3 これまで学習したデータ構造

3.1 単純型変数

単純型の変数は、次のように変数に一つの数値²しか代入で きないものを言う。

	char c, h, moji;
	int i, j, seisu;
	double x, y, jisu;

通常、これを変数と言う。変数というと、この単純型を示す場合が多いが、配列や構造体 を含める場合もあるから、文脈から適当に判断しなくてはならない。

これのイメージは、図3に示しているとおりで、変数とは数値を 入れる箱のようなものである。整数型と倍精度実数型の変数は、数学の変数と全く同じで ある。

図 1: 変数のイメージ。変数とはデータを入れる箱のようなもの。

図を見て分かるように、箱の大きさが型によって異なる。これは、一つのデータを表現す るために必要な情報量が異なるためである。情報量の単位は、ビット(bit)が使われる。2 進数の1桁を1ビットと言う。8ビットで1バイトとなり、それがコンピューターで使われる 基本単位となる。

同じint型でもいろいろあり、表現できる範囲が異なっている。これは一つの変数の 情報量の差から生まれる。C言語で使われる型によって表現できる範囲を 2に示す。全てのC言語は同じとなっておらず、諸君が使っ ているシステムではこの表のようになっている。いろいろな型があるが、ほとんどの場合、 char、int、doubleで十分である。諸君が作るプログラムでは、これらで 十分、間に合うが、問題が生じたときのみ他の型を使えば良い。

表 2: 型によるデータの表現の違い

型	バイト長	範囲	有効精度
char	1	-128〜127
signed char	1	-128〜127
unsigned char	1	0〜255
short int	2	-32768 〜 32767
signed short int	2	-32768 〜 32767
unsigned short int	2	0 〜 65535
int	4	-2147483648 〜 2147483647
signed int	4	-2147483648 〜 2147483647
unsigned int	4	0 〜 4294967295
long int	4	-2147483648 〜 2147483647
unsigned long int	4	-2147483648 〜 2147483647
signed long int	4	0 〜 4294967295
float	4	およそ $10^{-38}$〜$10^{38}$	およそ 6桁
double	8	およそ $10^{-308}$〜$10^{308}$	およそ 15桁
long double	12	およそ $10^{-4932}$〜$10^{4932}$	およそ 18桁

3.2 配列

一次元の配列は数学のベクトルと、二次元の配列は行列とよく似ている。実際、C言語で ベクトルや行列の演算を行うときには、構造が同じ配列を使うことになる。順序 づけられた同じ型のデータが複数ある場合、配列の出番となる。添え字(これが順序を表 す)により、それらにアクセスできるので、データの操作が簡単にできる。

配列を使う場合、

	int i[10], j[100][100];

のように宣言を行う。そうすると図のように、メモリー領域が確保され、 配列が使えるようになる。この配列のデータにアクセスするためには、配列名と添え字を 指定する。次のようにである。

	i[3]=5;
	c=i[3];

図 2: 配列のイメージ。データを入れる箱がいっぱいある。ただし箱の大きさは全 て同じ。

3.3 構造体

配列は同じ型のデータの集まりであったが、構造体は異なる型のデータの集まりである ³。この構造体を使う場合、

1. 構造体のメンバーを規定する。これにより構造体を定義する。
2. 構造体変数の宣言。これによりメモリーが確保される。

という手順が必要である。このようにして、構造体を定義し、メモリーを確保した後、そ れを使うことができる。今までは、データの型の内容があらかじめ決まっていたので、最 初の手順は不要であった。一方構造体のメンバー、すなわちデータの型はプログラマーが 決めなくてはならないので、最初の手順が必要となる。

最初のメンバーの規定は、つぎのように行う。

	struct kouzoutai{
	  char name[8];
	  int seisu;
	  double jisu;
	};

これでは、メモリーがまだ確保されていないことに注意が必要である。これは、プログラ マーが新たに変数を定義したのと同じである。

そして、この構造体を実際に使う場合には、次のようにしてメモリーを確保する。

	struct kouzoutai a, b[10];

そうすると構造体変数が使用可能となる。この様子を、図

メモリーに確保された構造体のデータにアクセスするためには、ドット(.)演算子を 使うことになる。次のようにである。

	a.seisu = 5;
	b[5].name[3]='a';
	x = b[6].jisu;

図 3: 構造体のイメージ。データを入れるいろいろな大きさの箱がある。

ホームページ: Yamamoto's laboratory
著者: 山本昌志