演習 11 - C プログラミング Web ページ

C プログラミング (C Programming)

[2020/06/20, H.Aman]

[11] ポインタ（1）演習課題

〆切は 6/26（金）の 14:10 です．

演習 1
サンプルプログラム①を別名（ex01.c）にコピーし，それを次のように編集しなさい：
- int 型の変数 x だけでなく，char 型の変数 c，double 型の変数 d も宣言する．
- scanf による入力部分は削除し，代わりに x には 123, c には 'a'，d には 3.14 をそれぞれ代入する．
- x, c, d のそれぞれの内容，バイト数，アドレスを表示する．
実行例 ※以下の例では，バイト数をあえて * と書いている．* で表示せよという意味ではないので誤解しないこと．
なお，表示されるバイト数，ならびにアドレスとその形式は各自の環境で異なる可能性がある．（特に Mac や Linux 環境の人）
```
 変数 x の
   内容 = 123
   バイト数 = 4 バイト
   アドレス = 0061FF18 番地
 変数 c の
   内容 = a
   バイト数 = * バイト
   アドレス = 0061FF17 番地
 変数 d の
   内容 = 3.140000
   バイト数 = * バイト
   アドレス = 0061FF08 番地
```

演習 2

まず，このプログラム（ex02.c）をダウンロードしなさい．
そして，これを編集してサンプルプログラム②と同様のことを整数だけでなく，文字と実数についても行うようにしなさい．

なお，文字の入力については少し工夫がいるので，ダウンロードしてもらったプログラムにはあらかじめ書き込んである．
（いったん長さ 2 の char 配列 str に文字列として読み込み，その 1 文字目 str[0] を char 変数 c へ代入している．）

入出力例（キーボードからの入力は赤色）

 整数を一つ入力してください：123
 変数 x のアドレス(0061FF10)を px に代入します
 0061FF10 番地の内容は 123 です
 0061FF10 番地の内容を +1 します
 0061FF10 番地の内容は 124 です

 文字を一つ入力してください：a
 変数 c のアドレス(0061FF0F)を pc に代入します
 0061FF0F 番地の内容は a です
 0061FF0F 番地の内容を +1 します
 0061FF0F 番地の内容は b です

 実数を一つ入力してください：3.14
 変数 d のアドレス(0061FF00)を pd に代入します
 0061FF00 番地の内容は 3.140000 です
 0061FF00 番地の内容を +1 します
 0061FF00 番地の内容は 4.140000 です

演習 3
まず，このプログラム（ex03.c）をダウンロードしなさい．
そして，この中の関数 round1 を完成させなさい．ただし，main 関数の内容は一切変更しないこと．
- 関数 round1 は，引数として int 型変数のアドレス（ポインタ）を受け取り，
  その int 型変数の内容（整数）を「1 の位を四捨五入した値」に書き換える．
  （ヒント）
  仮に元の値を x とすると，x % 10 が 1 の位の値となるので，これを d とおく．
  そこで，
  - d < 5 ならば 1 の位は切り捨てとなり， x - d が求める値になる．
  - そうでなければ，切り上げとなり，x + 10 - d が求める値になる．
入出力例（キーボードからの入力は赤色）
```
整数を一つ入力してください：53
1 の位を四捨五入した値 = 50
```
```
整数を一つ入力してください：55
1 の位を四捨五入した値 = 60
```

演習 4
まず，このプログラム（ex04.c）をダウンロードしなさい．
そして，この中の関数 sort を完成させなさい．ただし，swap と main の内容は一切変更しないこと．
関数 sort は，三つの double 型変数の内容を大きい順（降順）に並べ替える働きをする．

これを実現する方法はシンプルであり，以下の 3 個の if 文と swap の呼出しを行うだけで完了する．
ただし，以下のやり方はあくまでも main 関数で書いた場合の方法になっているので少し工夫が必要である：
```
  if ( x < y ){
     swap(&x, &y);     ← x < y ならば x と y を入れ替え
  }

  if ( x < z ){
     swap(&x, &z);     ← x < z ならば x と z を入れ替え
  }

  if ( y < z ){
     swap(&y, &z);     ← y < z ならば y と z を入れ替え
  }
```
まず，x と y の値の入れ替えは，main 関数の中であれば上のように swap(&x, &y); で実行できるが，
関数 sort の中ではこのままでは動かない．
なぜならば，x や y は main 関数の中でのみ有効な名前だからである．

関数 sort の中では，ポインタを使った (*px) が x の別名となっている．
つまり，&x と書きたいところは &(*px) と書けばよいことになるが，
もともと &x で x の番地を指定したかったわけなので， &(*px) と書く必要はなく， px だけでここは十分である．
つまり，swap(&x, &y); は関数 sort の中では swap(px, py); でよいことになる．

以上の説明を参考にして sort を完成させなさい．
入出力例（キーボードからの入力は赤色）
```
 実数を三つ入力してください：3.14 2.71 8.8

 関数 sort 実行前
 (x, y, z) = (3.140000, 2.710000, 8.800000)

 関数 sort 実行後
 (x, y, z) = (8.800000, 3.140000, 2.710000)
```

余裕のある人は

演習 3【発展課題】
演習 3 のプログラムを別名（ex03e.c）にコピーし，これを改良して， 1 の位だけでなく，10 の位や 100 の位といった桁での四捨五入も可能なようにしなさい．
その際には関数 round1 を round_n とし，次のように宣言しなさい（n には 10 や 100 を指定する）：
```
 void round_n ( int *px, int n ){ 
```
- 関数 round_n での四捨五入は，演習 3 で作った round1 を一般化したものになっている．
  （ヒント）
  まずはイメージをつかんでもらうために，元の値 x を 12345 とし， n を 100 とした場合を考える．
  この場合，100 の位を四捨五入したいので， 100 の位とそれ以下の部分だけを取り出す．これを d とおくことにする．
  具体的には d が 345 となるが，これは d = 12345 % 1000; で求まることになる．
  つまり，これを変数で書くと d = x % (n*10);
  そこで，
  - d < (n*10)/2 ならば n の位は切り捨てとなり， x - d が求める値になる．
  - そうでなければ，切り上げとなり，x + n*10 - d が求める値になる．
（実行例）
```
整数を一つ入力してください：12345
どの位を四捨五入しますか：100
100 の位を四捨五入した値 = 12000
```
```
整数を一つ入力してください：86302
どの位を四捨五入しますか：1000
1000 の位を四捨五入した値 = 90000
```

演習 5【発展課題】
まず，このプログラム（ex05.c）をダウンロードしなさい．
そして，この中の関数 update を完成させなさい．ただし，main の内容は一切変更しないこと．
関数 update は，√n の近似値を求めることを目的としている．

この関数の引数は，n （int 型）と px（double 型変数へのポインタ）となっていて，
*px が √n へ近づくように *px の内容を更新する．

具体的な手順は以下の通りである：
1. 求める近似値を x とする．x の初期値は n としておく．（main 関数で記述済み）
2. update(n, &x); を所定の回数繰り返して x の値を更新していく．（main 関数で記述済み）
3. 関数 update の中では次の手順で x の値（*px）を更新する．
  - まず誤差を求める： diff = (*px)*(*px) - n;
  - diff > 0 ならば x の値は実際の√n よりも大きいので x の値を減らすようにする．
    そうでなければ x の値は実際の√n と等しいか小さいので x の値を増やすようにする．
    つまり，x の値を -diff に比例する量だけ増やせばよい．（もしも誤差が 0 ならば増減はないことになる）
    そこで今回は (*px) = (*px) - diff * 0.1; として徐々に調整するようにする．
    なぜ 0.1 をかけるのかというと，上で求めた誤差はあくまでも 2 乗して得られた誤差なので，そのまま使うと収束しない可能性があるからである．
（実行例）Mac や Linux 環境の人は，計算結果が少し変わるかもしれません．
```
整数を一つ入力してください：2

√2 の近似値を求めていきますので
繰り返しの回数を決めてください：20
1 回目 = 1.8000000000
2 回目 = 1.6760000000
3 回目 = 1.5951024000
4 回目 = 1.5406672334
5 回目 = 1.5033016810
6 回目 = 1.4773100866
7 回目 = 1.4590655774
8 回目 = 1.4461783415
9 回目 = 1.4370351619
10 回目 = 1.4305281563
11 回目 = 1.4258870757
12 回目 = 1.4225716804
13 回目 = 1.4202006618
14 回目 = 1.4185036698
15 回目 = 1.4172884037
16 回目 = 1.4164177618
17 回目 = 1.4157938342
18 回目 = 1.4153466161
19 回目 = 1.4150260117
20 回目 = 1.4147961503
```

C プログラミング (C Programming)

[11] ポインタ（1）演習課題

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余裕のある人は

演習 3【発展課題】

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