[C言語] 4つの数値の大小を比較するプログラムの書き方

2023-09-072024-08-25

C言語で4つの数値の大小を比較するプログラムを作成するには、基本的な制御構造であるif文を使用します。

まず、4つの数値を入力として受け取り、それらを比較するために複数のif文を組み合わせます。

例えば、最初の数値を他の3つの数値と順に比較し、最も大きい数値を見つけることができます。

同様に、最小の数値を見つけるためにもif文を使用します。

この方法により、4つの数値の中で最大値や最小値を効率的に特定することが可能です。

この記事でわかること

C言語での数値比較の基本概念と演算子の使い方
4つの数値を比較するためのアルゴリズムと実装手順
配列やポインタを用いた最大値・最小値の求め方
ユーザー入力を活用した動的な数値比較の方法
比較結果を視覚化するための手法とその実装例

目次から探す

4つの数値の大小を比較する方法

比較の基本概念

比較演算子の種類

C言語では、数値を比較するために以下の比較演算子を使用します。

スクロールできます

演算子	説明
`==`	等しい
`!=`	等しくない
`<`	より小さい
`>`	より大きい
`<=`	以下
`>=`	以上

これらの演算子を用いることで、数値の大小関係を判断することができます。

if文を使った比較の基本

if文は、条件が真である場合に特定の処理を実行するための制御構造です。

以下は基本的な構文です。

if (条件) {
    // 条件が真の場合に実行される処理
}

例えば、2つの数値を比較して大きい方を出力する場合、以下のように記述します。

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = 5;
    int b = 10;
    if (a > b) {
        printf("aはbより大きい\n");
    } else {
        printf("aはb以下\n");
    }
    return 0;
}

4つの数値を比較するアルゴリズム

逐次比較法

逐次比較法では、4つの数値を順番に比較していき、最大または最小の数値を見つけます。

以下はその基本的な考え方です。

最初の数値を仮の最大値とする。
残りの数値と順番に比較し、より大きい数値があれば最大値を更新する。
最後に最大値を出力する。

配列を使った比較法

配列を使うことで、数値を一括で管理し、ループを用いて効率的に比較を行うことができます。

以下はその手順です。

数値を配列に格納する。
配列をループで回し、各要素を比較する。
最大または最小の数値を見つける。

ソートを利用した比較法

ソートを利用することで、数値を昇順または降順に並べ替え、最初または最後の要素を取得することで最大または最小の数値を得ることができます。

qsort関数を用いることが一般的です。

C言語での実装手順

必要な変数の宣言

4つの数値を比較するために、以下のように変数を宣言します。

int num1, num2, num3, num4;

また、比較結果を格納するための変数も用意します。

int max;

if文による逐次比較の実装

以下は、if文を用いて4つの数値の最大値を求める例です。

#include <stdio.h>
int main() {
    int num1 = 3, num2 = 7, num3 = 5, num4 = 9;
    int max = num1;
    if (num2 > max) max = num2;
    if (num3 > max) max = num3;
    if (num4 > max) max = num4;
    printf("最大値は%dです\n", max);
    return 0;
}

このプログラムは、4つの数値の中で最大のものを見つけて出力します。

配列を用いた実装方法

配列を用いることで、コードをより簡潔にすることができます。

#include <stdio.h>
int main() {
    int numbers[] = {3, 7, 5, 9};
    int max = numbers[0];
    for (int i = 1; i < 4; i++) {
        if (numbers[i] > max) {
            max = numbers[i];
        }
    }
    printf("最大値は%dです\n", max);
    return 0;
}

この方法では、配列をループで回して最大値を求めます。

ソート関数を使った実装

qsort関数を用いて配列をソートし、最大値を求める方法です。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int compare(const void *a, const void *b) {
    return (*(int*)a - *(int*)b);
}
int main() {
    int numbers[] = {3, 7, 5, 9};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    qsort(numbers, size, sizeof(int), compare);
    printf("最大値は%dです\n", numbers[size - 1]);
    return 0;
}

このプログラムは、配列を昇順にソートし、最後の要素を最大値として出力します。

コードの最適化

不要な比較の削減

逐次比較法では、すでに最大値が確定している場合にそれ以上の比較を行わないようにすることで、無駄な処理を減らすことができます。

処理速度の向上テクニック

配列を用いる場合、ループの回数を減らすために、例えば2つずつ比較していく方法を取ることができます。

また、ソートを用いる場合は、ソートアルゴリズムの選択によって処理速度を向上させることが可能です。

応用例

複数の数値の最大値と最小値を求める

配列を使った最大値・最小値の求め方

配列を用いることで、複数の数値の最大値と最小値を効率的に求めることができます。

以下はその実装例です。

#include <stdio.h>
int main() {
    int numbers[] = {3, 7, 5, 9, 2, 8};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    int max = numbers[0];
    int min = numbers[0];
    for (int i = 1; i < size; i++) {
        if (numbers[i] > max) {
            max = numbers[i];
        }
        if (numbers[i] < min) {
            min = numbers[i];
        }
    }
    printf("最大値は%dです\n", max);
    printf("最小値は%dです\n", min);
    return 0;
}

このプログラムは、配列内の数値を順に比較し、最大値と最小値を求めて出力します。

ポインタを使った応用例

ポインタを用いることで、配列の要素を直接操作し、最大値と最小値を求めることができます。

#include <stdio.h>
int main() {
    int numbers[] = {3, 7, 5, 9, 2, 8};
    int *ptr = numbers;
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    int max = *ptr;
    int min = *ptr;
    for (int i = 1; i < size; i++) {
        if (*(ptr + i) > max) {
            max = *(ptr + i);
        }
        if (*(ptr + i) < min) {
            min = *(ptr + i);
        }
    }
    printf("最大値は%dです\n", max);
    printf("最小値は%dです\n", min);
    return 0;
}

この方法では、ポインタを用いて配列の各要素を参照し、最大値と最小値を求めます。

ユーザー入力による動的な数値比較

標準入力からのデータ取得

ユーザーからの入力を受け取り、その数値を比較することができます。

以下は標準入力を用いた例です。

#include <stdio.h>
int main() {
    int num1, num2, num3, num4;
    printf("4つの数値を入力してください: ");
    scanf("%d %d %d %d", &num1, &num2, &num3, &num4);
    int max = num1;
    if (num2 > max) max = num2;
    if (num3 > max) max = num3;
    if (num4 > max) max = num4;
    printf("最大値は%dです\n", max);
    return 0;
}

このプログラムは、ユーザーから4つの数値を入力させ、その中で最大の数値を出力します。

動的メモリ確保を用いた実装

動的メモリ確保を用いることで、ユーザーが任意の数の数値を入力し、それらを比較することができます。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    int n;
    printf("数値の個数を入力してください: ");
    scanf("%d", &n);
    int *numbers = (int *)malloc(n * sizeof(int));
    if (numbers == NULL) {
        printf("メモリの確保に失敗しました\n");
        return 1;
    }
    printf("%d個の数値を入力してください: ", n);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%d", &numbers[i]);
    }
    int max = numbers[0];
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        if (numbers[i] > max) {
            max = numbers[i];
        }
    }
    printf("最大値は%dです\n", max);
    free(numbers);
    return 0;
}

このプログラムは、ユーザーが指定した数の数値を入力し、その中で最大の数値を求めます。

比較結果の視覚化

コンソール出力による結果表示

コンソール出力を用いて、比較結果をわかりやすく表示することができます。

以下はその例です。

#include <stdio.h>
int main() {
    int numbers[] = {3, 7, 5, 9};
    int size = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
    int max = numbers[0];
    for (int i = 1; i < size; i++) {
        if (numbers[i] > max) {
            max = numbers[i];
        }
    }
    printf("最大値は%dです\n", max);
    printf("数値のリスト: ");
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        printf("%d ", numbers[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

このプログラムは、最大値とともに、数値のリストをコンソールに出力します。