上記の内容のつづき～
チャレンジ問題の解答集
基本問題(7)：チャレンジ問題
prob8-1.(難易度★★)（ピタゴラス数）
public class PythagoreanTriplets {
public static void main(String[] args) {
// a, b, c の組み合わせを探すための二重ループ
for (int a = 1; a <= 100; a++) {
for (int b = a; b <= 100; b++) {
// ピタゴラスの定理に基づいて c の二乗を計算
int cSquare = a * a + b * b;
// c を計算
int c = (int) Math.sqrt(cSquare);
// c が整数であり、100以下の場合、三重数として表示
if (c * c == cSquare && c <= 100) {
System.out.println("a=" + a + ", b=" + b + ", c=" + c);
}
}
}
}
}
prob8-2.(難易度★★)（ピタゴラス数2）
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class TripletsGenerator {
public static void main(String[] args) {
// 三重数を生成して表示
generateAndPrintTriplets(100);
}
public static void generateAndPrintTriplets(int maxC) {
// 三重数のリストを生成
List<Triplet> triplets = generateTriplets(maxC);
// 生成した三重数を表示
for (Triplet triplet : triplets) {
System.out.println(triplet);
}
}
public static List<Triplet> generateTriplets(int maxC) {
// 三重数を格納するリスト
List<Triplet> triplets = new ArrayList<>();
// a, b の値をループして三重数を生成
for (int a = 1; a <= maxC; a++) {
for (int b = a; b <= maxC; b++) {
// ピタゴラスの定理を使用して c を計算
int cSquared = a * a + b * b;
int c = (int) Math.sqrt(cSquared);
// c が整数であり、maxC以下の場合、三重数として追加
if (c * c == cSquared && c <= maxC) {
triplets.add(new Triplet(a, b, c));
}
}
}
return triplets;
}
}
class Triplet {
private int a;
private int b;
private int c;
public Triplet(int a, int b, int c) {
this.a = a;
this.b = b;
this.c = c;
}
@Override
public String toString() {
return "a=" + a + ", b=" + b + ", c=" + c;
}
}
prob8-3.(難易度★★)（階乗を求める計算）
public class FactorialCalculator {
public static void main(String[] args) {
int number = 6; // 階乗を求めたい数値
long factorial = calculateFactorial(number);
System.out.println(number + "の階乗は " + factorial + " です。");
}
public static long calculateFactorial(int n) {
if (n < 0) {
throw new IllegalArgumentException("負の整数の階乗は定義されていません。");
}
return factorialRecursive(n);
}
// 階乗を再帰的に計算するメソッド
private static long factorialRecursive(int n) {
if (n == 0 || n == 1) {
return 1; // 0の階乗および1の階乗は1
}
return n * factorialRecursive(n - 1); // 再帰呼び出しで階乗を計算
}
}
prob8-4.(難易度★★)（桁数を求める計算）
import java.util.Random;
public class DigitCounter {
public static void main(String[] args) {
Random random = new Random();
int number = random.nextInt(1000) + 1; // 1から1000までのランダムな数を生成
// 生成した数を表示
System.out.println("生成された数: " + number);
// 桁数を計算して表示
int digits = countDigits(number);
System.out.println("桁数: " + digits);
}
// 桁数を計算するメソッド
public static int countDigits(int number) {
if (number < 0) {
throw new IllegalArgumentException("負の数の桁数は計算できません。");
}
if (number == 0) {
return 1; // 0の桁数は1
}
int digits = 0;
while (number > 0) {
number /= 10;
digits++;
}
return digits;
}
}
prob8-5.(難易度★★)（いまさら世界のナベアツ計算）
public class NabeatsuCalculator {
public static void main(String[] args) {
for (int number = 1; number <= 100; number++) {
if (isNabeatsuNumber(number)) {
System.out.println(number);
}
}
}
// 3で割り切れるか、数値の中に3が含まれるかを判定するメソッド
public static boolean isNabeatsuNumber(int number) {
return (number % 3 == 0) || containsDigitThree(number);
}
// 数値の中に3が含まれるかを判定するメソッド
public static boolean containsDigitThree(int number) {
while (number > 0) {
int digit = number % 10;
if (digit == 3) {
return true;
}
number /= 10;
}
return false;
}
}
prob8-6.(難易度★★★)（分数の計算１）
import java.util.Random;
public class FractionCalculator {
public static void main(String[] args) {
Random random = new Random();
// 分数1の生成
int numerator1 = random.nextInt(9) + 1; // 分子は1から9のランダムな整数
int denominator1 = random.nextInt(9) + 2; // 分母は2から10のランダムな整数
// 分数2の生成
int numerator2 = random.nextInt(9) + 1;
int denominator2 = random.nextInt(9) + 2;
// 分数1を表示
System.out.print("分数1: " + numerator1 + "/" + denominator1 + "、");
// 分数2を表示
System.out.print("分数2: " + numerator2 + "/" + denominator2 + "、");
// 分数を足し合わせて結果を表示
int[] resultFraction = addFractions(numerator1, denominator1, numerator2, denominator2);
int gcd = calculateGCD(resultFraction[0], resultFraction[1]);
// 約分可能な場合は約分して表示
if (gcd > 1) {
resultFraction[0] /= gcd;
resultFraction[1] /= gcd;
System.out.println("結果: " + resultFraction[0] + "/" + resultFraction[1]);
} else {
// 整数になる場合
if (resultFraction[0] % resultFraction[1] == 0) {
int wholePart = resultFraction[0] / resultFraction[1];
System.out.println("結果: " + wholePart);
} else {
// 通常のケース
System.out.println("結果: " + resultFraction[0] + "/" + resultFraction[1]);
}
}
}
// 分数の足し算を行うメソッド
public static int[] addFractions(int numerator1, int denominator1, int numerator2, int denominator2) {
int resultNumerator = numerator1 * denominator2 + numerator2 * denominator1;
int resultDenominator = denominator1 * denominator2;
return new int[] { resultNumerator, resultDenominator };
}
// 最大公約数を計算するメソッド
public static int calculateGCD(int a, int b) {
if (b == 0) {
return a;
}
return calculateGCD(b, a % b);
}
}
prob8-7.(難易度★★★)（分数の計算２）
import java.util.Random;
public class FractionCalculator2 {
public static void main(String[] args) {
Random random = new Random();
// ランダムな分数1を生成
int numerator1 = random.nextInt(10) + 1;
int denominator1 = random.nextInt(10) + 1;
// ランダムな分数2を生成
int numerator2 = random.nextInt(10) + 1;
int denominator2 = random.nextInt(10) + 1;
// 分数を表示
System.out.println(formatFraction(numerator1, denominator1) + " + " + formatFraction(numerator2, denominator2) + " = "
+ formatFraction(numerator1 * denominator2 + numerator2 * denominator1, denominator1 * denominator2));
}
// 分数を整形して文字列で返すメソッド
public static String formatFraction(int numerator, int denominator) {
if (numerator == 0) {
return "0";
} else if (numerator < denominator) {
return numerator + "/" + denominator;
} else if (numerator % denominator == 0) {
return String.valueOf(numerator / denominator);
} else {
int wholePart = numerator / denominator;
int remainder = numerator % denominator;
return wholePart + "." + remainder + "/" + denominator;
}
}
}
prob8-8.(難易度★★)（約数）
import java.util.Scanner;
public class DivisorCalculator {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.print("1から1000までの数値を入力してください: ");
int number = scanner.nextInt();
if (number < 1 || number > 1000) {
System.out.println("有効な範囲外の数値です。1から1000までの数値を入力してください。");
} else {
System.out.println(number + "の約数は以下の通りです:");
printDivisors(number);
}
scanner.close();
}
// 約数を計算して表示するメソッド
public static void printDivisors(int number) {
for (int i = 1; i <= number; i++) {
if (number % i == 0) {
System.out.println(i);
}
}
}
}
prob8-9.(難易度★★★)（完全数）
public class PerfectNumbers {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("1から10,000以下の完全数:");
for (int number = 1; number <= 10_000; number++) {
if (isPerfectNumber(number)) {
System.out.println(number);
}
}
}
// 完全数かどうかを判定するメソッド
public static boolean isPerfectNumber(int number) {
int sumOfDivisors = 0;
for (int i = 1; i <= number / 2; i++) {
if (number % i == 0) {
sumOfDivisors += i;
}
}
return sumOfDivisors == number;
}
}
prob8-9.(難易度★★)（数値の分類）
import java.util.Random;
public class EvenOddArray {
public static void main(String[] args) {
int[] originalArray = new int[10];
int[] evenArray;
int[] oddArray;
// 配列に1から100までの整数をランダムに代入
generateRandomNumbers(originalArray);
// 偶数と奇数の個数を数える
int evenCount = countEvenNumbers(originalArray);
int oddCount = originalArray.length - evenCount;
// 偶数と奇数の配列を作成
evenArray = new int[evenCount];
oddArray = new int[oddCount];
// 偶数と奇数に分類して配列に再代入
segregateEvenOddNumbers(originalArray, evenArray, oddArray);
// 配列の値を表示
System.out.println("元の配列:");
printArray(originalArray);
System.out.println("\n偶数:");
printArray(evenArray);
System.out.println("\n奇数:");
printArray(oddArray);
}
// 配列に1から100までの整数をランダムに代入するメソッド
public static void generateRandomNumbers(int[] arr) {
Random rand = new Random();
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = rand.nextInt(100) + 1;
}
}
// 偶数の個数を数えるメソッド
public static int countEvenNumbers(int[] arr) {
int count = 0;
for (int num : arr) {
if (num % 2 == 0) {
count++;
}
}
return count;
}
// 偶数と奇数に分類して配列に再代入するメソッド
public static void segregateEvenOddNumbers(int[] original, int[] even, int[] odd) {
int evenIndex = 0;
int oddIndex = 0;
for (int num : original) {
if (num % 2 == 0) {
even[evenIndex++] = num;
} else {
odd[oddIndex++] = num;
}
}
}
// 配列の値を表示するメソッド
public static void printArray(int[] arr) {
for (int num : arr) {
System.out.print(num + " ");
}
System.out.println();
}
}
prob8-10.(難易度★★)（フィボナッチ数列）
public class FibonacciSequence {
public static void main(String[] args) {
int n = 40; // フィボナッチ数列の要素数
int[] fibonacciArray = generateFibonacci(n);
// フィボナッチ数列を表示
System.out.println("フィボナッチ数列（40まで）:");
for (int i = 0; i <= n; i++) {
System.out.print(fibonacciArray[i] + " ");
}
}
public static int[] generateFibonacci(int n) {
int[] fibonacciArray = new int[n + 1];
// 最初の2つの要素を初期化
fibonacciArray[0] = 1;
fibonacciArray[1] = 1;
// フィボナッチ数列を生成
for (int i = 2; i <= n; i++) {
fibonacciArray[i] = fibonacciArray[i - 1] + fibonacciArray[i - 2];
}
return fibonacciArray;
}
}
prob8-10.(難易度★★)（トリボナッチ数列）
public class TribonacciSequence {
public static void main(String[] args) {
int n = 30; // トリボナッチ数列の要素数
int[] tribonacciArray = generateTribonacci(n);
// トリボナッチ数列を表示
System.out.println("トリボナッチ数列（30まで）:");
for (int i = 0; i <= n; i++) {
System.out.print(tribonacciArray[i] + " ");
}
}
public static int[] generateTribonacci(int n) {
int[] tribonacciArray = new int[n + 1];
// 最初の3つの要素を初期化
tribonacciArray[0] = 1;
tribonacciArray[1] = 1;
tribonacciArray[2] = 2;
// トリボナッチ数列を生成
for (int i = 3; i <= n; i++) {
tribonacciArray[i] = tribonacciArray[i - 1] + tribonacciArray[i - 2] + tribonacciArray[i - 3];
}
return tribonacciArray;
}
}
prob8-11.(難易度★★)（集合）
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;
public class CommonAndUniqueValues {
public static void main(String[] args) {
int[] array1 = {4, 9, 4, 3, 6, 8, 7, 1, 3, 10};
int[] array2 = {7, 3, 10, 7, 5, 9, 4, 9, 9, 1};
// 共通の数を見つけて表示
int[] commonValues = findCommonValues(array1, array2);
System.out.println("共通の数：" + Arrays.toString(commonValues));
// どちらかに入っている数を見つけて表示
int[] uniqueValues = findUniqueValues(array1, array2);
System.out.println("どちらかに入っている数：" + Arrays.toString(uniqueValues));
}
// 共通の値を検索して配列に格納するメソッド
public static int[] findCommonValues(int[] arr1, int[] arr2) {
List<Integer> commonList = new ArrayList<>();
for (int num1 : arr1) {
for (int num2 : arr2) {
if (num1 == num2 && !commonList.contains(num1)) {
commonList.add(num1);
break; // 同じ数値を重複して追加しないためにbreakを使用
}
}
}
return listToArray(commonList);
}
// どちらかに入っている値を検索して配列に格納するメソッド
public static int[] findUniqueValues(int[] arr1, int[] arr2) {
List<Integer> uniqueList = new ArrayList<>();
// arr1の要素をチェック
for (int num : arr1) {
if (!contains(arr2, num) && !uniqueList.contains(num)) {
uniqueList.add(num);
}
}
// arr2の要素をチェック
for (int num : arr2) {
if (!contains(arr1, num) && !uniqueList.contains(num)) {
uniqueList.add(num);
}
}
return listToArray(uniqueList);
}
// List<Integer>をint[]に変換するユーティリティメソッド
public static int[] listToArray(List<Integer> list) {
int[] array = new int[list.size()];
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
array[i] = list.get(i);
}
return array;
}
// 配列に指定の値が含まれているかをチェックするユーティリティメソッド
public static boolean contains(int[] arr, int value) {
for (int num : arr) {
if (num == value) {
return true;
}
}
return false;
}
}
prob8-12.(難易度★★★)（エラトステネスのふるい）
public class SieveOfEratosthenes {
public static void main(String[] args) {
int n = 100; // 素数を探す範囲（100以下）
boolean[] isPrime = new boolean[n + 1]; // 素数の判定結果を格納する配列
// 初期化: 最初は全ての数を素数と仮定
for (int i = 2; i <= n; i++) {
isPrime[i] = true;
}
// エラトステネスのふるいのアルゴリズムを実行
for (int p = 2; p * p <= n; p++) {
// 素数でない場合はスキップ
if (!isPrime[p]) {
continue;
}
// pの倍数を全て素数でないとマーク
for (int i = p * p; i <= n; i += p) {
isPrime[i] = false;
}
}
// 結果を表示
System.out.println("100以下の素数:");
for (int i = 2; i <= n; i++) {
if (isPrime[i]) {
System.out.print(i + " ");
}
}
}
}
prob8-12.(難易度★★★)（素因数分解）
import java.util.Random;
public class PrimeFactorization {
public static void main(String[] args) {
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < 10; i++) { // 10個の乱数を生成して素因数分解
int number = random.nextInt(99) + 2; // 2から100の乱数を生成
System.out.println("元の数: " + number);
System.out.print("素因数分解: ");
primeFactorization(number);
System.out.println(); // 改行
}
}
public static void primeFactorization(int n) {
int divisor = 2;
while (n > 1) {
if (n % divisor == 0) {
System.out.print(divisor);
n /= divisor;
if (n > 1) {
System.out.print(" × ");
}
} else {
divisor++;
}
}
}
}
prob8-13.(難易度★★★)（並べ替え）
import java.util.Random;
public class SortArrayDescending {
public static void main(String[] args) {
int[] array = new int[10];
Random random = new Random();
// 配列に1から100までの乱数を代入
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
array[i] = random.nextInt(100) + 1;
}
// 配列を大きい順に並べ替え
for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
int maxIndex = i;
// 最大値を探す
for (int j = i + 1; j < array.length; j++) {
if (array[j] > array[maxIndex]) {
maxIndex = j;
}
}
// 最大値と現在の位置の値を交換
int temp = array[i];
array[i] = array[maxIndex];
array[maxIndex] = temp;
}
// 並べ替えた配列を表示
System.out.println("降順に並べ替えた配列:");
for (int num : array) {
System.out.print(num + " ");
}
}
}
prob8-14.(難易度★★★)（友愛数）
public class AmicableNumbers {
public static void main(String[] args) {
int limit = 10000;
for (int num1 = 2; num1 <= limit; num1++) {
int num2 = getSumOfDivisors(num1);
if (areAmicable(num1, num2)) {
System.out.println(num1 + " と " + num2 + " は友愛数です。");
}
}
}
// 約数の和を計算するメソッド
public static int getSumOfDivisors(int n) {
int sum = 1;
for (int i = 2; i * i <= n; i++) {
if (n % i == 0) {
sum += i;
if (i != n / i) {
sum += n / i;
}
}
}
return sum;
}
// 友愛数かどうかを判定するメソッド
public static boolean areAmicable(int num1, int num2) {
return num2 > num1 && num2 <= 10000 && getSumOfDivisors(num2) == num1;
}
}
prob8-14.(難易度★★★)（ロッカー問題）
public class LockerExperiment {
public static void main(String[] args) {
int numLockers = 50;
int[] lockers = new int[numLockers];
// ロッカーの初期状態を設定（すべて閉じている）
for (int i = 0; i < numLockers; i++) {
lockers[i] = 1;
}
// 生徒がロッカーを開け閉めする操作をシミュレーション
for (int student = 1; student <= numLockers; student++) {
for (int locker = student; locker <= numLockers; locker += student) {
// ロッカーを開け閉めする
lockers[locker - 1] *= -1;
}
}
// 開いているロッカーの数をカウント
int openLockerCount = 0;
for (int locker : lockers) {
if (locker == -1) {
openLockerCount++;
}
}
System.out.println("最終的に開いているロッカーの数は " + openLockerCount + " 個です。");
}
}