前回getsメソッドやprintメソッド、printfメソッドを組み合わせたプログラムを作成した。これらを組み合わせるだけでも、ユーザからの入力に応じて計算を行い結果を表示するプログラムを作成することができたが、これだけでは表現しきれないことがいくつかあった。今回は、以下の2つについて話を進める。

1. 演算子：÷や×はどう書けばよいか。その他にも特殊な演算子があるのか（例：時給と労働時間からアルバイト代を計算する場合、アルバイト代＝時給×時間、となるが×がキーボードにない。）。
2. 値の型：前回作成したプログラムでは、実は小数を含む実数を取り扱うことができなかった（気づいていただろうか）。対応方法はないのか。

算術演算子

＋や−、×、÷などの記号を演算子とよぶ。いくつかの演算子はキーボードに存在しないため、日常的に使用する演算子とは異なる演算子を使用する。ここでは数値計算を行う際に利用する演算子である算術演算子を示す。

1. 乗算（掛け算）は×ではなく*を使用する（例：2×5→2*5）。
2. 除算（割り算）は÷ではなく/を使用する（例：20÷4→20/4）。
3. べき乗はa^bではなく**を使用する（例：2⁵→2**5）。
4. 剰余（割り算の余り）は%で表現できる（例：10を3で割った余り→10%3）。
5. {中括弧}や[大括弧]は使用せず全て(小括弧)で記述する（例：{4*(8+1)}→(4*(8+1))）。
6. 分数では分母と分子を上下に記述するのではなく1行で記述する。

これらを組み合わせた例を見てみよう。

• 6×4÷2　→　6*4/2
• {5÷（4＋1）²}²　→　(5/(4+1)**2)**2
• 　5　　→　5/2
  　2　　

演算子の優先順位

算数・数学と同様、演算子には優先順位がある。

• 高：**
• 中：* / %
• 低：+ -

したがって、1+2*3は2*3が先に行われ7に、3*2**3は2**3が先に行われ24になる。ただし（括弧）があれば、先に括弧内が計算される。(1+2)*3は9に(3*2)**3は216となる。

以下の式をRubyの記法にしたがって記述しよう。

• a × b - c ÷ d
• 7を3で割った余り＋1
• {1-(i-0.1)²}²

制限時間は10分。できる範囲で実施し、制限時間内にメールで解答を送信すること。出席点は2点。

提出要領

• 提出先：課題提出用メールアドレス
• メールのSubject：ruby03
• 本文の構成：1行目で学籍番号、氏名を記載する。2行目以降に解答を書く。

前回作成をしたプログラムでは、小数を扱うことができなかった。この点について、以下の単純なプログラムで確認してみよう。

#!/usr/koeki/bin/ruby

a = 5
b = 2
c = a / b
p c

pメソッドは変数内の値を表示するメソッドである。このプログラムを実行すると、2.5という結果が表示されるような気がする。しかし、実行結果はそうはならない。

pan{c10xxxx}% ruby sample.rb[Return]
2

結果は2となっている。なぜだろうか？

我々は「123」は整数、「10.5」は実数（整数＋小数）、「プログラミング」は文字列であると直感的に理解できる。しかしコンピュータは理解することができない。このため取り扱っている値が整数なのか実数なのか文字列なのかを明確に指示する必要がある。

a=10とプログラム中に記載した場合、aに10を代入するという意味になる。ではb=10.0と入力した場合はどうなるだろうか。c=3とし、d=a/c、e=b/cとした場合に何が異なるだろうか。予想をしてから以下のプログラム（value.rb）を実行してみよう。

#!/usr/koeki/bin/ruby

a = 10
b = 10.0
c = 3
d = a / c
e = b / c
p d
p e

これを実行すると以下のようになる。

pan{c10xxxx}% ruby value.rb[Return]
3　　　 　　　　#->p dの出力結果
3.333333333　#->p eの出力結果

a = 10とした場合、aに代入されている値は整数であると判断される。このため3で割っても小数点以下が切り捨てとなり、答えは3になっている。一方、b = 10.0とするとbに代入されている値は小数点以下を含む実数であると判断される。これにより3で割った答えにも小数点以下の値が含まれる。

キーボードからの入力時の[Return]キーの扱い

キーボードからの入力を読み込むメソッドとしてgetsメソッドを使用してきた。前回はgets.chomp!.to_iというように後ろにchomp!.to_iをつけて利用してきたが、実はchomp!もto_iも特定の働きを持つメソッドである。

getsではなくgets.chomp!.to_iとしてきたのは、今回の授業で取り上げた値の型が関連する。getsメソッド、chomp!メソッド、to_iメソッドの働きについて確認するために、まず以下のプログラムを実行してみよう（gets.rb）。

#!/usr/koeki/bin/ruby

print"数字その1を入力して下さい\n"
number1 = gets
print"数字その2を入力して下さい\n"
number2 = gets.chomp!
print"数字その3を入力して下さい\n"
number3 = gets.chomp!.to_i

p number1, number2, number3

printf("1つ目の数字は%sです\n",number1)
printf("2つ目の数字は%sです\n",number2)
printf("3つ目の数字は%sです\n",number3)

これを実行すると以下のようになる。

pan{c10xxxx}% ruby gets.rb[Return]
数字その1を入力して下さい
100[Return]
数字その2を入力して下さい
100[Return]
数字その3を入力して下さい
100[Return]
"100\n"　#->number1
"100"  　#->number2
100    　#->number3
1つ目の数字は100
です           　#->改行してしまっている
2つ目の数字は100です
3つ目の数字は100です

printfで1つ目の数字を表示した結果が100の後ろで改行していることが分かるだろうか。この理由を確認するため、p number1の結果を確認すると、"100\n"というように、「\n」がついている。

キーボードから値を入力する場合、入力後に[Return]キーを入力するが、これがプログラム内では\nとして扱われる。\nは改行という意味であるため、printfで表示をする際も100の後ろの\nの位置で改行が行われている。

一方、2つ目と3つ目の数字ではこのような改行は見られない。pメソッドによる変数内の値を見ても\nは取れ、"100"や100になっている。""がついているものは文字列、ついていなければ数字であった。これらを踏まえchomp!メソッドやto_iメソッドの働きについて考えてみよう。

getsメソッド、chomp!メソッド、to_iメソッド

これら3つのメソッドの働きは、次の通りである。予想したとおりだっただろうか。

• getsメソッド：キーボードからの入力を文字列として取得する
• chomp!メソッド：改行文字（\n）があれば取り除く
• to_iメソッド：値の型を整数に変換する

getsメソッドはキーボードからの入力を文字列として取得する。このため、ユーザーが数字の100（ひゃく）のつもりで入力しても文字列の100（いちぜろぜろ）として扱われてしまう。

さらに言えば、キーボードから入力する場合、入力後に確定のために[Return]キーを押す。[Return]キーは改行をあらわす\nとしてコンピュータ内では取り扱われる。このため、数字の100（ひゃく）を入力したつもりでも、コンピュータが受け取るデータは100\n（いちぜろぜろバックスラッシュエヌ）となっている。

そこで、getsメソッドにchomp!メソッドをつけることで、まずバックスラッシュエヌを取り除いている。その後、to_iメソッドをつけることで、文字列を整数に変換している。

3つの値の型変換メソッドについて

to_iは値の型を整数に変換するメソッドであったが、実数に変換するメソッドや文字列に変換するメソッドもある。

a = 10.0のようにプログラム内に具体的に値を記述できる場合は、プログラム作成時に配慮すれば、以後値の型を気にしなくても良いが、キーボードからの入力を受け取る場合はこれらのメソッドを使って値の型を指定しなければ全て文字列扱いとなってしまう。

これらの働きをプログラムの実行を通して確認してみよう（form.rb）。

#!/usr/koeki/bin/ruby

print"1つ目の数字を入力してください：\n"
a = gets.chomp!    #=>to_iがついていないことに注意
print"2つ目の数字の入力してください：\n"
b = gets.chomp!    #=>to_iがついていないことに注意

c = a + b
p c
d = a.to_i + b.to_i
p d
e = a.to_f + b.to_f
p e
f = a.to_s + b.to_s
p f
g = a.to_i + b.to_f  　#->一方だけto_f
p g

これを実行すると以下のようになる。

pan{c10xxxx}% ruby form.rb[Return]
1つ目の数字を入力してください：
100[Return]
2つ目の数字の入力してください：
45[Return]
"10045"
145
145.0
"10045"
145.0

変換メソッドをつけずにa+bとした場合、getsは文字列として値を取り込むため、「100（いちぜろぜろ）」と「45（よんご）」の2つの値が入力されたことになり、これらの足し算をすると文字列が結合される。to_iやto_fをつけると数字として扱われることがわかる。また、一方にto_fをつけた場合は実数扱いとなっている。

では、to_fとto_sの組合せやto_iとto_sの組合せにした場合はどうなるだろうか。結果を予想してから試してみよう。

これらの型変換メソッドは、gets.chomp!.to_iのようにgets.chomp!に続けて使う以外に、このプログラムのように変数.to_iのように使用することもできる。

これらのメソッドをどこで使うか

to_iやto_f、to_sの各メソッドはgets.chomp!.to_iのようにgetsメソッドと組み合わせて使用するだけではない。次のプログラム（calculate.rb）で用途を確認しよう。

#!/usr/koeki/bin/ruby

print"数字1を入力：\n"
number1 = gets.chomp!
print"数字2を入力：\n"
number2 = gets.chomp!.to_i

sum = number.to_i + number2 
quotient = number.to_f / number2 

printf("%d+%d=%dです。\n", number1, number2, sum)
printf("%d/%d=%dです。\n", number1, number2, quotient)
p quotient

このプログラムでは、number1には文字列が代入されている。しかし、計算を行う際にnumber1.to_iやnumber1.to_fのように型変換メソッドをつけることで、整数や実数に変換をしてから和や商を求めている。

ただし、このプログラムを実行してみると、割り算の結果はうまく表示されない。

pan{c10xxxx}% ruby calculate.rb[Return]
数字1を入力：
10[Return]
数字2を入力：
3[Return]
10+3=13です。
10/3=3です。
3.333333333 

割り算については、number1.to_f/number2をしており、p quotientの結果を見ても3.333333333となっているが、printfの結果を見ると商は3になっている。この原因を次に考えてみよう。

printfは変数内に代入されている値を出力する場合に""内に%dをいれ""の後ろに具体的に変数を指定することで、表示をおこなうメソッドであった。

printfの書式制御文字について

ここで%dとは果たして何を意味しているのであろうか。実は%dは%とdに分割することができる。厳密に言うと、%の位置に、""の後ろで指定された変数内の値を入れ込んで表示する。dは表示するときの形式（書式制御文字と呼ぶ）である。dはdecimal（10進数）の頭文字で、%dとした場合は変数内の値を「10進整数」で表示せよという意味になる。

先ほどのプログラムでは、quotientに小数を含む値が代入されていたとしても、printfで表示をする際、%dとしていたために小数点以下を切り捨て、整数で表示していたのである。小数を表示したい場合は%dではなく%fを用いる必要がある。

また、我々が日常的に使用している数字は10進数と呼ばれるもので、0〜9の10種類の値を使用する。一方で、コンピュータの世界では0と1のみ使用する2進数、0、1、〜、9、a、b、c、d、e、fの16種類の数字を使用する16進数が利用されている。結果を2進数や16進数で表示させることも出来る。この場合も、それぞれ専用の書式制御文字を使用する。主な書式制御文字は以下の通り。

format.rb

a = 100

printf("10進整数だと%d\n", a)
printf("2進整数だと%b\n", a)
printf("16進整数だと%x\n", a)
printf("10進小数だと%f\n", a)
printf("文字列だと%s\n", a)

pan{c10xxxx}% ruby format.rb[Return]
10進整数だと100
2進整数だと1100100
16進整数だと64
浮動小数点数だと100.000000
文字列だと100

%fを指定した場合、デフォルトで小数点以下第6位まで出力される。

printfによる桁揃え出力

• %と書式制御文字の間に出力幅を指定する整数を書くことができる
• %4dのように「4｣と入れると、結果を4桁で表示する
  • 25（2桁）の場合には左側にスペースが2つ空き__25となる
  • 137（3桁）の場合には左側にそれぞれスペースが1つ空き_137となる
• 整数の左にマイナスをつけて%-4dなどとすると左づめになる
• 日本語文字列の場合、1文字で2桁消費する
  • 晴れ（2文字）、くもり（3文字）を桁ぞろえするためには、最低でも6桁確保し、%6s以上にする
• fの場合は6.2のように小数で指定する。
  • これは全体の桁数が6桁で、小数点以下が2桁という指定になる。
  • 小数点は1桁と数える（例：3.55は4桁であり%4.2fとなる）
  • %fを桁の指定をせずに使用すると標準の6桁で表示される。

整数を入れると右づめになる
printf ("答えは%6dです\n", a)    #=>___100

整数にマイナスをつけると左づめになる
printf ("答えは%-6dです\n", a)   #=>100___

%fでは全体の桁、小数部の桁の順に指定する
ここでは小数を含めて全体が6桁、小数点以下は2桁になっている
printf ("答えは%6.2fです\n", a)  #=>_12.50

format.rbを実行した際に得られる結果表示を整えることを意識して書き直したプログラム（format2.rb）を示す。

a = 100

printf("10進整数だと%10d\n", a)
printf("2進整数だと%11b\n", a)
printf("16進整数だと%10x\n", a)
printf("10進小数だと%10.1f\n", a)
printf("文字列だと%12s\n", a)

これを実行すると、綺麗に整えられた出力が得られる。format.rbの実行結果と比べ、見やすくなっていることがわかる。

pan{c10xxxx}% ruby format2.rb[Return]
10進整数だと       100
2進整数だと    1100100
16進整数だと        64
10進小数だと     100.0
文字列だと         100

コメントとは、プログラム中に記述する注釈であり、作者名を残したり、説明を行うために使用する。プログラム中に書かれていてもプログラムとして認識されることはないので、実行する上では特に問題は無い。他人の書いたプログラムはわかりづらいと言われることが多いが、わかりやすさの向上を目指すためにコメントを利用することが望ましい。

コメントをあらわす記号は「#」である。プログラム中に「#」があると、その行の「#」以降の記述はコメントとして扱われる（代入演算や論理演算の項で示したサンプルのプログラムを参照のこと）。行の先頭に「#」があれば、1行全てがコメントになる。

なお、コメントは読み手が意味が分かるような内容にするべきである。悪い例と良い例を示す。

悪い例

total = 0      #totalの初期値を0にする
item = 0     #itemの初期値を0にする
          :
item += 1    #itemを1増加する

良い例

total = 0      #購入金額の合計を表す変数
item = 0     #購入数を表す変数
          :
item += 1    #購入数を1増やす

課題

以下からいずれか1つを選び、作成しなさい（report1.rb）。

1. 氏名、年齢、血液型、足のサイズのように、文字列（日本語）、文字列（アルファベット）、整数、実数の入力を求め、以下のように結果を整えて出力するプログラム。テーマは自由（7点満点）

   pan{c10xxxx}% ruby report1.rb[Return]
   氏名を入力：
   公益太郎[Return]
   年齢を入力：
   20[Return]
   血液型を入力：
   A[Return]
   足のサイズを入力：
   1.5[Return]
   
   パーソナルデータ
   氏名：      公益太郎
   年齢：          20歳
   血液型：         A型
   足のサイズ：  26.5cm 右端をそろえること

2. 氏名、基本料金、通話時間、パケット数のように、何らかのデータを入力すると、計算を行い、以下のように結果を整えて出力するプログラム。テーマは自由（8点満点）

   pan{c10xxxx}% ruby report1.rb[Return]
   氏名を入力：
   公益太郎[Return]
   基本料金を入力：
   980[Return]
   通話時間を入力（分）：
   60[Return]
   パケット数を入力（パケット）：
   10000[Return]
   
   公益太郎さんの携帯料金
   基本料金：      980円
   通話料金：     2400円
   　※30秒20円
   パケット料金： 2000円
   　※1パケット0.2円
   合計：         5380円 右端をそろえること

作成上の条件

• 1番については、項目数は自由だが、文字列（日本語）、文字列（アルファベット）、整数、実数の入力を求めていることを条件とする。したがって、最低でも4回の入力を求める必要がある
• 2番は、文字列と数字（整数、実数は自由）の入力を求め、入力した数字を用いて何らかの計算を行い、その結果を出力すること、入力する数字または計算過程や計算結果で小数が使われていることを条件とする
• いずれもWebページに掲載されている例にとらわれず、自由にテーマを考えること。他の人と重複しないようなテーマを考えたほうが良い
• 意味のあるテーマを設定すること。入力した値に0.1を足すだけといった意味のないプログラムは減点対象とする
• 1番、2番共に入力回数が多いほど良い。また、2番については複雑な計算式を適用したり、様々な算術演算子を用いているほど良い

提出要領

• 提出先：課題提出用メールアドレス
• 提出期限：5/9(日)23:00
• メールのSubject：report01
• 本文の構成：1行目で学籍番号、氏名を記載する。2行目以降は以下の構成とする
  1. 作成したプログラム
  2. プログラムの実行結果
  3. プログラムの説明
  4. 感想
  5. 添付ファイル（report01.rb）

採点要領

• 採点基準：期限内提出点（2点）、メールの体裁（1点）、プログラムの間違い（1〜2点）、プログラムの説明（2点）、プログラムの複雑さ（1点）
• 今回は初めての課題提出であり、長いプログラムではないため、1行ずつどのような処理をしているのかをメソッドの働きについて触れながら説明する。
• 他人のレポートを丸写しした場合は、写した側、写させた側共に0点とする。
• わかりにくい説明や、Webページを単にコピー&ペーストしただけの説明は減点する。一度読み直してから提出すること。
• よくできていたレポートは、他の人の参考になるよう、本人が特定できないような形で掲載する。掲載してほしくない場合はメールでの課題提出時にその旨記載すること。

書きかけのメールの保存

レポート課題は、メール本文に説明を書く必要があるため、ある程度時間がかかる。途中で時間がなくなってしまった場合は、保存をしてあとで続きを書くことができる。

保存はCtrl+x Ctrl+s、保存したメールはdraftという名称のフォルダに保存されるので、次回mew起動時にg draft[Return]でdraftフォルダへ移動し、続きを書きたいメールを選択した上でEをタイプすると、続きから書くことができる。送信は通常と同じ。詳細は、mew利用方法のページを参照のこと