java学び直しメモ part4 ～for文～

##今回の内容
前回は，プログラミングの最重要要素の1つであるif文についてでした．

今回は，もう1つの最重要要素であるfor文について，学習していきます．

##for文とは
プログラムを書いていると，ある処理を繰り返し行いたい場面に遭遇することがあります．
例えば，1から7までの数字に3ずつかけて，その結果がほしい！（そんな場面ないか）とか…
1から7くらいなら地道に書いても書ききれそうですが，1から100,000,000,000まで，なんて言われたら，とても自力で書ける気がしません．
そんなときに，「3ずつかける」という動作を繰り返す（ループする），という命令が書けるのがfor文です．
for文はif文と同じブロック構造なので，if文と組み合わせることができ，とてつもない力を発揮できます．

##構文
if文に少し似ていますが，for文のほうがちょっとだけ複雑です．
for文は次のような構文で書きます．

ForStatement.java

for (カウンタ初期値; ループ条件; カウンタ操作) {
    繰り返したい動作
}

カウンタというのは，for文を用いて繰り返す際，繰り返す回数として利用するものです．
先程の例で言うと，1から7まで繰り返す場合は，1がカウンタ初期値となります．
次に，ループ条件は，繰り返しをする条件です．条件なので，真偽値でなければいけません．
最後のカウンタ操作とは，繰り返したい動作をすべて行った後，カウンタに対して行う操作です．
例で言えば，カウンタを+1（インクリメント）してから繰り返すことで，1，2，3，…と繰り返すことができ，ループ条件を「カウンタが7以下」という条件にすればいいわけです．
こんな感じ．

ForExample1.java

for (int i = 1; i <= 7; i++) {
    System.out.println(i * 3);
}

##for文の基本
カウンタ初期値の部分で，変数の宣言を同時に行うことができます．
が，事前に宣言してある変数を使うこともできます．

ForExample2.java

int i = 0;
for (i = 1; i <= 7; i++) {
    System.out.println(i * 3);
}

僕はメモリ節約のためにカウンタを使いまわしたりしますけど，使いまわすと可読性が落ちるので，他人に見られるコードでは使い回しはやめたほうがいいかもしれません．
また，for文の括弧内の要素は省略することができます．

ForExample3.java

int i = 0;
for (;;) {
    System.out.println(i * 3);
}

このプログラムだと全く意味無いですが…
ここで注意するのは，ループ条件が空だと無限ループするという点です．
ForExample3.javaでは，無限に0が出力されます…
プログラムの無限ループは，それ以上プログラムが進むことができなくなるため，絶対に起こしてはいけません．
プログラムによっては，マシンに負荷をかけすぎて，壊してしまうことも…
このような事故を起こさないため，ループ条件には注意しましょう．
じゃあ省略できないようにすればいいじゃん…って僕は思うんですがね．

##break文
さて，for文のループ条件を空にした場合，無限ループになってしまうという問題がありますが，無理矢理ループを抜け出す，という命令が用意されています．
for文のようなループ処理を行うブロックの中に（for文以外にもループ処理ができる構文が存在するのです），「break;」と書くと，その行までプログラムが進むと，強制的にループを抜けることができます．

ForExample4.java

int i = 0;
for (;;) {
    System.out.println(i * 3);
    break;
}

このようにすると，0が1回出力されてbreakによってループを抜け出します．
if文と組み合わせて利用することで，真価を発揮します．

ForExample5.java

int i = 0;
for (;;i++) {
    System.out.println(i * 3);
    if (i >= 10000) {
        break;
    }
}

これで，iが10000以上になると，強制的にループを抜けられるようになりました．
breakはfor文よりもwhile文というループ構文で使うことが多いと思います．
ただ，breakを多用するプログラムは美しくないと言われます…

##ネスト構造
さて，最初にお話したとおり，for文はif文と同じブロック構造なので，ネスト構造にすることができます．

ForExample6.java

for (int i = 0; i <= 100; i++) {
    for (int j = 0; ; j++) {
        System.out.println(i * j);
        if (j >= 20){
            break;
        }
    }
}

ネスト構造内でbreakを使うときは，抜けられるループは1段階だけという点に注意です．
この場合，breakで抜けるのはjを使っているfor文のみであり，iを使っているfor文を抜け出すことができません．

##おわり
前回のif文と今回のfor文を組み合わせることで，できることの幅が広がると思います．
次回は，さらにできることが増えるようなものについてお話します．
ついでに今回説明できなかった拡張for文についても説明できるといいかな…？