C言語基礎｜配列を使った分布処理

配列で値を読み込めるようになって、最大・最小も取れるようになったら、次はもう一段レベルアップです。
それが 分布処理。つまり「どの範囲にデータが多い？」を集計して、見える化するやつです。

たとえば…

テスト点の 0～9 点が何人、10～19 点が何人…
気温の 0～4℃ が何日、5～9℃ が何日…
年齢の 20 代が何人、30 代が何人…

こういう “集計用の配列（カウンタ配列）” を作ると、配列の面白さが一気に広がります。

まず全体像：2種類の配列が登場する

分布処理では、たいてい次の2つを同時に使います。

配列	役割	例
入力データの配列	元データを保存する	data[i] に入力値
分布（カウント）の配列	範囲ごとの件数を数える	hist[k] に件数

図でイメージするとこんな感じです。

「入力」と「集計」を分けると、コードも考え方もスッキリします。

配列の要素数を多めに確保して、一部だけ使う（num方式）

現場でもよくやる方法です。

配列は最大サイズ MAX で確保しておく
実際に使うのは先頭 num 個だけ

変数/マクロ	意味
MAX	配列に入れられる最大件数（上限）
num	実際に入力した件数（実行中に決まる）

この方式のメリットは、「人数が変わっても配列のサイズ自体はいじらなくていい」こと。
入力制限（1～MAX）を入れておくと、配列範囲外アクセスも防げます。

サンプルプログラム

1日の気温（0～40℃） を複数日分入力して、5℃刻みの分布 を表示するプログラムを例に解説をします。

入力件数：1～MAX_DAYS
気温：0～40
分布：0～4, 5～9, …, 35～39, 40（最後だけ単独）

プロジェクト名：chap5-7-1　ソースファイル名：chap5-7-1.c

Visual Studio でこのプログラムを実行するには、SDLチェック設定を変更しておく必要があります。
１．プロジェクト名を右クリックして、「プロパティ」をクリックします。
２．「C/C++」→「全般」→「SDLチェック」を「いいえ」に切り替えて「OK」をクリックします。

// 気温を読み込んで分布（ヒストグラム）を表示
#include <stdio.h>

#define MAX_DAYS 60      // 入力日数の上限
#define MAX_TEMP 40      // 気温の最大値（0～40）
#define STEP 5           // 階級幅（5℃刻み）
#define BINS (MAX_TEMP / STEP + 1)  // 0..40 を 5刻み → 9個（最後に40用）

int main(void)
{
    int days;                 // 実際に入力する日数
    int temp[MAX_DAYS];       // 気温データ
    int hist[BINS] = {0};     // 分布（件数）

    printf("入力する日数を入れてください：");
    do {
        scanf("%d", &days);
        if (days < 1 || days > MAX_DAYS)
            printf("1～%dの範囲で入力してください：", MAX_DAYS);
    } while (days < 1 || days > MAX_DAYS);

    printf("%d日分の気温（0～40）を入力してください。\n", days);
    for (int i = 0; i < days; i++) {
        printf("%d日目：", i + 1);
        do {
            scanf("%d", &temp[i]);
            if (temp[i] < 0 || temp[i] > MAX_TEMP)
                printf("0～%dで入力してください：", MAX_TEMP);
        } while (temp[i] < 0 || temp[i] > MAX_TEMP);

        hist[temp[i] / STEP]++;   // 分布カウント
    }

    puts("\n--- 気温の分布 ---");
    printf("%d：", MAX_TEMP);
    for (int j = 0; j < hist[BINS - 1]; j++)
        putchar('*');
    putchar('\n');

    for (int k = BINS - 2; k >= 0; k--) {
        printf("%2d～%2d：", k * STEP, k * STEP + (STEP - 1));
        for (int j = 0; j < hist[k]; j++)
            putchar('*');
        putchar('\n');
    }

    return 0;
}

分布カウントの肝：hist[temp[i] / STEP]++

ここがこの節のいちばん気持ちいいポイントです。
整数 / 整数の割り算は小数部が切り捨てられるので、範囲分けにピッタリ。

例（STEP が 5 のとき）

temp[i]	temp[i] / 5	増える要素	どの範囲？
0	0	hist[0]	0～4
4	0	hist[0]	0～4
5	1	hist[1]	5～9
9	1	hist[1]	5～9
10	2	hist[2]	10～14
39	7	hist[7]	35～39
40	8	hist[8]	40（最後）

つまり「入力値を割るだけで、どの箱に入るかが決まる」わけです。

表示部分の考え方：分布配列を星で描く

分布配列 hist の中身は「件数」です。
件数回だけ * を出せば、横向き棒グラフになります。

やっていること	コードの形
hist[k] 回だけ繰り返す	for (j = 0; j < hist[k]; j++)
1文字出力	putchar('*');

この節で使う入力チェック（do-while）の意味

入力は「範囲外が来たら聞き直す」のが実用的です。
そこで do-while が活躍します。

do-while の書式

do {
    繰り返す処理
} while (条件);

何をする命令？
必ず1回は処理を実行し、そのあと条件が真なら繰り返します。
「入力→チェック→ダメなら再入力」という流れにピッタリです。

登場する命令・演算子の書式と役割まとめ

名前	書式	何をする？
#define 指令	#define 名前値	翻訳時に定数へ置換し、上限や刻み幅を一元管理する。
for 文	for (初期化; 条件; 更新) { }	配列を走査したり、星を出したりする繰り返し。
do-while 文	do { } while (条件);	入力値が正しいまで再入力させる。
if 文	if (条件) 文;	範囲外のときメッセージを出す。
scanf	scanf(書式, 格納先アドレス);	キーボード入力を配列要素へ格納
puts	puts(文字列);	1行表示（改行付き）
putchar	putchar(文字);	1文字表示（グラフ用の*など）
/（整数除算）	a / b	小数部切り捨て、階級（bin）計算に使う。
++	hist[k]++	件数を1増やす。

分布処理の流れ

(1) days を入力（1～MAX）
        |
        v
(2) temp[i] を入力（0～MAX_TEMP）
        |
        v
(3) bin = temp[i] / STEP を計算
        |
        v
(4) hist[bin] を 1 増やす
        |
        v
(5) hist を使って棒グラフ表示

この流れを覚えると、題材が点数でも気温でも年齢でも、同じパターンで作れます。

演習問題

演習 5-6

配列に格納するデータ数と要素の値を読み込み、全要素をコンマとスペース区切りで { と } で囲んで表示せよ。
配列の要素数の上限はオブジェクト形式マクロで定義すること。

解答例

プロジェクト名：chap5-7-2　ソースファイル名：chap5-7-2.c

#include <stdio.h>

#define MAX 100

int main(void)
{
    int n, a[MAX];

    printf("データ数：");
    do {
        scanf("%d", &n);
        if (n < 1 || n > MAX)
            printf("1～%dで入力してください：", MAX);
    } while (n < 1 || n > MAX);

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d番：", i + 1);
        scanf("%d", &a[i]);
    }

    putchar('{');
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (i > 0) printf(", ");
        printf("%d", a[i]);
    }
    puts("}");

    return 0;
}

演習5-7

分布グラフの表示を逆順（低い範囲から高い範囲）に表示するプログラムを作成せよ。

解答例（表示部分だけ）

puts("\n--- Distribution (low to high) ---");
for (int k = 0; k < BINS - 1; k++) {
    printf("%2d～%2d：", k * STEP, k * STEP + (STEP - 1));
    for (int j = 0; j < hist[k]; j++)
        putchar('*');
    putchar('\n');
}
printf("%d：", MAX_TEMP);
for (int j = 0; j < hist[BINS - 1]; j++)
    putchar('*');
putchar('\n');

演習5-8

分布グラフを縦方向に表示するプログラムを作成せよ。

解答例（考え方＋簡易コード）
まず最大件数（棒の高さ）を求めて、その高さから下へ描きます。

int maxc = hist[0];
for (int k = 1; k < BINS; k++)
    if (hist[k] > maxc) maxc = hist[k];

for (int row = maxc; row >= 1; row--) {
    for (int k = 0; k < BINS; k++) {
        if (hist[k] >= row) printf("* ");
        else                printf("  ");
    }
    putchar('\n');
}

for (int k = 0; k < BINS; k++) printf("--");
putchar('\n');

for (int k = 0; k < BINS - 1; k++) printf("%d ", k * STEP);
printf("%d\n", MAX_TEMP);