(cache) 配列を使ったプログラム

～　配列を使ったプログラム　～

①ソーティング

　この章では、配列を使ったいろいろなプログラムを見ていきましょう。まず、配列を用いるプログラムで代表的なのがソーティングです。ソーティングとはデータを大きい順に並べ替えたり、小さい順に並べ替えたりすることです。普段私たちがこのようなことをするときは目で見て、順々に並べていけばいいのですが、ではコンピュータにそれをやらせるにはどのようなことをすればいいのでしょうか。やり方はいろいろあるのですがここでは代表的なセレクションソートを紹介しましょう。

②セレクションソート

　さて、①でちょっと離したセレクションソートについて見ていきましょう。今、５つの整数のデータ（３４、２１、５４、１２、４）が配列の形であるとします。この５つを昇順（小さい順）に並べることを考えてみましょう。

＜初期状態＞
　３４　２１　５４　１２　４

　まず、一番最初のデータ（ここでは３４）を基準にします。そして、２番目のデータ（２１）が最初にあるデータより小さかったら入れ替えます。

＜Ｓｔｅｐ１＞

　２１　３４　５４　１２　４
　（３４より２１の方が小さいので入れ替える）

　次に同じように最初の位置にあるデータと３番目のデータを比較します。

＜Ｓｔｅｐ２＞

　２１　３４　５４　１２　４
　　（２１と５４を比較して、５４の方が大きいのでそのまま）

　以下、同じようにして、基準にあるにあるデータから最後までのデータを一つずつ比較していって、小さければその場所を入れ替えます。

＜Ｓｔｅｐ３＞

　４　３４　５４　２１　１２
　（一番最初にあるデータを基準にした比較）

つぎに基準となるデータを２番目にあるデータにして、同じようにそれぞれのデータを比較します。

＜Ｓｔｅｐ４＞

　４　１２　５４　３４　２１
　（２番目にあるデータを基準にした比較）

　あとは同じようにそれぞれのデータについて比較していけばいいのです。

＜Ｓｔｅｐ５＞

　４　１２　２１　３４　５４
　　（最後まで比較した結果）

③セレクションソートのプログラミング

　では、②で説明したセレクションソートを実際にプログラムで書くとどうなるのでしょうか。まず、配列型で入力されたデータを、一文字一文字それぞれについて比較していくので、２つのfor文（基準となるデータを移動するものと基準から最後までのデータと比べるもの）と言う風な２重ループになります。そして、それぞれについてデータの数が小さければ配列の位置を取り替えれば良いわけです。実際にプログラムを書いてみると次のようになります。

program selection_sort;
{$APPTYPE CONSOLE} uses SysUtils;

var
 data:array[1..5] of integer;
 i,j,d:integer;

begin
 writeln('５つの整数データを入力して下さい。');
 for i:=1 to 5 do
  begin
   write('データ',i,':');
   readln(data[i]);
  end;

 for i:=1 to 5 do
  begin
   for j:=i to 5 do
    begin
     if data[i]＜data[j] then
      begin
       d:=data[i];
       data[i]:=data[j];
       data[j]:=d;
      end;
    end;
  end;

 writeln('小さい順に並べます');
 for i:=1 to 5 do
  writeln(data[i]);

 writeln('Ｅｎｔｅｒキーを押してください。');
 readln;
end.

　と言う風になります。これを実行すると・・・

＜実行画面＞
５つの整数データを入力して下さい。
データ１：３
データ２：１
データ３：２
データ４：５
データ５：４
小さい順に並べ替えます。
１
２
３
４
５
Ｅｎｔｅｒキーを押してください。

　という風になります。さて、このプログラムは一体しているのでしょうか。

④プログラムの動作

　さて、３で実際にセレクションソートのプログラムを見てみましたがどのようなことをしているのでしょうか。まず、宣言部を見てください。

var
 data:array[1..5] of integer;
 i,j,d:integer;

　ここでは、ｄａｔａという整数型で長さが５（５個の箱がある）の配列を用意しています。あと、変数として整数型のi,j,dというものも宣言しています。そしてメインプログラムに移動します。次の行を見てください。

begin
 writeln('５つの整数データを入力して下さい。');
 for i:=1 to 5 do
  begin
   write('データ',i,':');
   readln(data[i]);
  end;

　この部分では、実際に配列に要素を入力させるという作業をさせています。どのようなことをしているのかと言うと、まず、配列の長さは５と分っているので、ｆｏｒ文で５回ループを回します。そして、配列と言うものは、ある型の変数を並べた箱の列みたいなものですから、それぞれの箱にｒｅａｄ文を使って値を入力させているのです。ここで、配列に値は入りました。次に肝心のソーティングをしなければいけません。実際にソーティングをしているのが次の文です。

 for i:=1 to 5 do
  begin
   for j:=i to 5 do
    begin
     if data[i]＜data[j] then
      begin
       d:=data[i];
       data[i]:=data[j];
       data[j]:=d;
      end;
    end;
  end;

　ここで実際にセレクションソートを使って小さい順にソーティングしています。では、どのようなことをしているのでしょうか。セレクションソートとは簡単に言うと、ある基準になるデータから最後までのデータを比較して行って、それぞれの大小関係によって位置を交換するというものでした。ここではまず、for文（変数がｉ）で基準となるデータを決めます。ですから一番初めはｄａｔａ[１]にあるデータを基準にします。そして別のｆｏｒ文（変数がｊ）で比べるデータを今のｉの値から配列の長さの５まで動かします。そして、次のｉｆ文で大小関係を比較します。ですから、このｉｆ文は、基準となるデータより比べるデータの方が大きければ処理をしなさいという意味になります。さて、もしも基準となるデータの方が大きかったらその位置を取り替えるというのがセレクションソートのやり方でした。この取り替えると言う作業にはちょっとした工夫がいります。例えば、

data[i]:=data[j];
data[j]:=data[i];

　と言う風にやりたい所ですがこれでは両方ｄａｔａ[ｉ]の値が入ってしまいます。要するに一回取り替える値をどっかにしまっておかなければならないですよね。そこで、

 if data[i]＜data[j] then
   begin
    d:=data[i];
    data[i]:=data[j];
    data[j]:=d;
   end;

　という風に一個ｄというダミーの変数を作って取り替えるときには一回取り替える値をこのｄにしまってから取り替えるわけです。あとは、これをfor文で一個一個繰り返していけばいいわけです。そして、最後の、

 writeln('小さい順に並べます');
 for i:=1 to 5 do
  writeln(data[i]);

　の部分で実際にデータを書き出すわけです。

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