繰り返し処理

[C++] while文の条件の書き方を解説

while文は、指定した条件が真である間、繰り返し処理を実行する制御構文です。

条件は丸括弧内に記述し、評価結果が非ゼロ(真)であればループが継続します。

例えば、while (i < 10)のように記述し、iが10未満である間ループが実行されます。

条件には論理演算子や比較演算子を用いることが可能です。

目次から探す

while文の条件式の書き方
- 基本的な書き方
- 条件式の種類
実践的な条件式の書き方
while文の注意点とベストプラクティス
while文の応用例
まとめ

while文の条件式の書き方

C++におけるwhile文は、指定した条件が真である限り、繰り返し処理を実行するための制御構文です。

while文の条件式は、ブール値(真または偽)を返す式でなければなりません。

以下に、基本的な書き方といくつかの例を示します。

基本的な書き方

while文の基本的な構文は以下の通りです。

#include <iostream>
int main() {
    int count = 0; // カウント用の変数
    while (count < 5) { // 条件式
        std::cout << "カウント: " << count << std::endl; // 出力
        count++; // カウントを増やす
    }
    return 0;
}

このコードでは、countが5未満である限り、カウントの値を出力し続けます。

カウント: 0
カウント: 1
カウント: 2
カウント: 3
カウント: 4

条件式の種類

while文の条件式には、さまざまな種類があります。

以下の表に代表的な条件式の例を示します。

条件式の種類	説明	例
比較演算子	2つの値を比較する	`x < y`
論理演算子	複数の条件を組み合わせる	`x > 0 && y < 10`
範囲チェック	値が特定の範囲内か確認する	`x >= 0 && x <= 100`

これらの条件式を組み合わせることで、より複雑な条件を設定することができます。

実践的な条件式の書き方

実際のプログラミングでは、while文の条件式を使ってさまざまな状況に対応することが求められます。

ここでは、実践的な例をいくつか紹介します。

ユーザー入力を利用した条件式

ユーザーからの入力を基に、while文を使って繰り返し処理を行うことができます。

以下の例では、ユーザーが 0 を入力するまで、数値を入力し続けるプログラムを示します。

#include <iostream>
int main() {
    int number; // ユーザー入力用の変数
    std::cout << "数値を入力してください(0で終了): ";
    std::cin >> number; // 最初の入力
    while (number != 0) { // 条件式
        std::cout << "入力された数値: " << number << std::endl; // 出力
        std::cout << "数値を入力してください(0で終了): ";
        std::cin >> number; // 次の入力
    }
    std::cout << "終了しました。" << std::endl; // 終了メッセージ
    return 0;
}

数値を入力してください(0で終了): 5
入力された数値: 5
数値を入力してください(0で終了): 10
入力された数値: 10
数値を入力してください(0で終了): 0
終了しました。

複数の条件を組み合わせた例

複数の条件を組み合わせて、より複雑な処理を行うことも可能です。

以下の例では、カウントが10未満かつ偶数である限り、カウントを出力します。

#include <iostream>
int main() {
    int count = 0; // カウント用の変数
    while (count < 10 && count % 2 == 0) { // 条件式
        std::cout << "カウント: " << count << std::endl; // 出力
        count++; // カウントを増やす
    }
    return 0;
}

カウント: 0

この例では、countが10未満であり、かつ偶数である場合にのみ出力されます。

最初の値が0であるため、出力されますが、1以降は条件を満たさないため、出力は行われません。

条件式の工夫

条件式を工夫することで、プログラムの動作を柔軟に変更できます。

例えば、特定の条件を満たすまでループを続ける場合、以下のように書くことができます。

#include <iostream>
int main() {
    int count = 0; // カウント用の変数
    while (true) { // 無限ループ
        if (count >= 5) { // 条件を満たしたらループを抜ける
            break;
        }
        std::cout << "カウント: " << count << std::endl; // 出力
        count++; // カウントを増やす
    }
    return 0;
}

カウント: 0
カウント: 1
カウント: 2
カウント: 3
カウント: 4

このように、while文の条件式を工夫することで、さまざまな実践的なシナリオに対応することができます。

while文の注意点とベストプラクティス

while文を使用する際には、いくつかの注意点とベストプラクティスがあります。

これらを理解しておくことで、より安全で効率的なプログラムを書くことができます。

以下に、主な注意点とベストプラクティスを示します。

無限ループに注意

while文の条件が常に真である場合、無限ループが発生します。

これにより、プログラムが停止しなくなる可能性があります。

無限ループを避けるためには、以下の点に注意しましょう。

条件式が適切に設定されているか確認する
ループ内で条件を変更する処理を必ず行う

#include <iostream>
int main() {
    int count = 0; // カウント用の変数
    while (count < 5) { // 条件式
        std::cout << "カウント: " << count << std::endl; // 出力
        count++; // カウントを増やす
    }
    return 0;
}

条件式の明確化

条件式は明確であるべきです。

複雑な条件式は可読性を低下させ、バグの原因となることがあります。

条件式を簡潔に保つために、以下の方法を考慮してください。

複雑な条件は関数に分ける
条件を変数に格納して、意味のある名前を付ける

#include <iostream>
bool isValid(int number) { // 条件を関数に分ける
    return number >= 0 && number <= 100;
}
int main() {
    int number; // ユーザー入力用の変数
    std::cout << "数値を入力してください: ";
    std::cin >> number; // 入力
    while (isValid(number)) { // 条件式
        std::cout << "有効な数値: " << number << std::endl; // 出力
        std::cout << "数値を入力してください: ";
        std::cin >> number; // 次の入力
    }
    return 0;
}

ループの終了条件を明確にする

while文の終了条件は明確に定義する必要があります。

終了条件が不明確な場合、意図しない動作を引き起こす可能性があります。

以下の点に注意してください。

ループの目的を明確にする
終了条件をコメントで説明する

#include <iostream>
int main() {
    int count = 0; // カウント用の変数
    // カウントが5に達するまでループ
    while (count < 5) { // 条件式
        std::cout << "カウント: " << count << std::endl; // 出力
        count++; // カウントを増やす
    }
    return 0;
}

デバッグのための出力

デバッグ中は、while文の内部で変数の値を出力することで、ループの動作を確認することができます。

これにより、意図しない動作を早期に発見できます。

#include <iostream>
int main() {
    int count = 0; // カウント用の変数
    while (count < 5) { // 条件式
        std::cout << "カウント: " << count << std::endl; // 出力
        count++; // カウントを増やす
    }
    return 0;
}

while文を使用する際は、無限ループに注意し、条件式を明確にし、終了条件を定義することが重要です。

また、デバッグのために出力を行うことで、プログラムの動作を確認しやすくなります。

これらのベストプラクティスを守ることで、より安全で効率的なプログラムを書くことができます。

while文の応用例

while文は、さまざまな状況で利用できる強力な制御構文です。

ここでは、実際のプログラミングで役立ついくつかの応用例を紹介します。

1. フィボナッチ数列の生成

フィボナッチ数列は、前の2つの数の和が次の数になる数列です。

while文を使って、指定した数までのフィボナッチ数列を生成するプログラムを示します。

#include <iostream>
int main() {
    int a = 0; // 初期値
    int b = 1; // 初期値
    int limit; // 上限値
    std::cout << "フィボナッチ数列の上限値を入力してください: ";
    std::cin >> limit; // 上限値の入力
    std::cout << "フィボナッチ数列: " << a << ", " << b; // 初期値の出力
    while (b <= limit) { // 条件式
        int next = a + b; // 次の数を計算
        std::cout << ", " << next; // 出力
        a = b; // 値を更新
        b = next; // 値を更新
    }
    std::cout << std::endl; // 改行
    return 0;
}

フィボナッチ数列の上限値を入力してください: 20
フィボナッチ数列: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21

2. 簡易的なカウンター

ユーザーが指定した回数だけメッセージを表示する簡易的なカウンターを作成します。

while文を使って、指定された回数だけループを実行します。

#include <iostream>
int main() {
    int count; // ユーザーが指定する回数
    int i = 0; // カウンター
    std::cout << "メッセージを表示する回数を入力してください: ";
    std::cin >> count; // 回数の入力
    while (i < count) { // 条件式
        std::cout << "これはメッセージ " << (i + 1) << " です。" << std::endl; // 出力
        i++; // カウンターを増やす
    }
    return 0;
}

メッセージを表示する回数を入力してください: 3
これはメッセージ 1 です。
これはメッセージ 2 です。
これはメッセージ 3 です。

3. 数値の合計を計算

ユーザーが入力した数値の合計を計算するプログラムを作成します。

ユーザーが 0 を入力するまで、数値を受け取り続けます。

#include <iostream>
int main() {
    int number; // ユーザー入力用の変数
    int sum = 0; // 合計用の変数
    std::cout << "数値を入力してください(0で終了): ";
    std::cin >> number; // 最初の入力
    while (number != 0) { // 条件式
        sum += number; // 合計に加算
        std::cout << "数値を入力してください(0で終了): ";
        std::cin >> number; // 次の入力
    }
    std::cout << "合計: " << sum << std::endl; // 合計の出力
    return 0;
}

数値を入力してください(0で終了): 5
数値を入力してください(0で終了): 10
数値を入力してください(0で終了): 0
合計: 15

4. 簡易的なゲームループ

簡単なゲームのループを作成することもできます。

以下の例では、ユーザーが q を入力するまでゲームを続けるループを示します。

#include <iostream>
#include <string>
int main() {
    std::string input; // ユーザー入力用の変数
    while (true) { // 無限ループ
        std::cout << "ゲームを続けるには何か入力してください(終了するには 'q' を入力): ";
        std::cin >> input; // 入力
        if (input == "q") { // 終了条件
            break; // ループを抜ける
        }
        std::cout << "ゲームを続けます..." << std::endl; // ゲーム続行メッセージ
    }
    std::cout << "ゲームを終了しました。" << std::endl; // 終了メッセージ
    return 0;
}

ゲームを続けるには何か入力してください(終了するには 'q' を入力): a
ゲームを続けます...
ゲームを続けるには何か入力してください(終了するには 'q' を入力): q
ゲームを終了しました。

これらの応用例を通じて、while文の柔軟性と強力さを理解し、さまざまなプログラムに活用することができます。

まとめ

この記事では、C++におけるwhile文の条件式の書き方や実践的な応用例、注意点とベストプラクティスについて詳しく解説しました。

while文は、繰り返し処理を行うための強力なツールであり、適切に使用することでプログラムの効率を向上させることができます。

ぜひ、これらの知識を活かして、実際のプログラミングに挑戦してみてください。