[C言語] 余り演算子を使った整数の割り算とその応用

C言語における余り演算子(%)は、整数の割り算を行った際の余りを求めるために使用されます。

例えば、7 % 3は1を返します。

これは7を3で割った際の余りが1であることを示しています。

この演算子は、特定の条件に基づく繰り返し処理や、配列のインデックスを循環させる際に役立ちます。

例えば、配列のサイズを超えないようにインデックスを制御するために、index % array_sizeを使用することがあります。

また、奇数・偶数の判定にも利用され、number % 2が0であれば偶数、1であれば奇数と判断できます。

この記事でわかること

余り演算子の基本的な役割と整数の割り算における商と余りの関係
配列の循環アクセスや奇数・偶数の判定など、余り演算子の具体的な応用例
負の数や異なる型を扱う際の余り演算子の注意点
余り演算子を使ったプログラムの実装例とその実行結果

目次から探す

余り演算子の基本

余り演算子(%)は、C言語において整数の割り算を行った際に、その商ではなく余りを求めるために使用されます。

例えば、7を3で割った場合、商は2で余りは1となります。

この余りを求めるのが余り演算子の役割です。

余り演算子は、整数型のオペランドに対してのみ使用可能で、浮動小数点数には適用できません。

プログラミングにおいては、配列のインデックスを循環させたり、奇数・偶数の判定を行ったりする際に非常に便利です。

余り演算子を正しく理解し、活用することで、より効率的なプログラムを作成することができます。

余り演算子を使った整数の割り算

割り算と余りの関係

整数の割り算では、ある数を別の数で割ったときに商と余りが生じます。

例えば、10を3で割ると、商は3で余りは1です。

この関係は以下のように表現できます：

この式を用いることで、余り演算子を使った計算の結果を確認することができます。

余り演算子を使った割り算の実装

C言語で余りを求めるには、余り演算子(%)を使用します。

以下に、余り演算子を使った簡単なプログラムを示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    int dividend = 10; // 被除数
    int divisor = 3;   // 除数
    int quotient = dividend / divisor; // 商
    int remainder = dividend % divisor; // 余り
    printf("商: %d\n", quotient);
    printf("余り: %d\n", remainder);
    return 0;
}

商: 3
余り: 1

このプログラムでは、10を3で割った結果、商が3で余りが1であることを確認できます。

割り算の結果と余りの確認

割り算の結果と余りを確認することは、プログラムの正確性を保証するために重要です。

特に、ループや条件分岐で余りを利用する場合、期待通りの結果が得られているかを確認する必要があります。

上記のプログラムのように、商と余りを出力することで、計算が正しく行われているかを簡単に確認できます。

余り演算子の応用例

配列の循環アクセス

配列の循環アクセスとは、配列の末尾に達したときに再び先頭に戻るアクセス方法です。

余り演算子を使うことで、配列のインデックスを簡単に循環させることができます。

#include <stdio.h>
int main() {
    int array[] = {10, 20, 30, 40, 50};
    int size = sizeof(array) / sizeof(array[0]);
    int index;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        index = i % size; // インデックスを循環させる
        printf("array[%d] = %d\n", index, array[index]);
    }
    return 0;
}

array[0] = 10
array[1] = 20
array[2] = 30
array[3] = 40
array[4] = 50
array[0] = 10
array[1] = 20
array[2] = 30
array[3] = 40
array[4] = 50

このプログラムでは、配列の要素を循環してアクセスしています。

奇数・偶数の判定

余り演算子を使うことで、数値が奇数か偶数かを簡単に判定できます。

2で割った余りが0であれば偶数、1であれば奇数です。

#include <stdio.h>
int main() {
    int number = 7;
    if (number % 2 == 0) {
        printf("%dは偶数です。\n", number);
    } else {
        printf("%dは奇数です。\n", number);
    }
    return 0;
}

7は奇数です。

このプログラムでは、7が奇数であることを判定しています。

日付計算への応用

日付計算では、曜日の計算に余り演算子が役立ちます。

例えば、曜日を0から6の範囲で表現し、日付を加算する際に余り演算子を使って曜日を循環させることができます。

#include <stdio.h>
int main() {
    int currentDay = 5; // 金曜日を表す
    int daysToAdd = 3;
    int newDay = (currentDay + daysToAdd) % 7;
    printf("新しい曜日: %d\n", newDay);
    return 0;
}

新しい曜日: 1

このプログラムでは、金曜日に3日を加算した結果、月曜日(1)になることを示しています。

ゲーム開発での利用

ゲーム開発では、キャラクターの動きやアニメーションのフレームを循環させる際に余り演算子が使われます。

例えば、キャラクターが一定のフレーム数でアニメーションを繰り返す場合、余り演算子を使ってフレーム番号を循環させることができます。

#include <stdio.h>
int main() {
    int frames[] = {0, 1, 2, 3}; // アニメーションフレーム
    int totalFrames = sizeof(frames) / sizeof(frames[0]);
    int currentFrame;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        currentFrame = i % totalFrames; // フレームを循環させる
        printf("現在のフレーム: %d\n", frames[currentFrame]);
    }
    return 0;
}

現在のフレーム: 0
現在のフレーム: 1
現在のフレーム: 2
現在のフレーム: 3
現在のフレーム: 0
現在のフレーム: 1
現在のフレーム: 2
現在のフレーム: 3
現在のフレーム: 0
現在のフレーム: 1

このプログラムでは、アニメーションフレームが循環して表示される様子を示しています。

余り演算子の注意点

負の数の余りの扱い

C言語における余り演算子は、負の数を扱う際に注意が必要です。

特に、被除数または除数が負の数の場合、余りの符号がどのようになるかを理解しておくことが重要です。

C言語の仕様では、余りの符号は被除数の符号と同じになります。

以下に例を示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    int a = -10;
    int b = 3;
    int remainder = a % b;
    printf("余り: %d\n", remainder);
    return 0;
}

余り: -1

このプログラムでは、-10を3で割った余りが-1であることを示しています。

被除数が負のため、余りも負になります。

型の違いによる影響

余り演算子は、整数型のオペランドに対してのみ使用可能です。

異なる型の整数を扱う場合、型変換が行われることがあります。

特に、符号付き整数と符号なし整数の間で演算を行うと、予期しない結果を招くことがあります。

以下に例を示します。

#include <stdio.h>
int main() {
    int signedInt = -10;
    unsigned int unsignedInt = 3;
    int remainder = signedInt % unsignedInt;
    printf("余り: %d\n", remainder);
    return 0;
}