プログラム設計レシピに基づく体系的な開発手法、エ
ラーの種類と発見方法、アサーションと例外処理による
品質管理
【学習内容の構成】
1. プログラム設計レシピ：分析・仕様・例・テストの
4段階でプログラムを設計する手法
2. エラーの種類：構文エラー・実行エラー・論理的エ
ラーの3分類と各発見方法
3. アサーション：「必ず成立しているはずのこと」を
記述し論理的エラーの発見に活用
4. 例外処理：不測の事態に対応するtry-catch構文によ
る処理
• 前提：Javaの基本文法、クラスとメソッドの理解
• 意義：信頼性の高いプログラム開発能力の習得
2
③ 「Language」のところで，「Java」を選ぶ
5
6
④ ソースコードを入れる
⑤ 実行．実行結果を確認
「Run」をクリック．
16-1. プログラムの設計レシピ
7
リングの面積
• リング Ring クラスのオブジェクト
属性は，外径 r2, 内径 r1
• 面積 area メソッド
(this.r2 * this.r2 - this.r1 * this.r1) * 3.14
8
ｒ
1
ｒ
2
演習
資料：11 ～ 12
【トピックス】
• プログラムの設計レシピ
9
10
① プログラム
11
② 実行し結果を確認
プログラム設計レシピ
プログラムを設計するときに，考えておいた方がよ
いこと，実行した方がよいことをリストアップした
もの
12
プログラム設計レシピ
① 分析
② 仕様
③ 例
④ テスト
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プログラムの設計段階で考えた方がよいこと
プログラムが設計通りに動くかを確かめる
リングの面積
• リング Ring クラスのオブジェクト
属性は，外径 r2, 内径 r1
• 面積 area メソッド
14
ｒ
1
ｒ
2
① 分析
メソッド area
• その入力 なし ・・・オブジェクトの属性
だけで足りる
• その出力 数値１つ ・・・求まった面積
※ 必要なメソッドそれぞれについて，入力と出力を
考える
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② 仕様
メソッド area
r1 を内径，r2 を外径とするリングの面積
メソッドの性能，機能の条件を考える
16
ｒ
1
ｒ
2
③ 例
メソッド area
r1 = 3，r2 = 5 のとき，50.24 が求まる
どのようなときに，どのような出力が出てほしいか
17
ｒ
1
ｒ
2
• 例があれば，プログラムが書きやすくなる
• 例があれば，他の人がプログラムを見たとき，理
解しやすくなる
• 例は，テストの実施に利用
「③ 例」があることの効果
18
④ テスト
19
この通りの結果が得られることを
確かめる
Ring a = new Ring(3, 5);
プログラム設計レシピ
① 分析 名前付け，入力と出力を明らかに
② 仕様 性能機能の条件
③ 例 どのようなときに，どのような出力か
④ テスト プログラムが設計通りに動くか確認
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プログラム設計レシピ
① 分析 名前付け，入力と出力を明らかに
名前：area，入力：なし，出力：数値１つ
② 仕様 性能機能の条件
r1 を内径，r2 を外径とするリングの面積
③ 例 どのようなときに，どのような出力か
r1 = 3，r2 = 5 のとき，50.24 が求まる
④ テスト プログラムが設計通りに動くか
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テスト用プログラム
16-2. 種々のエラーとプログラム
のテスト
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① 構文エラー(Syntax Errors)
• 言語の書式に合っていない場合
② 実行エラー(Run-time Errors)
• プログラムが出力を出さない場合
③ 論理的エラー(Logical Errors)
• 出てきた出力が，仕様（性能機能の条件）に合致
しない場合
エラーの種類
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① 構文エラー
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スペルミスで，
プログラムが
実行できない
実行エラーを含むプログラム
class Ring {
double r1;
double r2;
public Ring(double r1, double r2) {
this.r1 = r1;
this.r2 = r2;
}
public double area() {
double x;
x = (this.r2 * this.r2 - this.r1 * this.r1) / 0;
return x;
}
}
public class Main
{
public static void main(String[] args) {
Ring a = new Ring(3, 5);
System.out.println(a.area());
}
}
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③ 論理的エラー
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スペルミスで，
おかしな答え
が出ている
① 構文エラー(Syntax Errors)
• 言語の書式に合っていない場合
プログラムを実行させようとすると，実行できず，エ
ラーメッセージが出る
② 実行エラー(Run-time Errors)
• プログラムが出力を出さない場合
プログラムを実際に実行させる．そしてエラーメッ
セージが出たり，プログラムが「止まっている」よう
に見えたりする
③ 論理的エラー(Logical Errors)
• 出てきた出力が，仕様に合致しない場合
プログラムを実際に実行させる．そしてテストする
エラーの種類ごとに発見方法が異なる
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分野の知識(Domain Knowledge)
• プログラムを定義するには，プログラムをし
ようとする領域の知識（分野の知識）が必要．
• 音楽，交通工学，生物学，芸術 ・・・ など
プログラムしたい領域の用語，知識の理解が必要
• 「対象分野に応じてプログラム言語自体を発明
する，設計する」という考え方も（興味のある
人は「Domain Specific Language」という言葉
で調べてみること）
• コンピュータ言語のみにとらわれず，対象分野
のしっかりとした基礎の理解が不可欠．
28
16-3. アサーション
29
アサーション
• 「必ず成立しているはずのこと」を書いたものが
アサーションである．Javaでは次のように書く．
アサーションは論理的エラーの発見に役立つ
• 「x >= 0」がアサーション，
• error, x < 0 in area() がメッセージ
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アサーションをエラーの発見に役立てる
アサーションがない場合，
論理的エラーを見逃しそう
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実行結果の例
間違い（エラー）を含む式
アサーションをエラーの発見に役立てる
アサーションの機能により
エラーメッセージが出る
32
実行結果の例
assert x >= 0 : "error, x < 0 in area()";
• アサーションの機能は Java Tutor, GDB online,
Paiza.io で動かすのが難しいので，前ページの実
演のみ（演習なし）
33
16-4. 例外処理
34
例外処理
• 例外処理とは，不測の事態における処理
不測の事態（例外）の例
• まさか「ファイルが無い」とは
• まさか「プログラム中にバグがある」とは
• まさか「半径が負の数に設定されている」とは
• まさか「アサーションが成立しない」とは
例外処理の例
• 「ファイルを準備するように」とメッセージを出して処理
を再開
• 「正しい値を設定するように」とメッセージを出して処理
を終了
35
36
例外の
発生
例外処理
Java での例外処理
• throws Exception
メソッド内で例外が発生する可能性があること
• throw new Exception
例外の発生
• try { … } catch( … ) { … }
例外処理
37
38
throws Exception
「area メソッド内で，例外の発生があり
える」と宣言（コンピュータに教える）
r2 < r1 は想定外なので，
例外を発生させる
例外処理
Java での例外処理の書き方
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try {
処理
} catch(Exception e) {
例外処理
}
＜処理＞で例外が発生したときの
例外処理ができるようになる
※ 「Exception」のところは，
例外の種類を細かく指定することも可能
16-1
class Ring {
double r1;
double r2;
public Ring(double r1, double r2) {
this.r1 = r1;
this.r2 = r2;
}
public double area() {
double x;
x = (this.r2 * this.r2 - this.r1 * this.r1) * 3.14;
return x;
}
}
public class Main
{
public static void main(String[] args) {
Ring a = new Ring(3, 5);
System.out.println(a.area());
}
}
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16-2 実行エラーを含むプログラム
class Ring {
double r1;
double r2;
public Ring(double r1, double r2) {
this.r1 = r1;
this.r2 = r2;
}
public double area() {
double x;
x = (this.r2 * this.r2 - this.r1 * this.r1) / 0;
return x;
}
}
public class Main
{
public static void main(String[] args) {
Ring a = new Ring(3, 5);
System.out.println(a.area());
}
}
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