一週間で身につくJava言語の基本

Javaでの演算処理

演算

第一日目では、System.out.print()およびprintln()を用いて、様々なものを表示してみました。ここで更に、Javaを用いた計算について学んでいくことにしましょう。

プログラミングの世界では、こういった計算のことを、演算と呼びます。これは、以下、簡単な演算のプログラムをみてみることにしましょう。

サンプロプログラム

package day2;

public class Sample201 {

	public static void main(String[] args) {
		System.out.print(5 + " + " + 2 + " = ");
		System.out.println(5+2);	//	足し算
		System.out.print(5 + " - " + 2 + " = ");
		System.out.println(5-2);	//	引き算
		System.out.print(5 + " * " + 2 + " = ");
		System.out.println(5*2);	//	掛算
		System.out.print(5 + " / " + 2 + " = ");
		System.out.print(5/2);		//	割り算
		System.out.print(" 余り ");
		System.out.println(5%2);	//	剰余
	}

}

実行結果からもわかるとおり、このプログラムを実行すると、様々な計算結果が出てきます。

文字列と数値の接続

6行目で、数値と文字列の間が、「+」演算子でつながれていますが、これは表示するものを接続するという意味です。このときの「+」演算子は、数値の加算の意味ではなく、表示するものを接続するという意味です。

演算子

このように、Javaで様々な演算を行う記号のことを演算子(えんざんし)と呼びます。足し算の+や、引き算の-はわかるものの、その他の記号は何でしょう？Javaで使用する演算子は以下の表2-1のようなものがあります。

評価和わかるとおり、*が掛算、/が割り算を表す記号であることがわかると思います。また、%の記号は、かなりJavaのプログラミングでは使用頻度が高いので、覚えておきましょう。

変数

Javaと変数

Javaを用いれば、様々な演算ができることはすでにわかりました。しかし、これでは、決められた値の計算しかできません。実際は、色々な数値を用いて計算することが想定されるため、これでは不便です。 このように、値が定まった数のことを、定数と言いますが、それに対し、Javaには、値を常に変えることができる数が存在するのです。これを、変数と言います。

サンプルプログラム

まずは、以下のサンプルを実行してみてください。

package day2;

public class Sample202 {

	public static void main(String[] args) {
	    int a; 			 // 変数の宣言
	    int b = 3;      //  初期化と代入を同時に行う。
	    int add,sub;    //  複数の変数を同時に宣言
	    double avg;     //  int以外の変数を宣言
	    a = 6;  //  代入（最初に値を入れるので、”初期化”と言う。
	    add = a + b;            //  a,bの和を求める。
	    sub = a - b;            //  a,bの差を求める。
	    avg = (a + b) / 2.0;    //  a,bの平均値を求める。
	    System.out.println(a + " + " + b + " = " + add);
	    System.out.println(a + " - " + b + " = " + sub);
	    System.out.println(a + "と" + b + "の平均値：" + avg);
	}

}

プログラムの中にa、b、add、sub、avgといった文字列が出ていますが、これが変数です。int aとある部分を、変数の宣言と言います。そのあと、a=6のようにすると、値が入ります。これを代入と言います。（図2-1）特に、変数を宣言したときに、最初に行う代入のことを、初期化と言います。

代入

数値が代入された変数は、その数値として扱う事が出来ます。例えば、a=6とすれば、aは別の値が代入されるまで、"6"として扱う事が出来ます。変数は原則的に何度も値を変えるとが可能です。つまり、変数は値を変えることが出来るのです。

図2-1.変数の宣言と代入のイメージ

演算の優先順位

プログラム中に、（）（括弧）がありますが、これは、計算の優先順位を変更するものです。通常、

とすると、最初に掛け算の演算である「2*3」が実行され、その結果の6に1が加算されます。したがって、結果は7になります。しかし、

とすると、（）内の計算を先に行い、その結果である、3と次の3が掛けられることになります。このように、Javaにも、数学と同じような演算子の優先順位があります。 Javaには様々な演算があるため、ここでは全てを説明するのは省略しますが、加減乗除といった基本的な数値計算に関しては、数学と同じルールに従うと思ってほぼ間違いありません。(図2-2)

図2-2.()を使用した場合と、使用しない場合の演算の処理

データ型

では、初期化の際に変数の先頭についている、intや、doubleといった文字列は何でしょうか？このような文字列のことを、データ型と言い、その変数がどのような値を扱うのかを示しています。 例えば、intは、整数型のデータ型を表し、"int a"とすると、"aは整数の値が入る変数である。"ことを意味します。なお、データ型には以下のようなものがあります。（表2-3）

初期化

再び変数の話に戻りましょう。変数は、宣言時に値を代入（初期化）することが出来ます。記述方法は以下のとおりです。

また、以下のように、,(コンマ)で区切ることにより同時に複数の変数を宣言したり、初期化することも可能です。

変数の命名規則

Javaの変数の命名規則

変数の名前は、基本的にプログラマーが自由につけることが許されています。通常、アルファベット一文字か、その組み合わせといったものが使われる場合がほとんどです。しかし、何でも良いというわけではなく、以下のようなルールがあります。

• 使用できる文字は半角の英文字（A?Z，a?z）、数字（0?9）、アンダーバー（_）、$。（例：abc、i、_hello、num1、$aなど）
• 変数名の最初の文字を数字にすることは出来ない。必ず英文字およびアンダーバーからはじめること。（例：a123 → ○　123a → ×）
• 英文字の大文字と小文字は別の文字として扱われる。(例：ABCとabcは違う変数とみなされる。)
• 規定されているJavaの予約語・定数を使ってはいけない。

予約語と定数

なお、予約語とは言語の仕様で使い方が決められている単語のことで、Javaの予約語は以下のとおりです。（表2-4）

さらに、Java言語の予約語は以下の通りになります。(表2-5.)

代入演算子

代入と演算

すでに述べたとおり、変数に値を入れることを代入と言いました。代入とは例えば以下のように記述します。

ここで気をつけたいのが、代入で使用する=（イコール）記号の意味です。数学で、=記号は、左辺と右辺の値が等しい、という場合に用いられる記号です。しかし、Javaで代入に用いる=は、少し意味が違います。

代入におけるイコールは、右辺の値を左辺の変数に代入するという意味になるのです。そのため、例えば

といった記述方法も可能になります。例えば、①ですが、仮に最初の段階でaに4が入っていたとすると、そこに1を足した5がaに代入されます。についても同様で、bに2が入っていたら、2に5をかけた値、つまり10がbに入ります。

package day2;

public class Sample203 {

	public static void main(String[] args) {
		// 使用する変数の定義
	    int a1=2,b1=2,c1=2,d1=2;    // 変数の宣言(1)
	    int a2=2,b2=2,c2=2,d2=2;    // 変数の宣言(2)
	    //  普通の演算による計算と代入
	    a1 = a1 + 1;
	    b1 = b1 - 1;
	    c1 = c1 * 2;
	    d1 = d1 / 2;
	    //  代入演算による計算
	    a2 += 1;
	    b2 -= 1;
	    c2 *= 2;
	    d2 /= 2;
	    System.out.println("a1="+a1+" b1=" + b1+ " c1="+c1+" d1="+d1);
	    System.out.println("a2="+a2+" b2=" + b2+ " c2="+c2+" d2="+d2);

	}

}

代入演算子

実行結果を見れば判る通り、a1とa2～d1とd2の組み合わせはそれぞれ、記述の仕方が違うだけで、結果が同じであることが判ります。このように、代入演算を用いれば、短い記述で同様の結果を得ることが出来ることがわかります。

Javaにおける主な代入演算は、以下のとおりです。(表2-6.)

キャストとデータの型変換

サンプルプログラム

次に、型の異なる変数に値を代入するケースを見てみましょう。例えば、整数型の変数の値を実数型の変数に代入するような処理です。以下のサンプルを見てみましょう。

package day2;

public class Sample204 {

	public static void main(String[] args) {
	    int a;
	    double b,c,d;
	    a = (int)1.23;	//	キャストで代入
	    b = 1.23;
	    c = 10;			//	キャストなしで代入
	    d = (double)c;	//	キャストありで代入
	    System.out.println("a=" + a + " b=" + b + " c=" + c + " d=" + d);
	}
}

キャスト

このプログラムでは、8行目でdouble型からint型の変換と、11行目でint型から変換からdouble型への変換を行っています。実行結果から見てわかるとおり、前者の場合、小数点以下の数値が切り捨てられ、後者の場合は、整数に変換されていることがわかります。

8行目と、11行目では、変換する値への型変換がおこなわれています。頭に(int)や(double)などと、変換したい値の型を先頭につけることを、キャストと言います。

aはint型の変換なので、double型の変数を代入する際、先頭に(int)とつけ、e2は(double)なので、先頭に(int)とつけることにより、型の変換を行います。このとき、キャストを省略するとエラーになります。また、この処理の結果、小数点以下の内容は省略されます。

また、11行目では整数型を実数型に変換する型変換が行われていますが、同じ変換でも、整数から実数への変換の場合、キャストは省略してもエラーになりません。

文字列の変数

サンプルプログラム

数値などのほかに、Javaでは文字列を変数として扱うことができます。文字列の変数を宣言するには、Stringを使います。厳密に言うと、これはintやdoubleなどといったデータ型ではありませんが、データ型と同じように扱うことができます。まずは、以下のサンプルを実行してみてください。

package day2;

public class Sample205 {

	public static void main(String[] args) {
		String s1,s2,s3;
		s1 = "ABC";		//	s1に文字列「ABC」を代入
		s2 = "DEF";		//	s1に文字列「ABC」を代入
		s3 = s1 + s2;	//	s3に、s1とs2を結合したものを代入
		System.out.println(s1);
		System.out.println(s2);
		System.out.println(s1 + s2);
		System.out.println(s3);
	}
}

実行結果を見てもわかるとおり、変数s1、s2、s3にそれぞれ変数が代入されています。s1、s2には、文字列「ABC」、「DEF」がそれぞれ代入されています。s3には、それぞれを+演算子で結合したものが入っています。

この+演算子により、文字列の変数同士を結合することが可能です。したがって、s3には、二つを結合した「ABCDEF」が代入されています。

定数

サンプルプログラム

変数は、自由に値を変えることが可能です。しかし、何らかの理由で、定数など、値を変えたいようなことがあります。その時便利なのが、final（ファイナル）変数です。以下のプログラムを実行してみてください。

package day2;

public class Sample206 {

	public static void main(String[] args) {
		final int NUMBER = 100;
		final String STRING = "Hoge";
		System.out.println(NUMBER);
		System.out.println(STRING);
		//	finalがついた変数は値を変えられない
		//NUMBER = 100;
		//STRING = "fuga";
	}

}

final変数

プログラムの6行目および、7行目で、それぞれint型、String型の変数を定義し、初期値を設定しています。8、9行目でその結果を表示していますが、ここまでは、今まで学習してきた変数と変わりません。

しかし、11行目および12行目のコメントをとってみてください。エラーが発生します。つまり、finalがついた変数は、一度定義したら、二度と値を変更することが出来ないのです。そのため、finalは、円周率のような、値を変えられたら困るような値に使用するのが一般的です。

また、絶対というきまりはありませんが、一般に、finalを用いて定数を定義する場合、変数名は大文字にするという習慣があります。これは文法上の決まりではありませんが、一般の変数と定数を区別するには大変便利です。

練習問題 : 問題2.

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