ce-3. 式，変数，入力，出力

金子邦彦

（C プログラミング応用）（全１４回）

URL: https://www.kkaneko.jp/pro/c/index.html

C言語における四則演算とライブラリ関数を用いた計算

処理，変数・入力文・出力文の基本的な使い方の習得。

【学習内容の構成】

1. 四則演算：自由落下距離の計算を通じた演算子（+,

-, *, /）の活用

2. 変数と代入：浮動小数データ（double型）の宣言と

計算結果の格納

3. 入出力処理：scanf による読み込みと printf による表

示，書式指定（%lf, %f）の使い分け

4. ライブラリ関数：math.h を用いた三角関数（sin）

や平方根（sqrt）等の数学関数の利用

• 前提：Microsoft Visual Studio C++の基本操作，プロ

グラムのビルドと実行

• 意義：計算式をプログラムで表現し，思い通りの計算

を実行できる能力の獲得

例題１．自由落下距離

• Win32 コンソールアプリケーションを新規作成す

る

• その後，C++ソースファイルの編集を行い，自由

落下距離を求めるプログラムを作る

• 地上で物を落とし始めた後の自由落下距離を求める

• 重力加速度 g は 9.8 とする

• 自由落下距離を求めるために，プログラム中に，計算

式 y = ( 9.8 / 2.0 ) * x * x を書く

•3

Microsoft Visual Studio C++ の画面構成

•4

ファイルなど

が表示される

Ｃ＋＋ソースファイ

ルの編集はここで行

う

ビルド結果が現れ

る

#include "stdio.h"

#include <math.h>

#pragma warning(disable:4996)

int main()

{

double x;

double y;

char buf[256];

int i;

double start_x;

double step_x;

FILE* fp;

printf( "start_x =" );

fgets( buf, 256, stdin );

sscanf_s( buf, "%lf¥n", &start_x );

printf( "step_x =" );

fgets( buf, 256, stdin );

sscanf_s( buf, "%lf¥n", &step_x );

fp = fopen( "d:¥¥data.csv", "w" );

for( i = 0; i < 20; i++ ) {

x = start_x + ( i * step_x );

y = ( 9.8 / 2.0 ) * x * x;

printf( "x= %f, y= %f¥n", x, y );

fprintf( fp, "x=, %f, y=, %f¥n", x, y );

}

fprintf( stderr, "file d:¥¥data.csv created¥n" );

fclose( fp );

return 0;

}

•5

自由落下距離の

計算を行っている部分

データファイル名

d:¥¥data.csv

は適切に設定すること

#include "stdio.h"

#include <math.h>

#pragma warning(disable:4996)

int main()

{

double x;

double y;

char buf[256];

int i;

double start_x;

double step_x;

FILE* fp;

printf( "start_x =" );

fgets( buf, 256, stdin );

sscanf_s( buf, "%lf¥n", &start_x );

printf( "step_x =" );

fgets( buf, 256, stdin );

sscanf_s( buf, "%lf¥n", &step_x );

fp = fopen( "d:¥¥data.csv", "w" );

for( i = 0; i < 20; i++ ) {

x = start_x + ( i * step_x );

y = ( 9.8 / 2.0 ) * x * x;

printf( "x= %f, y= %f¥n", x, y );

fprintf( fp, "x=, %f, y=, %f¥n", x, y );

}

fprintf( stderr, "file d:¥¥data.csv created¥n" );

fclose( fp );

return 0;

}

•6

計算を行っている部分

キーボードからの

データ読み込みを

行っている部分

ファイルへの書き出し

を行っている部分

#include "stdio.h"

#include <math.h>

#pragma warning(disable:4996)

int main()

{

double x;

double y;

char buf[256];

int i;

double start_x;

double step_x;

FILE* fp;

printf( "start_x =" );

fgets( buf, 256, stdin );

sscanf_s( buf, "%lf¥n", &start_x );

printf( "step_x =" );

fgets( buf, 256, stdin );

sscanf_s( buf, "%lf¥n", &step_x );

fp = fopen( "d:¥¥data.csv", "w" );

for( i = 0; i < 20; i++ ) {

x = start_x + ( i * step_x );

y = ( 9.8 / 2.0 ) * x * x;

printf( "x= %f, y= %f¥n", x, y );

fprintf( fp, "x=, %f, y=, %f¥n", x, y );

}

fprintf( stderr, "file d:¥¥data.csv created¥n" );

fclose( fp );

return 0;

}

•7

Cプログラムはメイン関数から

実行開始

プログラムは順次実行

変数 x, y, buf, i, start_x,

step_x, fp をメモリエリア中に確保

printf でメッセージを表示

fgets でキーボードから１行を読み込み

sscanf で数値を読み取って変数に格納

printf でメッセージを表示

fgets でキーボードから１行を読み込み

sscanf で数値を読み取って変数に格納

20回の繰り返し (i = 0, 1, ... 19)

x の値から

( 9.8 / 2.0 ) * x * x

を求め，y に書き込む

C++ソースファイルの

書き換えが終わった後の手順

• ビルド

「ビルド」→「ソリューションのビルド」

ビルドが終了し

「ビルド：１正常終了，０失敗，０スキップ」

のように表示されていることを確認

→ さもなければ，プログラム中のミスを疑う

• 実行

「デバック」→「デバッグ無しで開始」

すると，新しいウインドウが開く

•8

実行手順

• 実行すると，新しいウインドウが現れるので，

start_x, step_x の値をキーボードから与える

例えば

start_x = 0

step_x = 0.1

• ウインドウは消えるが，d: ドライブに data.csv

（データファイル）が作成されるので，Excel 等で

開き確認する

•9

Excelでデータファイルを開いたとき

•10

四則演算のための演算子

+ 和

- 差

* 積

/ 商

•11

例題２．三角形の面積

• 底辺と高さを読み込んで，面積を計算するプログ

ラムを作る

例）底辺が２．５，高さが５のとき，

面積：６．２５

• 底辺，高さ，面積を扱うために，浮動小数の変数

を３つ使う

•12

#include "stdio.h"

#include <math.h>

#pragma warning(disable:4996)

int main()

{

double teihen;

double takasa;

double menseki;

int ch;

printf("teihen=");

scanf("%lf", &teihen);

printf("takasa=");

scanf("%lf", &takasa);

menseki = teihen*takasa*0.5;

printf("menseki=%f¥n", menseki);

ch = getchar();

return 0;

}

•13

キーボードからの

読み込み部分

出力部分

計算部分

終了確認のため，

キーボードからの読み込み

実行手順

• 実行すると，新しいウインドウが現れるので，

teihen, takasa の値をキーボードから与える

•14

例えば

teihen = 5

takasa = 3

menseki の値が

表示されるので，

確認したら

Enter キーを押す

プログラム実行順

•15

printf("teihen=");

scanf("%lf", &teihen);

menseki = teihen * takasa * 0.5;

printf("menseki = %f¥n", menseki);

メッセージ「teihen=」を表示

浮動小数データを読み込み

計算

計算結果を表示

終わり

printf("takasa=");

scanf("%lf", &takasa);

メッセージ「takasa=」を表示

浮動小数データを読み込み

プログラムとデータ

•16

メモリ

takasa

menseki

３つの変数

scanf("%lf", &teihen);

teihen

①

浮動小数データを読み込み

printf("menseki = %f¥n", menseki);

④

計算結果を表示

menseki = tekhen * takasa * 0.5;

③

計算

scanf("%lf", &takasa);

②

浮動小数データを読み込み

変数宣言

• 変数は，データを入れるための容器

• 変数宣言とは，変数を使うために，名前と型を書

いて，変数の使用をコンピュータに伝えること

•17

double teihen;

double takasa;

double menseki;

浮動小数データで，変数名は「teihen」

浮動小数データで，変数名は「takasa」

浮動小数データで，変数名は「menseki」

「double」とは，浮動小数データという

意味．

代入文

• 計算結果（teihen*takasa*0.5）を，変数 menseki

に格納する（このことを，代入という）

• 「=」は，変数に計算結果等を格納するという意

味．「両辺が等しい」という意味ではない

•18

menseki = teihen*takasa*0.5;

入力，出力とは

• 入力

データの読み込み

（読み込まれたデータは変数に格納される）

• 出力

メッセージの表示

データの表示

（変数に格納されたデータが表示される）

•19

入力文

• 入力文とは，データを読み込むための文

• 書式と読み込むべき変数名を書く

• 書式：浮動小数データを読み込む場合，書式は

「%lf」と書くことになっている

• 変数名：変数名の前には「＆」を付けること

•20

scanf("%lf", &teihen);

書式

読み込むべき変数名

いろいろな入力

•21

double x;

scanf( "%lf¥n", &x );

double a;

double b;

scanf( "%lf¥n", &a );

scanf( "%lf¥n", &b );

浮動小数の変数

x への入力

浮動小数の変数

a と b への入力

出力文

• 出力文とは，データとメッセージを表示するため

の文

• 書式と表示すべき変数名を書く

• 書式：浮動小数データを表示する場合，書式は

「%f」と書くことになっている

• 変数名：変数名の前には「＆」を付けない (scanf と

は違う）

•22

printf("menseki=%f¥n", menseki);

書式

表示すべき変数名

いろいろな出力

•23

printf( "x= ?" );

メッセージ「x= ?」

の表示

printf( "x= %f" );

printf( "y= %f" );

「x= 10.0000

y= 20.0000」

のように，メッセージ

と変数の中身を並べて

画面に表示

￥n

• 次の行に進め（改行）という指示

• printf 文などの中で用いる

•24

printf("menseki=%f¥n",

menseki);

浮動小数データの使い方

• 変数宣言：

double teihen;

double takasa;

double menseki;

• 書式：

%lf － scanf（入力）での書式

%f － printf （出力）での書式

•25

例題３．sin 関数による三角形の面積

• 三角形の２辺の長さ a, b とその挟角 thetaを読み

込んで，面積 S を計算するプログラムを作る

• 面積を求めるために，sin関数を使う

• 円周率π=3.14159 とする

•26



sin

abS =

#include "stdio.h"

#include <math.h>

#pragma warning(disable:4996)

int main()

{

double a;

double b;

double theta;

double S;

int ch;

printf("a=");

scanf("%lf", &a);

printf("b=");

scanf("%lf", &b);

printf("theta=");

scanf("%lf", &theta);

S = 0.5 * a * b * sin( theta * 3.14159 / 180.0 );

printf("S = %f¥n ", S );

ch = getchar();

return 0;

}

計算

実行ウインドウへの表示

終了確認のため，

キーボードからの読み込み

キーボードからの

データ読み込みを

行っている部分

•27

標準ライブラリ関数

• 指数，対数，平方根

• exp 指数関数（eを底とする指数ｚの累乗，eのz乗）

• log 対数関数（底をeとする自然対数の計算）

• sqrt 平方根

• 三角関数

• acos 逆コサイン

• asin 逆サイン

• atan 逆タンジェント

• cos コサイン

• sin サイン

• tan タンジェント

• その他

• fabs 絶対値

• fmod(x,y) 浮動小数データの剰余

• pow(x,y) べき乗（xのy乗）

•28

いろいろな計算

• y = sin( x );

•29

y = sqrt( x );

d = sqrt( ( x * x ) + ( y * y ) );

sin x を計算し，y に格納

x を計算し，y に格納

√

+ y

を計算し，d に格納

√

ライブラリ関数の利用

• 計算に関するライブラリ関数を利用するには，

• 次のように，プログラムの先頭部分に書くこと

•30

#include <math.h>

#include "stdio.h"

#include <math.h>

#pragma warning(disable:4996)

int main()

{

double a;

double b;

double theta;

double S;

int ch;

printf("a=");

scanf("%lf", &a);

printf("b=");

scanf("%lf", &b);

printf("theta=");

scanf("%lf", &theta);

S = 0.5 * a * b * sin( theta * 3.14159 / 180.0 );

printf("S = %f¥n ", S );

ch = getchar();

return 0;

}

「度」から「ラジアン」への変換

三角関数ではラジアンを

単位とする

180.0 の「.0」には意味がある

（浮動小数での計算を行うべき

であることをコンピュータに教えている）

•31