C言語 for文を使った一例について

質問

#include<stdio.h>

main () {
int i ;
int j ;

for(i = 0 ; i<5 ; i++){ /*行数の制御部*/
for(j = 0; j<(i+1) ; j++){ /* *の制御部*/
printf("*");
}
printf("\n");
}
return;
}
このプログラムを実行すると
*
**
***
****
*****
が表示されます。

for(j = 0; j<(i+1) ; j++){
↑　　　　printf("*");}
↑
「*」の制御部となりますが、
何故「*」が1行目で1個表示されているのに
2行目では2個表示されているのですか？
行数と「*」は同じになると思われますが。

上記の質問の回答の程宜しくお願いします。

回答No.5

Hayashi_Trek · ベストアンサー

iのforをfor(i)、jのforをfor(j)を表記して、各変数がどのように変移するかを書けば

i i+1 j j<i+1 処理
---------------------------
0 1 0 true ＊を表示
0 1 1 false for(j)を抜ける（そして改行）
for(i)でiを++する。
1 2 0 true ＊を表示
1 2 1 true ＊を表示
1 2 2 false for(j)を抜ける（そして改行）
for(i)でiを++する。
2 3 0 true ＊を表示
2 3 1 true ＊を表示
2 3 2 true ＊を表示
2 3 3 false for(j)を抜ける（そして改行）
for(i)でiを++する。
　　・
　　・
　　・
となり、＊の数がどんどん増えることになります。

補足

わかりやすい説明で、ほぼ理解することができました。

i i+1 j j<i+1 処理
---------------------------
0 1 0 true ＊を表示　←（1）
0 1 1 false for(j)を抜ける（そして改行）
for(i)でiを++する。
1 2 0 true ＊を表示　←（2）
1 2 1 true ＊を表示
1 2 2 false for(j)を抜ける（そして改行）
　　・
　　・
　　・

わからない点があるのですが、←矢印で
示している部分になります。

（1）では、初期値がi=0 , j=0なので
*は一つだけ表示されるのはわかります。

（2）で、「1 2 0 true ＊を表示」の部分において
j=0となっていますが、「0 1 1 false for(j)を抜ける」になるとjはインクリメントされ、 初期値が
ｊ＝1となり、j=0にはならなく、*が表示されないと
思われます。

何故「0」があるのかを教えて頂けませんか。

回答No.15

rentahero

while文はわかりますか？

forを使った以下のような構文は、
for(A;B;C)
{
D;
}

whileを使って以下のように書き換えられます。
A;
while(B)
{

D;

C;
}

A,B,C,Dの処理の位置に注目してください。

これで元の
for(i = 0 ; i<5 ; i++){ /*行数の制御部*/
for(j = 0; j<(i+1) ; j++){ /* *の制御部*/
printf("*");
}
printf("\n");
}
をかきかえてみると

i=0;
while(i<5)
{

j = 0;
while( j<(i+1))
{

printf("*");

j++;
}

i++;
}

となります。
もうわかりましたね。

jの初期化j=0;は、
iのループの中でかつjのループの外にあるから、です。
iのループを回るたびにjは0になるわけです。

お礼

書き込みありがとうございます。
非常に助かりました！！

回答No.14

php504

ちなみに質問者さんの考えている動作をするプログラムは
#include <stdio.h>
main () {
int i ;
int j ;

j = 0; /*一回だけ初期化*/
for(i = 0 ; i<5 ; i++){ /*行数の制御部*/
for(; j<(i+1) ; j++){ /* *の制御部　初期化部分がない*/
printf("*");
}
printf("\n");
}
return;
}
こうなります。

回答No.13

Ancient_ENG

こんにちは、ＡＥと申します。

文法的なことは皆さんが回答されていますので。
なるべく簡単に(^-^)。

> このようなフローがあると思われます。
> j=0の過程がどうしても導きだせません。

多重ループの場合、内側のループは最初から実行されることになります。ここの理解がキモでしょう。

「 for(j = 0; j<(i+1) ; j++)　」

　の意味は

「jを0から、　(i + 1)まで、　1ずつ増加させる」
　　j=0;　　　j < (i + 1); 　　j ++;

ということですので、jは0に始まり（i+1)未満でループから抜けます。
この処理が最初から行われるということは、j=0からカウントアップが開始されるわけで、結果として、iが5になるまで、jのループ内で(i+1)個の*が横方向に表示されるということになります。
printf()で、iやjの値がどう変化していっているか表示してみるとよいでしょう。理解しやすくなりますよ。

ただ、少し厳しくかつ偉そうに言ってしまいますが、

○for()文の文法を理解する。
○多重ループにおけるfor()文のアルゴリズムを正しく理解する。

ということも頑張りましょう！
※今ちょうど一生懸命勉強してはるとこですよね！:)。

お礼

言語をやるのは初めてで、さっぱりわからない状態です。。。
ですが、これから着実に進めていきたいと思いますので、
今後とも宜しくお願いします。

回答No.12

Trick--o--

for(i=0; i<n ; i++){
/* 処理 */ }
は次のように書き換えられます
i=0;
while(i<n){
/* 処理 */
i++; }

質問の場合は
for(i = 0 ; i<5 ; i++){ /*行数の制御部*/
for(j = 0; j<(i+1) ; j++){ /* *の制御部*/
printf("*");
}
printf("\n");
}
なので
i = 0;
while( i < 5 ) { /*行数の制御部*/
　j = 0;
　while( j < (i+1) ) { /* *の制御部*/
　　printf("*"); /* ここでは改行しない */
　　j++;
　}
　printf("\n"); /* ここで改行 */
　i++;
}
です。
「初期化」や「インクリメント（++のこと）」、「printfの出力」がどのような順番で実行されているか、確認してください。

お礼

非常にわかりやすかったです＾＾
これで、完全に解決することができました。

回答No.11

Hayashi_Trek

＞2回目のループ開始（i=1）
＞↓
＞i(1)<5→jループに移る
＞↓
＞j=0　//一回目のループでj++されたからj=1になるのでは？
＞↓

forの処理は、
(1) for文の２番目の式（制御式）がfalseになったとき(2) returnまたはgotoでfor処理の外へジャンプした
(3) breakでfor処理を抜けた
いずれの場合も終了（完了）します。
だから再度、同じfor文を実行してもそれは継続ではなく新規になります。

回答No.10

gimmick

>j=0の過程がどうしても導きだせません。

for文で指定する初期化文は、そのfor文を実行する前に1回だけ処理されます。
つまり、質問文の二重ループは次の処理と同等です。

for(i = 0 ; i<5 ; i++){
　j = 0;
　for(; j<(i+1) ; j++){
　　printf("*");
　}
　printf("\n");
}

お礼

返信が遅れました。
みなさまの書き込みのお陰で、ようやく理解できました。
最初は、書き方を工夫して慣らしていこうと思います。

回答No.9

麻野 なぎ（@AsanoNagi）

まず、for() の基本として、
for(<1> ; <2> ; <3>} {.... }
は、
・繰り返しに入る前に<1>を実行
・<2> の条件が満たされている限り.... を繰り返す
・繰り返しが終わる度に、<3> を実行
はＯＫですね。

この場合、
for(i = 0 ; i<5 ; i++){ /*行数の制御部*/
for(j = 0; j<(i+1) ; j++){ /* *の制御部*/
というループは、併置されているわけではなく、「外側のループ」「内側のループ」になります。

外側の for(i = 0; ... ) によって、ある処理が５回実行されます。外側のループ自体は、１度しか通過しません（その１度のループの中で、「ある処理」が５回実行されるわけです）
ですから、i = 0 という初期化は、１度しか起こりません。

５回実行される「ある処理」とは、実は、for(j = 0...)というループです。
これは、５回実行されます（それぞれの実行中で、* の印字は、i + 1 回実行されます）
つまり、j = 0 という初期化は５回実行されます。

このように、i は、１度しか初期化されず、j が５回初期化されるのは、i のループと j のループが、同じものではなく、j のループは、i の「中身」だからです。

ということになるのですが。

↓
> i(1)<5→jループに移る
> j=0　//一回目のループでj++されたからj=1になるのでは？

j の初期化は、「j のループが開始された」時に発生します。故に、「jループに移る」時には、必ず実行され、ｊ は０になります。
これに対して、「i ループに『移る』」という箇所はありません（実際には、最初に一回ある）
だから、i は、初期化されないのです。

i は、「繰り返しのみ」
j は、「繰り返し（このときは初期化されない）」と「移る（このときは初期化される）と違いがあります。

回答No.8

Hayashi_Trek

＞何故、jが最初に初期化されるのですか。
＞それは、iでは起きないのですか

＞for(j = 0; j<(i+1) ; j++){ /* *の制御部*/
＞printf("*");
＞}

for文は、本来３行以上必要な処理を１行にまとめて書かれています。
つまり、
loop_start:
j = 0;
loop_check:
if (j<(i+j)) goto loop_end
　{ loop内の処理
　　printf("*");
　}
loop_next:
j++;
goto loop_check
loop_end:
と、これだけの処理がfor文の中にあるのです。

jを初期化するloop_start:はfor文に入ったときに１度だけ実行され
forが継続している間は実行されません。

補足

丁寧な書き込みをしていただき、感謝感激です。

ただ、どうしてもjの値がインクリメントされても
「0」になる理由がのみこめません。

1回目のループ開始（i=0）
↓
i(0)<5→jループに移る
↓
j=0
↓
j(0)<(1):*を表示→j++
↓
j(1)<(1):条件終了。jループを抜ける
↓
i<5:\n(改行)を表示→i++→1回目のループを抜ける
↓
2回目のループ開始（i=1）
↓
i(1)<5→jループに移る
↓
j=0　//一回目のループでj++されたからj=1になるのでは？
↓
j(0)<(2):*を表示→j++
↓
j(1)<(2):*を表示→j++
↓
j(2)<(2):*条件終了。jループを抜ける
↓
i<5:\n(改行)を表示→i++→2回目のループを抜ける
↓
3回目のループ（i=2）

このようなフローがあると思われます。
j=0の過程がどうしても導きだせません。

回答No.7

edomin

「（2）で、「1 2 0 true ＊を表示」の部分においてj=0となっていますが、「0 1 1 false for(j)を抜ける」になるとjはインクリメントされ、 初期値がｊ＝1となり、j=0にはならなく、*が表示されないと思われます。
何故「0」があるのかを教えて頂けませんか。」

forループの条件で最初に「j=0」を与えているからです。
for文を抜けた直後の「j」は「1」ですが、「i」のループによって再度forループに突入します。その際、最初に初期化されるので、質問のプログラムだとj=0から始まることになります。

補足

何故、jが最初に初期化されるのですか。
それは、iでは起きないのですか。

i=0 i=0の条件でループが始まる
↓
i=0 J=0の条件でループが終了
↓
i++ j++される（i=1 J=1）
↓
i=1 J=1の条件でループ開始

このような過程の中で、jがどう初期化されるのかを
教えて下さい。宜しくお願いします。

回答No.6

gimmick

二重ループの部分を(A)とします。(説明を短くするため、外側のループの5は3に変えます。)

----(A)---------------------------------
for(i = 0 ; i < 3 ; i++){
　for(j = 0; j < (i + 1); j++){
　　printf("*");
　}
　printf("\n");
}
----------------------------------------

(A)の外側のforループを展開します。これを(B)とします。

----(B)---------------------------------
for(j = 0; j < 1; j++){
　printf("*");
}
printf("\n");

for(j = 0; j < 2; j++){
　printf("*");
}
printf("\n");

for(j = 0; j < 3; j++){
　printf("*");
}
printf("\n");
----------------------------------------

(B)のforループを全て展開します。これを(C)とします。

----(C)---------------------------------
printf("*");
printf("\n");

printf("*");
printf("*");
printf("\n");

printf("*");
printf("*");
printf("*");
printf("\n");
----------------------------------------

というわけで、(A)の処理は(C)の処理と同じ働きをします。
(マシン語レベルで同一とは言えませんが。)

不明な点があったら補足してください。

補足

書き込みありがとうございます。
今、for文のメカニズムがわからない状態です。
i , j の中に入る数字で、「jが初期化される」と
いうことがさっぱりわからないのです。
その点について、詳しく教えて頂けたらと思っています。