while文とfor文による繰り返し計算の実装、ループカ
ウンタを用いた制御方法の習得
【学習内容の構成】
1. while文：条件が成り立つ限り処理を繰り返す構文
2. for文：初期式・条件式・再設定式による繰り返し制
御
3. 繰り返しの入れ子：for文を二重に使用した表形式
データの処理
4. 応用例題：ユークリッドの互除法、自然数の和、
フィボナッチ数列の計算
• 前提：C言語の基本文法、変数宣言、条件式の理解
• 意義：アルゴリズムを繰り返し構造で表現する能力の
獲得
2
繰り返しとは
• 繰り返しとは，ある条件が満たされるまで，
同じことを繰り返すこと．
• 繰り返しを行うための文としてwhile文, for 文
などがある．
条件
3
繰り返しの例
• ユークリッドの互助法
• m と n の最大公約数を求めるために，「割った余りを
求めること」を，余りが０になるまで繰り返す．
• 九九の表
• 九九の表を求めるために，掛け算を８１回繰り返す
• フィボナッチ数
• フィボナッチ数を求めるために， f(n)=f(n-1)+f(n-2)を，n
に達するまで繰り返す
など
4
例題１．最大公約数の計算
• ２つの整数データを読み込んで，最大公約数を求
めるプログラムを作る．
• ユークリッドの互助法を用いること
• ユークリッドの互助法を行うために while 文を書く
例） 20, 12 のとき： 4
5
ユークリッドの互助法
• 最大公約数を求めるための手続き
• m,nの最大公約数は，
• m ≧ n とすると，
• 「m をn で割った余り」 = 0 なら，最大公約数は n
• 「m をn で割った余り」 ≠ 0 なら，m と n の最大公約
数は， 「m をn で割った余り」 と n の最大公約数に
等しい （ なお，n ＞ 「m をn で割った余り」 が成り
立つ）
6
#include <stdio.h>
#pragma warning(disable:4996)
int main()
{
int r;
int m;
int n;
printf("m=");
scanf("%d", &m);
printf("n=");
scanf("%d", &n);
r = m % n;
while( r != 0 ){
m = n;
n = r;
r = m % n;
}
printf("GCD=%d¥n", n);
return 0;
}
条件が成り立つ限り，
実行されつづける部分
条件式
7
ユークリッドの互助法
実行結果の例
m=12
n=8
GCD=4
8
プログラム実行順
r = m % n;
r != 0
m = n;
n = r;
r = m % n;
Yes
No
9
ユークリッドの互助法
最初の「 r = m % n; 」で，
m = 80, n = 35 とすると, r = 10 になる
r != 0 が成立する
m = 35 n = 10 r = 5
r != 0 が成立する
m = 10 n = 5 r = 0
r != 0 が成立しない
繰り返し
１回目
繰り返し
２回目
繰り返し
３回目
m の値
n の値
r の値
10
while 文
• 何かの処理の繰り返し
• 繰り返しのたびに while 文で書かれた条件式
の真偽が判定され， 真である限り，while の
あとに続く文が実行され続ける．
while ( 条件式 ) {
式1;
式2;
..．
}
条件式
式1
式2
...
Yes
No
11
例題２．自然数の和
• 整数データ（Ｎとする）を読み込んで，１からＮ
までの和を求めるプログラムを作る
• ここでは，練習のため，自然数の和の公式は使わ
ずに，while文を用いる
例） 100 → 5050
12
自然数の和
#include <stdio.h>
#pragma warning(disable:4996)
int main()
{
int i;
int n;
int sum;
printf("n=");
scanf("%d", &n);
sum = 0;
i = 1;
while( i<=n ) {
sum = sum + i;
i = i + 1;
}
printf("n=%d, sum=%d¥n", n, sum);
return 0;
}
条件が成り立つ限り，
実行されつづける部分
条件式
13
自然数の和
実行結果の例
n=100
n=100, sum=5050
14
プログラム実行順
i = 1;
i <= n
sum = sum + 1;
i = i + 1;
Yes
No
15
自然数の和
n = 7 とすると
i <= 7 が成立する
sum = 0 + 1
i <= 7 が成立する
sum = 1 + 2
i <= 7 が成立する
sum = 3 + 3
i <= 7 が成立する
sum = 6 + 4
i <= 7 が成立する
sum = 10 + 5
i <= 7 が成立する
sum = 15 + 6
i <= 7 が成立する
sum = 21 + 7
i <= 7 が成立しない
１から 「繰り返し数」の和
i = 2
i = 3
i = 4
i = 5
i = 6
i = 7
i = 8
「繰り返し数」＋１
繰り返し
１回目
繰り返し
２回目
繰り返し
３回目
繰り返し
４回目
繰り返し
５回目
繰り返し
６回目
繰り返し
７回目
繰り返し
８回目
sum の値
i の値
16
• 整数（Ｎとする）を読み込んで，１からＮま
でのフィボナッチ数列を求めるプログラムを
作る．
• フィボナッチ数列f(n) とは
f(0)=1, f(1)=1, f(n)=f(n-1)+f(n-2)
• フィボナッチ数列を求めるために for 文を使う
例） 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,....
17
例題３．フィボナッチ数列
#include <stdio.h>
#pragma warning(disable:4996)
int main()
{
int i;
int n;
int fn;
int fn1;
int fn2;
printf("n=");
scanf("%d", &n);
fn1 = 1;
fn2 = 1;
for (i=2; i<=n; i++) {
fn=fn1+fn2;
fn2=fn1;
fn1=fn;
printf("f(%d) = %d¥n", i, fn);
}
return 0;
}
順番に意味がある．
fn1=fn;
fn2=fn1;
とはしないこと
条件が成り立つ限り，
実行されつづける部分
条件式
18
フィボナッチ数列
実行結果の例
n=6
f(2) = 2
f(3) = 3
f(4) = 5
f(5) = 8
f(6) = 13
19
フィボナッチ数列
i = 2
i <= n
fn=fn1+fn2;
fn2=fn1;
fn1=fn;
printf("f(%d) = %d¥n", i, fn);
i++
Yes
No
20
フィボナッチ数列
n = 5 とすると
i = 2
i <= 5 が成立する
fn = 1 + 1; fn2 = 1; fn1 = 2
i = 3
i <= 5 が成立する
fn = 2 + 1; fn2 = 2; fn1 = 3
i = 4
i <= 5 が成立する
fn = 3 + 2; fn2 = 3; fn1 = 5
i = 5
i <= 5 が成立する
fn = 5 + 3; fn2 = 5; fn1 = 8
i = 6
i <= 5 が成立しない
f i が入る
f i-1 が入る f i が入る
fn の値
fn2 の値
fn1 の値
21
++, -- の意味
＋＋
• インクリメントを行う演算子．
• インクリメントとは１足すこと． オペランドに１を足
して，オペランドに格納する．
- -
- デクリメント演算子．
- デクリメントとは１引くこと． オペランドから１を引
いて，オペランドに格納する．
22
for 文
• 初期式：繰り返しの最初に１回だけ実行される．
• 条件式：繰り返しのたびに，真偽が判定される（偽な
らば繰り返しが終わる）．
• 再設定式： 繰り返しのたびに実行される．
for ( 初期式; 条件式; 再設定式 ) {
式1;
式2;
...
}
23
for 文による繰り返し
初期式
条件式
再設定式
Yes
No
１．まず，「初期式」を実行
２．次に，「条件式」を実行．条件式が成立すれば，
式と「再設定式」を実行し，「条件式」に戻る
式
24
例題４．自然数の和
• 数（Ｎとする）を読み込んで，１からＮまで
の和を求めるプログラムを作る
• ここでは，練習のため，自然数の和の公式は
使わずに，for文を用いる
例） 100 → 5050
25
自然数の和
実行結果の例
n=100
n=100, sum=5050
26
自然数の和
#include <stdio.h>
#pragma warning(disable:4996)
int main()
{
int i;
int n;
int sum;
printf("n=");
scanf("%d", &n);
sum = 0;
for (i=1; i<=n; i++) {
sum = sum + i;
}
printf("n=%d, sum=%d¥n", n, sum);
return 0;
}
条件が成り立つ限り，
実行されつづける部分
条件式
27
プログラム実行順
i = 1;
i <= n
sum = sum + 1;
i = i + 1;
Yes
No
28
自然数の和
n = 7 とすると
i = 1
i <= 7 が成立する
sum = 0 + 1
i = 2
i <= 7 が成立する
sum = 1 + 2
i = 3
i <= 7 が成立する
sum = 3 + 3
i = 4
i <= 7 が成立する
sum = 6 + 4
i = 5
i <= 7 が成立する
sum = 10 + 5
i = 6
i <= 7 が成立する
sum = 15 + 6
i = 7
i <= 7 が成立する
sum = 21 + 7
i = 8
i <= 7 が成立しない
sum には１から i までの和が入る
sum の値
29
for 文と while 文
for ( 初期式; 条件式; 再設定式 ) {
式1;
式2;
...
}
初期式
while ( 条件式 ) {
式1;
式2;
...
再設定式
}
for 文と while 文の能力は
同じ．自分にとって分かり
やすい方と使うべし
30
例題５．九九の表
• 九九の表を表示するプログラムを作成する
• 九九の表を表示するために，繰り返しの入れ子を使う
31
九九の表
#include <stdio.h>
int main()
{
int i;
int j;
for (i=1; i<=9; i++) {
for(j=1; j<=9; j++) {
printf("%d, ", i*j);
}
printf("¥n");
}
return 0;
}
内側
外側
32
繰り返しの入れ子
33
九九の表
i = 1
i <= 9
Yes
No
j = 1
j <= 9
Yes
printf("%d, ", i*j);
j++
No
i++
34
課題１
• 「例題１．最大公約数の計算」のプログラ
ムを書き換えて，m,nを何度も入力して計算
できるようにせよ
35
課題１のヒント
「m,nを何度も入力して計算できる」とは
繰り返し続けるプログラム
while (1) {
式１;
式２;
...
}
１
式1
式2
...
Yes
この「１」は，「常に真である」
ことを示す特別な数
＊後述する do while 文を使っても「繰り返し続ける」ことは可能
36
条件式での「１」の意味
値 意味
１ 真(true)
０ 偽(false)
37
課題１のヒント
• ｘ と ｙ を入れ替えるプログ
ラム
int x;
int y;
int z;
z = x;
x = y;
y = z;
z は入れ替えのためだけに
使う変数
38
課題２
1. ベクトルの値 (x
1
, x
2
, ... x
k
）を１つづつ読み込
んで，１つ読み込むごとに，次の計算を行う
プログラムを作成しなさい．
• ベクトル(x
1
, x
2
, ... x
k
）の長さ
2. ２つのベクトルの値(x
1
, x
2
, ... ）, (y
1
, y
2
, ...)を
交互に読み込んで，1組読み込むことに次の計
算を行うプログラムを作成しなさい．
• ２つのベクトルの内積
39
課題２のヒント
• ｋ回めの繰り返しにおいて，長さkのベクトル (x1,
x2, ... xk) の二乗和を求めるプログラム
sum = 0;
while (1) {
scanf( "%lf", x );
sum = sum + ( x * x );
printf( "sum = %f¥n", sum );
}
40
課題３．三角関数
• θを読み込んで，(cosθ+ i sinθ)
n
を
計算するプログラムを作りなさい
• なお，i は虚数単位
• n は 1から100 まで繰り返すこと（つ
まり，計算は100回行う）
41
複素数の積
z
1
= x
1
+ i y
1
z
2
= x
2
+ i y
2
のとき
z
1
z
2
= (x
1
+ i y
1
)
(x
2
+ i y
2
)
= x
1
x
2
+ x
1
i y
2
+ i y
1
x
2
+ i y
1
i y
2
= x
1
x
2
- y
1
y
2
+ i (x
1
y
2
+ y
1
x
2
)
実数部
虚数部
42
(cosθ+ i sinθ)
n
= cos nθ+ i sin nθ
(cosθ+ i sinθ)
2
= cos
2
θ- sin
2
θ+ 2i cosθsin θ
= cos2θ+ i sin2θ
(cosθ+ i sinθ)
3
= (cosθ+ i sinθ)
2
(cosθ+ i sinθ)
= (cos2θ+i sin2θ) (cosθ+ i sinθ)
= cos2θcosθ- sin2θsinθ
+ i (cos2θsinθ- sin2θcosθ)
= cos (2θ+θ) + i sin (2θ+θ)
= cos3θ+ i sin3θ
(以下同様に考える．数学的帰納法で証明できる）
43
課題４
• あるクラスの試験の点数から，その平均値
と，標準偏差を計算するプログラムを作成
しなさい．
44
より勉強したい人への付録
45
do while 文による繰り返し
while 文との違い： 必ず最初に１回は実行される
46
do while文
do {
式1;
...
式n;
} while (条件式);
47
do while 文が役に立つ場合
• 読み込み値のチェック
• ０点以上，１００点以下のデータの読み込み
• 間違いがあったら，読み込みを繰り返す
do {
printf(" tensu=");
scanf("%d", &tensu);
} while( ( tensu < 0 ) || ( tensu > 100 ) );
48
break文
• 繰り返しを中断
• break を含む最も内側の switch文あるいは繰り返
し文（while, for 文など）から抜け出す．
49
break文
while (条件1){
式;
if (条件2){
式;
break; /* whileの外へ*/
}
printf("条件２が成り立てば実行されない．");
}
printf("whileの外¥n");
条件１の結果が成り立たない
条件２の結果が成り立つ
50
continue文
• 次の繰り返し実行を行うための文．
• continue を含む最も内側の繰り返し文（while文,
for 文など）について，繰り返しの本体の残りを飛
ばして，次の繰り返しを始める．
51
continue文
while (条件1){
式;
if (条件2){
式;
continue; /* whileの先頭へ*/
}
printf(“条件２が成り立たなければ実行される．");
}
printf("whileの外¥n");
52
break 文, continue 文のまとめ
• break 文
• while 文, for 文での繰り返しから抜け出す
• continue 文
• 繰り返し途中で，残りの処理を飛ばす
53
