累乗計算プログラムを例に、プログラムと関数の入力・処理・出力について学びます。
次のプログラムは、ユーザから底と指数の入力を受け取り、累乗を計算するプログラムです。
ここをクリックすると、以下のプログラムをダウンロードできます。
1: ※プログラム名：累乗計算プログラム 2: ※作成者：秋山 優 3: ※作成日：2009.12.16 4: 5: ※授業に必要なライブラリを取り込む。 6: TurtleLibraryを参照する。 7: 8: ※累乗を計算する関数の定義 9: 底（整数型）と指数（整数型）で累乗を計算する（整数型）とは｛ 10: ※累乗数の初期値を、数の０乗（１）に設定する 11: 整数型を新規作成して、累乗数と名付ける。 12: 累乗数に１を入れる。 13: 14: ※累乗を計算する 15: 整数型を新規作成して、ｘと名付ける。 16: ｘ＜指数である限り｛ 17: 累乗数に累乗数×底を入れる。 18: ｘにｘ＋１を入れる。 19: ｝を繰り返す。 20: 21: 累乗数を返す。 22: ｝と定義する。 23: 24: 整数型を新規作成して、底と名付ける。 25: 整数型を新規作成して、指数と名付ける。 26: 整数型を新規作成して、累乗数と名付ける。 27: 28: ※アプリケーションの開始を知らせる 29: コンソールに「累乗計算プログラムを開始します」を出力する。 30: コンソールに改行を出力する。 31: 32: ※底の入力を受け付ける 33: コンソールに「底を入力して下さい」を出力する。 34: コンソールに改行を出力する。 35: コンソールから整数を受け取って、それを底に入れる。 36: 37: ※指数の入力を受け付ける 38: コンソールに「指数を入力して下さい」を出力する。 39: コンソールに改行を出力する。 40: コンソールから整数を受け取って、それを指数に入れる。 41: 42: ※累乗数を計算し、計算結果を累乗数という変数に書き込む 43: 底と指数で累乗を計算して、それを累乗数に入れる。 44: 45: ※累乗数を出力する 46: コンソールに「」＋底＋「の」＋指数＋「乗は」＋累乗数＋「です。」を出力する。 47: コンソールに改行を出力する。 48: 49: ※アプリケーションの終了を知らせる 50: コンソールに「累乗計算プログラムを週力します」を出力する。
このプログラムの入力・処理・出力を図に表すと以下のようになります。
矢印はデータの流れを、四角は処理を示します。
プログラムは一般的に、入力・処理・出力の構造を持っています。
たとえば、７章「はじめてのCUIプログラム」の、BMI値算出プログラムの入力・処理・出力を図に表すと以下のようになります。
７章の練習問題それぞれについて、入力・処理・出力を表す図を描いてみましょう。
累乗を計算する関数は、整数型の値を返す、戻り値あり関数です。 引数として底・指数を受け取り、累乗数を返しています。
42: ※累乗数を計算し、計算結果を累乗数という変数に書き込む 43: 底と指数で累乗を計算して、それを累乗数に入れる。
8: ※累乗を計算する関数の定義 9: 底（整数型）と指数（整数型）で累乗を計算する（整数型）とは｛ 10: ※累乗数の初期値を、数の０乗（１）に設定する 11: 整数型を新規作成して、累乗数と名付ける。 12: 累乗数に１を入れる。 13: 14: ※累乗を計算する 15: 整数型を新規作成して、ｘと名付ける。 16: ｘ＜指数である限り｛ 17: 累乗数に累乗数×底を入れる。 18: ｘにｘ＋１を入れる。 19: ｝を繰り返す。 20: 21: 累乗数を返す。 22: ｝と定義する。
関数も、プログラムと同様に入力・処理・出力の構造を持っています。
この関数の入力・処理・出力を図に表すと、以下のようになります。
前の章「プログラムの部品化（１）」では、関数と、引数について学びました。 引数は、関数ブロック外から渡される値＝ 入力 でした。
引数は、呼び出し元の関数から呼び出した関数に、データを受け渡したいという要求をかなえる仕組みでした。 逆に、呼び出された関数が処理した結果を呼び出し元に受け渡したい、という場合もあります。 これをかなえる仕組みが、戻り値です。
戻り値は、呼び出し元に戻す値＝ 出力 です。
戻り値あり関数の定義の仕方は、次の通りです。
戻り値あり関数では、「＜戻り値＞を返す。」命令を書いたところで関数の出力は決まり、関数の処理を抜けます。 したがって、「＜戻り値＞を返す。」命令の後に命令を書いても、実行されることはありません（「この文に制御が移ることはありません」というエラーが出ます）。
＜仮引数名＞（引数の型）＜助詞＞＜関数名＞（戻り値の型）とは｛ ＜戻り値＞を返す。 ｝と定義する。
戻り値あり関数の呼び出し方は、次の通りです（引数あり関数と同様、関数名はサ変動詞（名詞＋する）で終わるようにしましょう）。
＜引数名＞（引数の型）＜助詞＞＜関数名＞。
税抜価格を引数とし、税込価格を戻り値とする関数【税抜き価格（整数型）から税込価格を計算する（整数型）】を作り、 税抜価格を入力すると、「税抜価格○○円の品物の税込価格は○○円です」と出力するプログラムを作りましょう。
整数に小数をかけると、実数型になります。 戻り値は整数型なので、整数型にキャストしてください。 整数型にキャストすると、小数点以下は切り捨てられます。
（一般の事業者の場合、消費税の計算は切捨て、四捨五入、切り上げのいずれかを 事業者自身が選択してよいことになっています。切捨て、もしくは四捨五入をするところが多いようです。 この問題では、消費税の小数点以下は切り捨てるものとして扱ってください。）
西暦和暦変換プログラムを例に、プログラムの部品化と戻り値について学びます。 西暦和暦変換プログラムは、西暦を入力として受け取り、和暦を出力するプログラムです。 西暦和暦変換プログラムの入力・処理･出力を表す図は以下の通りです。
西暦和暦変換プログラムの中には、さらに入力・処理・出力の構造が入っています。 以下の図は、西暦和暦変換プログラムの入力・処理・出力の階層構造を表す図です。
西暦和暦変換プログラムの全体構造は、以下のようになっています。
「西暦を和暦に変換する」という処理は、「アプリケーションの開始を知らせる」 「西暦を和暦に変換する」「アプリケーションの終了を知らせる」という１レベル下の処理から成り立っています。
「西暦を和暦に変換する」という処理は、さらに１レベル下の、 「西暦を入力する」「西暦を和暦に変換する」「変換結果を出力する」という処理から成り立っています。
次のプログラムは西暦を和暦に変換するプログラムです。 このプログラムでは、関数を使っていません。
ここをクリックすると、以下のプログラムをダウンロードできます。
1: ※プログラム名：西暦和暦変換プログラム（関数なし） 2: ※作成者：秋山 優 3: ※作成日：2009.12.16 4: 5: ※授業に必要なライブラリを取り込む。 6: TurtleLibraryを参照する。 7: 8: ※アプリケーションの開始を知らせる 9: コンソールに「西暦和暦変換プログラムを開始します。」を出力する。 10: コンソールに改行を出力する。 11: 12: ※西暦を和暦に変換する。 13: 整数型を新規作成して、西暦と名付ける。 14: 文字列型を新規作成して、和暦と名付ける。 15: 16: ※西暦を入力する 17: コンソールに「西暦を入力して下さい。」を出力する。 18: コンソールから整数を受け取って、それを西暦に入れる。 19: 20: ※西暦を和暦に変換する。 21: 西暦≧１９８９であるならば｛ 22: 和暦に「平成」＋（西暦-1988）を入れる。 23: ｝をして、西暦≧１９２６であるならば｛ 24: 和暦に「昭和」＋（西暦-1925）を入れる。 25: ｝をして、そうでないならば｛ 26: 和暦に「不明」を入れる。 27: ｝をする。 28: 29: ※変換結果を出力する 30: コンソールに「西暦」＋西暦＋「年は」＋和暦＋「年です。」を出力する。 31: コンソールに改行を出力する。 32: 33: ※アプリケーションの終了を知らせる 34: コンソールに「西暦和暦変換プログラムを終了します。」を出力する。
次のプログラムでは、１レベルを関数化しています。
ここをクリックすると、以下のプログラムをダウンロードできます。
1: ※プログラム名：西暦和暦変換プログラム（１レベルを関数化） 2: ※作成者：秋山 優 3: ※作成日：2009.12.16 4: 5: ※授業に必要なライブラリを取り込む。 6: TurtleLibraryを参照する。 7: 8: ※西暦を和暦に変換する関数の定義 9: 西暦を和暦に変換するとは｛ 10: 11: 整数型を新規作成して、西暦と名付ける。 12: 文字列型を新規作成して、和暦と名付ける。 13: 14: ※西暦を入力する 15: コンソールに「西暦を入力してください」を出力する。 16: コンソールから整数を受け取って、それを西暦に入れる。 17: 18: ※西暦を和暦に変換する。 19: 西暦≧１９８９であるならば｛ 20: 和暦に「平成」＋（西暦-1988）を入れる。 21: ｝をして、西暦≧１９２６であるならば｛ 22: 和暦に「昭和」＋（西暦-1925）を入れる。 23: ｝をして、そうでないならば｛ 24: 和暦に「不明」を入れる。 25: ｝をする。 26: 27: ※変換結果を出力する 28: コンソールに「西暦」＋西暦＋「年は」＋和暦＋「年です。」を出力する。 29: コンソールに改行を出力する。 30: 31: ｝と定義する。 32: 33: ※アプリケーションの開始を知らせる関数の定義 34: 開始メッセージを表示するとは｛ 35: コンソールに「西暦和暦変換プログラムを開始します」を出力する。 36: コンソールに改行を出力する。 37: ｝と定義する。 38: 39: ※アプリケーションの終了を知らせる関数の定義 40: 終了メッセージを表示するとは｛ 41: コンソールに「西暦和暦変換プログラムを終了します」を出力する。 42: ｝と定義する。 43: 44: ※関数を呼び出す 45: 開始メッセージを表示する。 46: 西暦を和暦に変換する。 47: 終了メッセージを表示する。
次のプログラムでは、２レベルを関数化しています。
ここをクリックすると、以下のプログラムをダウンロードできます。
1: ※プログラム名：西暦和暦変換プログラム（２レベルを関数化） 2: ※作成者：秋山 優 3: ※作成日：2009.12.16 4: 5: ※授業に必要なライブラリを取り込む。 6: TurtleLibraryを参照する。 7: 8: ※西暦年を取得する関数を定義する 9: 西暦年を取得する（整数型）とは｛ 10: 整数型を新規作成して、西暦と名付ける。 11: コンソールに「西暦を入力してください」を出力する。 12: コンソールから整数を受け取って、それを西暦に入れる。 13: 西暦を返す。 14: ｝と定義する。 15: 16: ※和暦変換する関数を定義する 17: 西暦（整数型）を和暦変換する（文字列型）とは｛ 18: 文字列型を新規作成して、和暦と名付ける。 19: 西暦≧１９８９であるならば｛ 20: 「平成」＋（西暦-1988）を和暦に入れる。 21: ｝をして、西暦≧１９２６であるならば｛ 22: 「昭和」＋（西暦-1925）を和暦に入れる。 23: ｝をして、そうでないならば｛ 24: 「不明」を和暦に入れる。 25: ｝をする。 26: 27: 和暦を返す。 28: ｝と定義する。 29: 30: ※変換結果を出力する関数を定義する 31: 西暦（整数型）と和暦（文字列型）の変換結果を出力するとは｛ 32: コンソールに「西暦」＋西暦＋「年は」＋和暦＋「年です。」を出力する。 33: コンソールに改行を出力する。 34: ｝と定義する。 35: 36: ※西暦を和暦に変換して変換結果を表示する関数の定義 37: 西暦を和暦に変換するとは｛ 38: 整数型を新規作成して、西暦と名付ける。 39: 文字列型を新規作成して、和暦と名付ける。 40: 41: 西暦年を取得して、それを西暦に入れる。 42: 西暦を和暦変換して、それを和暦に入れる。 43: 西暦と和暦の変換結果を出力する。 44: ｝と定義する。 45: 46: ※アプリケーションの開始を知らせる関数の定義 47: 開始メッセージを表示するとは｛ 48: コンソールに「西暦和暦変換プログラムを開始します」を出力する。 49: コンソールに改行を出力する。 50: ｝と定義する。 51: 52: ※アプリケーションの終了を知らせる関数の定義 53: 終了メッセージを表示するとは｛ 54: コンソールに「西暦和暦変換プログラムを終了します」を出力する。、 55: コンソールに改行を出力する。 56: ｝と定義する。 57: 58: ※関数を呼び出す 59: 開始メッセージを表示する。 60: 西暦を和暦に変換する。 61: 終了メッセージを表示する。
「はじめてのCUIプログラム」で作ったCUIプログラムを、関数を使って書き直しましょう。
仕様は以下を参考にしてください（関数の作り方に関する指示が追加されています）。
このプログラムは，身長と体重の入力を実数で受け付ける． その入力をもとにBMI指数と，その値から評価されたコメントを出力する．
文字など処理不可能な値が入力されたときの処理は、行わなくてよい．
このプログラムは、男女の名前を入力すると、 その恋愛成就確率を百分率で判定し、コメント付で出力する。
処理不可能な値が入力されたときの処理は、行わなくてよい。
このプログラムは、SFC生の単位取得の状況の入力を受け取り、 それを評価し、卒業するためのコメントを出力する。
文字など処理不可能な値が入力されたときの処理は、行わなくてよい。
ユーザが計算問題を解くことで脳を鍛えるソフトウエアである。 このプログラムは、足し算の計算問題を自動生成して、何問か出題し、そのつど答えあわせをする。
足し算の計算問題を生成する。
各数字の桁数は一桁の整数である（答えは任意の桁数の整数とする）
処理不可能な値が入力されたときの処理は、行わなくてよい。
マイホームローンの返済計算を行うプログラムである。ユーザは家を買うときに利用することを想定する。 システムは、家の値段と利率、月々の返済金額を入力として受け取り、 返済が終わるまでにかかる期間を計算し、コメントとともに出力する。
処理不可能な値が入力されたときの処理は、行わなくてよい。
「数あてゲーム」である。システムはまず，１-１０００までの整数をランダムに選ぶ（表示しない）。 ユーザはこの数をなるべく少ない回答で当てるのが目的である．ユーザは推測した数を入力し、 システムは数が当っていたら、あたったことをユーザに知らせて終了、 外れていたら、大きすぎるのか、小さすぎるのかをユーザに知らせて再入力を求める。
処理不可能な値が入力されたときの処理は、行わなくてよい。
乱数値（命令毎に毎回変わる値）を取得するには
計算機が＜数＞でランダム数を生成して、それを＜変数名＞に入れる。
命令を使います。
実行されるごとに異なる値が自動的に選択されます。
数-１が最大値になります。（例えば５でランダム数を生成したら、０，１，２，３，４のどれかが生成される）