C言語の繰り返し処理完全ガイド！基礎から応用まで10ステップで理解

はじめに
●C言語の繰り返し処理とは
●基本的な繰り返し処理
●繰り返し処理の使い方
●繰り返し処理の注意点と対処法
まとめ

はじめに

プログラミング言語C言語について学び始めると、すぐに繰り返し処理に触れることになります。

これは、同じコードを何度も実行するための構文で、効率的なプログラミングには欠かせない要素です。

しかし、初心者にとってはちょっと難しく感じるかもしれません。

そこで、この記事ではC言語の繰り返し処理について、基本的な文法から具体的な使用例まで、10のステップで詳しく解説します。

初心者でも安心して学べる内容になっています。

●C言語の繰り返し処理とは

C言語における繰り返し処理は、特定のコードを一定の条件下で反復して実行することを可能にする機能です。

これにより、手作業で同じコードを何度も書くことなく、コードの実行を自動化することができます。

●基本的な繰り返し処理

C言語には主に3つの繰り返し処理、すなわちfor文、while文、do-while文が存在します。

それぞれの動作と使い方を見てみましょう。

○for文

for文は、指定した回数だけ繰り返し処理を行うための文です。

for文の基本的な構造は次の通りです。

for (初期化; 条件式; 更新) {
  処理
}

□サンプルコード1：基本的なfor文

このコードでは、for文を使って1から10までの数を順に表示するコードを紹介しています。

この例では、初期値として変数iに1を設定し、iが10以下の間、繰り返し処理を行います。

各繰り返しでiに1を加えることで、次のループに移行します。

#include<stdio.h>

int main() {
    int i;
    for(i = 1; i <= 10; i++) {
        printf("%d\n", i);
    }
    return 0;
}

このコードを実行すると、画面上に1から10までの数が順に表示されます。

□サンプルコード2：多重for文

このコードでは、for文を入れ子にすることで行列の各要素を表示するコードを紹介しています。

この例では、外側のfor文が行のインデックスを、内側のfor文が列のインデックスを制御しています。

#include<stdio.h>

int main() {
    int i, j;
    for(i = 0; i < 3; i++) {
        for(j = 0; j < 3; j++) {
            printf("行: %d, 列: %d\n", i, j);
        }
    }
    return 0;
}

このコードを実行すると、3×3の行列の各要素の位置（行と列）が表示されます。

○while文

while文は、指定した条件が真である限り繰り返し処理を行います。

while文の基本的な構造は次の通りです。

while (条件式) {
  処理
}

□サンプルコード3：基本的なwhile文

このコードでは、while文を使って10以下のすべての奇数を表示するコードを紹介しています。

この例では、変数iに1を設定し、iが10以下の間、繰り返し処理を行います。

各繰り返しでiに2を加えることで、次のループに移行します。

#include<stdio.h>

int main() {
    int i = 1;
    while(i <= 10) {
        printf("%d\n", i);
        i += 2;
    }
    return 0;
}

このコードを実行すると、画面上に1から10までの奇数が順に表示されます。

□サンプルコード4：無限ループとその対処法

このコードでは、while文を使った無限ループと、その対処法を紹介しています。

この例では、条件式に真を示す1を設定していますが、ループ内で値が変化するコードがないため無限ループとなります。

このような状況を避けるためには、ループ内で条件が偽になるような処理を必ず入れることが重要です。

#include<stdio.h>

int main() {
    int i = 1;
    while(1) {
        printf("%d\n", i);
        i++;
        if(i > 10) break;
    }
    return 0;
}

このコードを実行すると、1から10までの数が順に表示された後に、ループが停止します。

○do-while文

do-while文は、while文と似ていますが、最初の一回だけは条件を問わずに処理を行う点が異なります。

do-while文の基本的な構造は次の通りです。

do {
  処理
} while (条件式);

□サンプルコード5：基本的なdo-while文

このコードでは、do-while文を使って5以下のすべての自然数を表示するコードを紹介しています。

この例では、変数iに1を設定し、iが5以下の間、繰り返し処理を行います。

各繰り返しでiに1を加えることで、次のループに移行します。

#include<stdio.h>

int main() {
    int i = 1;
    do {
        printf("%d\n", i);
        i++;
    } while(i <= 5);
    return 0;
}

このコードを実行すると、画面上に1から5までの自然数が順に表示されます。

●繰り返し処理の使い方

ここまで基本的な繰り返し処理の文法について見てきました。

しかし、これらをどのように使うか、具体的な使用例を見ていくことでより理解が深まります。

そのために配列との組み合わせやネストしたループ、さらにはbreak文とcontinue文の使用例を見ていきましょう。

○配列との組み合わせ

配列とループを組み合わせることで、配列の全要素に効率よくアクセスしたり、配列をソートしたりすることができます。

□サンプルコード6：配列の各要素にアクセス

このコードでは、for文を使って配列の各要素にアクセスするコードを紹介しています。

この例では、5つの要素を持つ配列を定義し、その全要素を順に表示します。

#include<stdio.h>

int main() {
    int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int i;
    for(i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\n", arr[i]);
    }
    return 0;
}

このコードを実行すると、画面上に配列の全要素が順に表示されます。

□サンプルコード7：配列の要素をソート

このコードでは、for文を使って配列の要素を昇順にソートするコードを紹介しています。

この例では、バブルソートのアルゴリズムを用いています。

#include<stdio.h>

void swap(int *a, int *b) {
    int temp = *a;
    *a = *b;
    *b = temp;
}

int main() {
    int arr[5] = {5, 3, 4, 1, 2};
    int i, j;
    for(i = 0; i < 5; i++) {
        for(j = i + 1; j < 5; j++) {
            if(arr[i] > arr[j]) {
                swap(&arr[i], &arr[j]);
            }
        }
    }

    for(i = 0; i < 5; i++) {
        printf("%d\n", arr[i]);
    }
    return 0;
}

このコードを実行すると、画面上にソート後の配列の要素が昇順に表示されます。

○ネストしたループ

ループ文を入れ子にすることで、多次元のデータ構造を扱ったり、複雑なパターンを生成したりすることが可能になります。

□サンプルコード8：九九の表を作成

このコードでは、ネストしたfor文を使って九九の表を作成するコードを紹介しています。

この例では、外側のfor文が1から9までの数を制御し、内側のfor文がそれぞれに対する1から9までの乗算を行います。

#include<stdio.h>

int main() {
    int i, j;
    for(i = 1; i <= 9; i++) {
        for(j = 1; j <= 9; j++) {
            printf("%d ", i * j);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

このコードを実行すると、画面上に九九の表が表示されます。

○break文とcontinue文

ループ中に特定の条件を満たした時にループを中断したり、次のループに移行したりするための文として、break文とcontinue文があります。

□サンプルコード9：break文の使い方

このコードでは、break文を使って特定の条件を満たしたときにループを終了するコードを紹介しています。

この例では、1から始まる整数を順に表示し、その数が5になったときにループを終了します。

#include<stdio.h>

int main() {
    int i;
    for(i = 1; ; i++) {
        if(i > 5) break;
        printf("%d\n", i);
    }
    return 0;
}

このコードを実行すると、画面上に1から5までの数が順に表示された後、ループが終了します。

□サンプルコード10：continue文の使い方

このコードでは、continue文を使って特定の条件を満たしたときに次のループに移行するコードを紹介しています。

この例では、1から10までの整数を順に表示し、その数が5の倍数のときだけ表示をスキップします。

#include<stdio.h>

int main() {
    int i;
    for(i = 1; i <= 10; i++) {
        if(i % 5 == 0) continue;
        printf("%d\n", i);
    }
    return 0;
}

このコードを実行すると、画面上に1から10までの数が順に表示されますが、5と10は表示されません。