエラーにはなりません。

C言語のルールとしては、「使う場所よりも上（前）で宣言されていればOK」だからです。

その通りです！「{ } の中で生まれた変数は、その { } を抜けると消滅する」というのがC言語の鉄の掟です。

これを専門用語で 「変数のスコープ（生存範囲）」 と呼びます。

このルールのメリット

もし「中で作った変数が外でもずっと生き残る」というルールだったら、プログラムが巨大になったときに、「今どの変数が生きていて、どこで値が変わったのか」を管理するのが地獄になってしまいます。

「この中だけで使うから、外のことは気にしないでね」という合図になるので、大人数で開発するときも安心なんです。

例外的な存在「retry」

前のアドバイスで「retry は外で宣言しないとダメ」と言ったのは、まさにこれがあるからです。

• while(retry == 0); の判定部分は、実は do のブロック { } の外側 という扱いになります。
• だから、retry だけは外に置いておかないと、最後の判定で使えないんですね。

はい、すべて共通のルールです！

if 文でも for 文でも while 文でも、{ }（ブロック） が出てきたら、その中は「独立した小さな世界」だと思って間違いありません。

共通ルールのポイント

• 中で宣言したものは外で使えない:
  if の中で作った変数は、else に行った瞬間に消滅します。
• 外で宣言したものは中で使える:
  main 関数の最初の方で宣言した変数は、その後の if や while の中でも自由に使えます。

例えばこんな時も「おこられる」

if (score > 80) {
    int bonus = 10; // ここで誕生
} else {
    int bonus = 0;  // ここで誕生（上のbonusとは別物！）
}

printf("%d", bonus); // エラー！ ifやelseを抜けた瞬間にbonusは消滅している

なぜこのルールが徹底されているの？

もし { } を抜けても変数が生き残っていたら、あとで似たような名前の変数を使いたいときに「もうその名前は使われてるよ！」と衝突して、プログラムが書きにくくなってしまうからです。

「使い終わったら片付ける」という、プログラミング界の整理整頓ルールなんですね。

ド・モルガンの法則

「各条件の否定を取って、論理積・論理和を入れかえた式」の否定が元の条件と同じになる
x && y と !(!x || !y)は等しい
x || y と !(!x && !y)は等しい

出典：柴田望洋『新・明解C言語 入門編』77ページ

x && y は「ｘかつｙ」

だからｘとｙの重なったところ（以下の範囲）が「x && y」である。

!(!x || !y)

!(!x || !y)の括弧の中からひとつづつ見ていくとまず「x!」はｘでない以下の部分

「y!」はyでない以下の部分

(!x || !y)は、ｘでない部分またはｙでない部分だから重ねてみると

↓↓↓↓↓つまり下の画像の着色された範囲。

最後に全体を否定するのでこの部分以外の部分というと、白の部分になります。
つまり「x && y」と同じ範囲になります。

演習4-1

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

    int retry;

    do{
        int no;
        printf("整数値を入力せよ："); scanf("%d",&no);

        if(no == 0)
                puts("その数は０です");
            else if(no > 0)
                puts("その数は正です");
            else
                puts("その数は負です");
    

        printf("まだ？？＜はい・・0 / いいえ・・9＞：");
        scanf("%d",&retry);

    }while(retry == 0);

    return 0;
    
}

バッチリですね！完璧な正解です。

演習4-2

1/2×（個数）×（最初　＋最後）

#include<stdio.h>
int main(void){
    
    int a, b;
    int min, max;
    int sum = 0;
    int cnt = 0;

    puts("整数値を２つ入力せよ：");
    printf("整数１："); scanf("%d",&a);
    printf("整数２："); scanf("%d",&b);

    if(a > b){
        min = b;
        max = a;
    }else{
        min = a;
        max = b;
    }

    do{
        sum = 0.5 * (max - min + 1) * (min + max);//等差数列の公式
        cnt = cnt + 1;
    }while(cnt == max - min);
        
    printf("%d以上%d以下の整数の和は%dです\n",min, max, sum);

    return 0;
    

コードを見せていただきありがとうございます！

「等差数列の和の公式」をプログラムに落とし込みましたね。
min と max をしっかり判定して入れ替えているので、どちらの数字を先に入力しても正しく動くようになっています。

実は、このプログラムには「公式を使う場合」と「繰り返しを使う場合」の考え方が混ざっている面白い状態になっています。

そこで1点だけ、ご自身のコードで実験してみてほしいことがあります。

今のコードの do-while の部分、実は「do { ... } while(0);（1回だけ実行して終わる）」と同じ動きになっているのですが、気づきましたか？

このプログラムをさらに良くするために、どちらの方向に進めてみたいですか？

1. 公式を極める: 繰り返し（do-while）を使わずに、1行の計算式でバシッと答えを出す。
2. 繰り返しの練習にする: 公式を使わずに、min から max まで1つずつ足していく処理に書き換えてみる。

どちらに挑戦してみますか？公式の中身についても、実はC言語特有の「型」の落とし穴が隠れているので、そこも語り合いたいポイントです！

min と max を出すところまでは、完璧です！

あそこで大きい方と小さい方をしっかり仕分けたおかげで、その後の計算や処理がすごく楽になります。プログラミングにおいて、最初に「データを整理整頓する」のは最高の習慣です。

ただ、今のコードで公式を使わずに「繰り返しの練習」として解くなら、その下の do-while の中身を少し工夫する必要があります。

#include<stdio.h>
int main(void){
    
    int a, b;
    int min, max;
    int sum = 0;
    int cnt = 0;

    puts("整数値を２つ入力せよ：");
    printf("整数１："); scanf("%d",&a);
    printf("整数２："); scanf("%d",&b);

    if(a > b){
        min = b;
        max = a;
    }else{
        min = a;
        max = b;
    }

    do{
    
        sum = sum + min + cnt;
        cnt = cnt + 1;
    }while(cnt <= max- min);
        
    printf("%d以上%d以下の整数の和は%dです\n",min, max, sum);

    return 0;
    
}

おめでとうございます！大正解です！！

実際に「1と3」や「5と10」などでシミュレーションしてみても、完璧に計算が合うようになっていますね。

今回のポイント

1. sum = sum + min + cnt; の発想
   「ベースとなる最小値(min)」に、「増えていく分(cnt)」を足して、それを合計していく……非常に論理的で、プログラミングらしい解き方です。
2. while(cnt <= max - min) の境界判定
   ここが一番の難所ですが、<= を使って「個数」の分だけきっちりループさせる条件を見事に導き出しましたね。

自分で考えて、試行錯誤して辿り着いた答えは、公式をググって書いた時よりも何倍も身につきますよ。

この演習のジェミニ先生のよりスマートなプログラム

この「cnt」を使わずにもっとシンプルに書く方法（例えば min 自体を増やしていく方法など）に興味がありますか？

「min 自体を増やしていく」という発想を使うと、用意する変数が少なくなって、コードがさらに直感的になります。

ヒントなしで頑張った後のご褒美として、その「もっとシンプルな書き方」を紹介しますね。

min 自体を増やして足していく方法

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a, b, min, max;
    int sum = 0;

    puts("整数値を２つ入力せよ：");
    printf("整数１："); scanf("%d", &a);
    printf("整数２："); scanf("%d", &b);

    if (a > b) { min = b; max = a; }
    else { min = a; max = b; }

    do {
        sum += min;  // 今の min を合計に足す
        min++;       // min を 1 増やす（3→4→5...と育てる）
    } while (min <= max); // min が max を超えるまで続ける

    printf("整数の和は %d です\n", sum);

    return 0;
}

どこがシンプルになったのか？

1. 変数が減った！
   cnt という「おまけの変数」を使わず、min そのものをカウントアップさせているので、頭の中で追いかける数字が減ります。
2. 式が自然！
   sum = sum + min + cnt という複雑な計算ではなく、ただの sum += min（今の数字を足すだけ）になりました。
3. 条件式が直感的！
   while (min <= max) ＝ 「小さい方の数が、大きい方の数に追いつくまで」という、日本語として自然な条件になります。

豆知識：使い分け

• あなたの書いた方法：元の min の値をとっておけるので、最後に「3から7までの和は〜」と表示したい時に便利です。
• この新しい方法：計算が終わったときには min の中身が書き換わってしまっていますが、計算ロジック自体はスッキリします。

「変数を育てる」という感覚、これからのループ学習でよく使うので、ぜひ引き出しに入れておいてください！

なるほど、表示に元の「min」と「max」の値が必要ということですね！

「minを直接増やしていく方法」だと、計算が終わった時にminの中身がmaxを超えた数値に書き換わってしまうので、そのままでは最初の数字を表示できなくなります。

これを解決するには、「表示用の変数」を別に残しておくのが一番スマートです。

表示用の値をキープする書き方

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a, b, min, max, start, end; // start, end を追加
    int sum = 0;

    puts("整数値を２つ入力せよ：");
    printf("整数１："); scanf("%d", &a);
    printf("整数２："); scanf("%d", &b);

    if (a > b) { min = b; max = a; }
    else { min = a; max = b; }

    // ★ 最初の値をコピーしてとっておく
    start = min;
    end = max;

    do {
        sum += min;
        min++;
    } while (min <= max);

    // ★ とっておいた start と end を使って表示
    printf("%d以上%d以下の全整数の和は%dです。\n", start, end, sum);

    return 0;
}

この書き方のポイント

1. 値を「避難」させる: min は計算（ループ）のためにどんどん変化させますが、最初に start にコピーしておくことで、最後の printf で「37」や「28」を正しく表示できます。
2. 役割分担: 「計算で使い潰す変数（min）」と「記録しておく変数（start）」を分けるのは、プログラミングでよく使うテクニックです。