第３回 プログラミング入門 演習（解答）

(A-1)
以下はプログラムの一部を抜きだしたものである。変数 a の最終的な値は 何になるか考えて、予想した結果を ex03a1.txt に記入しなさい。
また、#include, printf 等必要な命令を補って完全なプログラム ex03a1.c を作成して確認しなさい。 但し、このプログラムファイルは提出コマンドで提出されません。

ファイル名：ex03a1.txt、ex03a1.c


解答例

aの値は最終的に22である。
以下に，変数aの変化を示す。

    int a = 10;         /* a = 10 */
    a = a + 1;          /* a = 10 + 1 = 11 */
    a = a + a;          /* a = 11 + 11 = 22 */

確認用プログラム例

#include <stdio.h>
main()
{
    int a = 10;

    a = a + 1;
    a = a + a;

    printf("a=%d\n", a);
}

実行結果

a=22

(A-2)
以下はプログラムの一部を抜きだしたものである。変数c1とc2の値はそれぞれ何になるか予想した 結果と、c1 と c2 とに違いが生じる場合はその理由を、ex03a2.txt に記入しなさい。
また、#include, printf 等必要な命令を補って完全なプログラム ex03a2.c を作成して確認しなさい。
但し、このプログラムファイルは提出コマンドで提出されません。

ファイル名: ex03a2.txt、ex03a2.c


解答例

c1は5.5
c2は5.0　　(int)aの処理で2.5が2になってしまう。

確認用プログラム例

#include <stdio.h>
main()
{
    float c1, c2;
    int b = 3;
    float a = 2.5;

    c1 = a + b;
    c2 = (int)a + b;

    printf("c1=%f,  c2=%f\n", c1, c2);
}

実行結果

c1=5.500000,  c2=5.000000

(A-3)
以下はプログラムの一部を抜きだしたものである。 変数 c1、c2、c3 の値は何になるか予想した結果と c1 と c2 と c3 とに違いが生じる場合はその理由を、ex03a3.txt に記入しなさい。
また、#include, printf 等必要な命令を補って完全なプログラム ex03a3.c を作成して確認しなさい。
但し、このプログラムファイルは提出コマンドで提出されません。

ファイル名: ex03a3.txt、ex03a3.c

解答例

c1=2	    b/aの結果はint型になるため，整数部分だけが残る

c2=2.5      (float)bがfloat型のため，(float)b/aの結果がfloatになる。
            尚，b/(float)aでも，同様な結果である。

c3=2.5      (float)b/(float)aは，(float)b/aと同じ効果である。
　　　　　　冗長に見えるが，意図がはっきりしており，可読性の観点からは悪くない。

確認用プログラム例

#include <stdio.h>
main()
{
    float c1, c2, c3;
    int b = 5;
    int a = 2;

    c1 = b/a;
    c2 = (float)b/a;
    c3 = (float)b/(float)a;

    printf("c1=%f, c2=%f, c3=%f\n", c1, c2, c3);
}

実行結果

c1=2.000000, c2=2.500000, c3=2.500000

(A-4)
以下のプログラムはコンパイルは正常に行なわれますが、入力したものとは全くちがう数値が 表示されます（実行時エラーが発生することもあります）。 このプログラムのファイル名を ex03a4.c として作成し、コンパイル・実行しなさい。 そして、実行結果と異常動作（もしくはエラー）の原因がどの命令のどこにあったかを ex03a4.txt に 記述すると共に ex03a4.c を正常動作するように修正しなさい。
なお、提出ファイルは ex03a4.txt と修正後の ex03a4.c の２つになります。

ファイル名: ex03a4.c、ex03a4.txt

解答例

・デタラメな数値が出た場合の実行例
  % ./a.out
  整数値を入力して下さい: 12
  a=-16799680

・実行時エラーが出た場合の実行例
  % ./a.out
  整数値を入力して下さい: 12
  Segmentation Fault

プログラムの問題点と修正例
#include <stdio.h>
main()
{
    int a;
/* 修正前，変数aに記号&が抜けている scanf("%d",a); */
    printf("整数値を入力して下さい:");
    scanf("%d",&a);
    printf("a=%d\n",a);
}

(A-5)
以下は一辺の長さを整数で入力し、正方形の面積を求めるプログラムですが、 正常に動作しません。 正しく動作するように修正して提出しなさい。
ファイル名: ex03a5.c

解答例

(1)scanf("%d",&x)が正解。%fは整数変数xへのキー入力には使えない
(2)%fは整数変数の出力には使えないので、
printf("１辺の長さが%dの正方形の面積は%dです\n",x,area);
とするか、あるいは変数areaの値をfloatに変換して%fにあわせて、
printf("１辺の長さが%dの正方形の面積は%fです\n",x,(float)area);
でも正解。

(B-1)
scanf()関数で2つの実数をキーボードから読み込み、四則演算を行うプログラムを作りなさい。 なお、変数はすべて浮動小数点型とする。

ファイル名: ex03b1.c

[実行例]　　（浮動小数点演算では、丸め誤差の分だけ実行例と 一致しない場合もあります。）

% ./a.out
２つの実数を入力してください :  55.5 5.0
和 = 60.500000  差 = 50.500000
積 = 277.500000  商 = 11.100000
%

解答例

#include <stdio.h>

main()
{
    float   hensu1, hensu2;     /* 浮動小数点型変数の定義 */
    float   wa, sa, seki, sho;  /* 浮動小数点型変数の定義 */

    printf("2つの実数を入力してください : ");
    scanf("%f %f", &hensu1, &hensu2);  /* hensu1,2に実数値を入力 */

    wa   = hensu1 + hensu2;     /* 加算 */
    sa   = hensu1 - hensu2;     /* 減算 */
    seki = hensu1 * hensu2;     /* 乗算 */
    sho  = hensu1 / hensu2;     /* 除算 */

    printf("和 = %f  差 = %f\n", wa,sa);       /* 加算と減算結果の出力 */
    printf("積 = %f  商 = %f\n", seki, sho); /* 乗算と除算結果の出力*/
}

(B-2)
円の面積と円周の長さを求める問題である。
円の半径rをキーボードから読み込み、面積と円周の長さを求めるプログラムを作りなさい。 なお、円周率は3.14159、半径は実数、単位はcmとし小数点以下も省かずに出力しなさい。

ファイル名:ex03b2.c

[実行例]　　（浮動小数点演算では、丸め誤差の分だけ実行例と一致しない場合もあります。）

% ./a.out
円の半径をcmで入力してください : 7.5
円の面積は 176.714447 平方cmです
円周の長さは 47.123852 cmです
%

解答例

#include <stdio.h>
main()
 {
    float r,pai,menseki,enshu;
    pai=3.14159;
    printf("円の半径をcmで入力してください：");
    scanf("%f",&r);
    menseki=r*r*pai;
    enshu=2*pai*r;
    printf("円の面積は %f 平方cmです。\n",menseki);
    printf("円周の長さは %f cmです。\n", enshu);
}

(B-3)
商品の本体価格（整数：円）と消費税率（整数：％）を入力すると、税込みの価格が出力されるプログラムを書きなさい。 ただし、本体価格と消費税率を入れるための変数は整数(int)型とする。また、税込み価格は小数点以下も省かずに出力すること。 （例えば、１０円で税５％だと１０.５円）

ファイル名: ex03b3.c

[実行例]

% ./a.out
本体価格, 消費税率を入れてください
1990 5 
税込みの価格: 2089.500000 円
%

解答例

#include <stdio.h>
main()
{
    int hontai, zeiritu;
    float zeikomi;

    printf("本体価格, 消費税率を入れてください\n");
    scanf("%d%d", &hontai, &zeiritu);
    zeikomi = (float)hontai*(1.0 + (float)zeiritu/100.);

    printf("税込みの価格: %f 円\n", zeikomi );
}

(C-1)
重み付き合計と平均（加重平均）
国語、数学、英語、理科、社会の点数と それに対する重みを入力すると５教科の 重み付き合計点と重み付き平均点を出力する プログラムを作りなさい。 なお、５教科の点数と重みは整数、重み付き 平均点は実数とし、重み付き平均点を求める ときにキャストを用いなさい。また、実験的に キャストをはずしたときにどのような結果に なるかも試し、その結果をプログラムにコメント として書きなさい。最終的な提出ファイルは キャスト付きのものとします。

ファイル名: ex03c1.c

【重み付き合計と平均について】
総合成績として、例えば国語と数学のうち、 どちらかの点数について重点をおきたい場合、 それぞれの科目に対して重みというパラメータを 導入して加重平均を算出する。重み付き合計と 重み付き平均(加重平均）は以下のように求められる。
・重み付き合計点 = 国語の点数 * 国語の重み + 数学の点数 * 数学の重み
・加重平均 = 重み付き合計点 / ( 国語の重み + 数学の重み )

[実行例]　　（浮動小数点演算では、丸め誤差の分だけ実行例と一致しない場合もあります。）

% ./a.out
国語の点数と重みを入力してください : 74 1
数学の点数と重みを入力してください : 83 2
英語の点数と重みを入力してください : 77 2
理科の点数と重みを入力してください : 63 2
社会の点数と重みを入力してください : 50 1
５教科の重み付き合計点は 570 点で、重み付き平均点は  71.250000 点です。
%

解答例

#include <stdio.h>

main()
{
    int  koku, suu, ei, ri, sha;
    int  w_koku, w_suu, w_ei, w_ri, w_sha;
    int  goukei;
    float  heikin;

    printf("国語の点数と重みを入力してください : ");
    scanf("%d %d", &koku, &w_koku);
    printf("数学の点数と重みを入力してください : ");
    scanf("%d %d", &suu, &w_suu);
    printf("英語の点数と重みを入力してください : ");
    scanf("%d %d", &ei, &w_ei);
    printf("理科の点数と重みを入力してください : ");
    scanf("%d %d", &ri, &w_ri);
    printf("社会の点数と重みを入力してください : ");
    scanf("%d %d", &sha, &w_sha);

    goukei = koku*w_koku + ei*w_ei + suu*w_suu + ri*w_ri + sha*w_sha;
    heikin = (float)(goukei) / (w_koku+w_suu+w_ei+w_ri+w_sha);

    printf("５教科の重み付き合計点は %d 点で、平均点は %f 点です。\n", goukei, heikin);
}

(C-2)
三角形の３辺の長さを入力し、三角形の面積を求める プログラムを作りなさい。ただし、変数の型は全て 浮動小数点型を使用しなさい。

ファイル名: ex03c2.c

【ヘロンの公式】
三角形の３辺の長さa, b, cが与えられたとき、 その面積areaは次のヘロンの公式を用いて求めることができる。


実行例：

% ./a.out
三角形の3辺を入力して下さい -> 3.0 4.0 5.0
3辺の長さ : 3.000000,4.000000,5.000000  面積 : 6.000000
% ./a.out
三角形の3辺を入力して下さい -> 5.0 6.0 7.0
3辺の長さ : 5.000000,6.000000,7.000000  面積 : 14.696939
%

解答例

#include <stdio.h>
#include <math.h>
main()
{
    float a, b, c, s, area;

    printf("三角形の3辺を入力して下さい -> ");
    scanf("%f %f %f", &a, &b, &c);

    s = (a+b+c)/2;
    area = sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c));

    printf("3辺の長さ : %f,%f,%f  面積 : %f\n",a,b,c,area);
}

(C-3)
整数nをキー入力し、1+2+3+・・・・+n の和vを計算するプログラムを作りなさい。変数は全てint型を使用しなさい。 また、下記実行例２を踏まえてのコメントも記述すること。

ファイル名:ex03c3.c

利用する公式：
[実行例１]

% ./a.out
nを入力してください　4
v=10

ちなみに、以下のように大きなnを入力すると計算結果がおかしくなる。

[実行例２]

% ./a.out
nを入力してください　65535
v=-32768

上記結果の理由を，プログラムファイルの中に，コメントとして追加してください。

解答例

#include <stdio.h>
main()
{
        int n;
        int v;

        printf("nを入力してください");
        scanf("%d", &n);

        v = (n + 1)*n/2;

        printf("v=%d\n", v);
}

/*
大きなnで計算結果がおかしくなる理由は以下の通りである。

int型変数vが表現できる整数は，2147483647までです。
nが大きくなると，式 (n + 1)*n/2 の計算結果が大きすぎて，
vで表現できなくなってしまう（オーバーフロー）。
*/