C言語のきほん｜1次元配列の基本操作

C言語のきほん｜1次元配列の基本操作

配列は、たくさんの値を整理して扱うための第一歩。1次元配列の基本操作を覚えると、C言語の表現力がぐっと広がります

C言語でプログラムを作っていると、同じ種類のデータをいくつもまとめて扱いたい場面がよくあります。
たとえば、5人分の点数、7日分の売上、10個の商品価格のように、同じ型の値を複数保存したいことがあります。

このようなとき、変数を1つずつ別々に用意していると、プログラムが長くなり、管理もしにくくなってしまいます。
そこで活躍するのが 1次元配列 です。

1次元配列を使うと、同じ型のデータをひとまとめにして扱えるようになります。
しかも、それぞれの要素には番号がついているので、必要な場所に値を入れたり、取り出したりできます。
この仕組みを理解すると、繰り返し処理と組み合わせてたくさんのデータを効率よく扱えるようになります。

ただし、配列は便利な反面、普通の変数とは少し違うルールがあります。
たとえば、添字は 0 から始まること、宣言しただけでは要素が不定値のままであること、使える範囲を超えてはいけないことなど、最初にしっかり押さえておきたい点があります。

ここでは、1次元配列の基本操作として、宣言、値の代入、要素の参照を順番に見ていきます。
配列のしくみをやさしく整理しながら、コードの読み方と書き方を丁寧に身につけていきましょう。

1次元配列とは

1次元配列は、同じ型のデータを一直線に並べて保存する仕組みです。
イメージとしては、番号つきの箱が並んでいて、それぞれの箱に値を入れるような形です。

たとえば、int 型の値を5個保存する配列なら、次のように考えると分かりやすいです。

この箱ひとつひとつが、配列の 要素 です。
そして、それぞれの位置を表す番号を 添字 と呼びます。

C言語では、この添字が 0 から始まるところが大切です。

1次元配列を宣言する

まずは、配列を使うために宣言が必要です。

文法

型名 配列名[要素数];

この形で書くと、指定した型の要素を、指定した個数だけ持つ配列を用意できます。

各部分の意味

たとえば、整数を5個保存する配列なら、次のように書きます。

int scores[5];

これは、int 型の要素を5個持つ配列 scores を宣言するという意味です。

宣言しただけでは中身は決まっていない

ここで大事なのは、配列を宣言しただけでは、各要素の中身はまだ不定値だということです。
不定値とは、どんな値が入っているか決まっていない状態のことです。

つまり、次のような宣言をしただけでは、

int scores[5];

中身は次のようなイメージです。

配列 scores
[0] 不定値
[1] 不定値
[2] 不定値
[3] 不定値
[4] 不定値

この状態の要素をそのまま使うと、予測できない動作につながることがあります。
そのため、使う前に値を代入することが大切です。

要素数と添字は別物

配列学習で最初につまずきやすいのが、要素数 と 添字 の違いです。

たとえば、

int scores[5];

と書いたとき、要素数は 5 です。
でも、使える添字は 0 から 4 までです。

つまり、要素数が5だからといって scores[5] が使えるわけではありません。
使えるのは scores[0] から scores[4] までです。

1次元配列に値を代入する

宣言した配列には、添字を使って各要素に値を代入します。

文法

配列名[添字] = 値;

各部分の意味

たとえば、次のように書きます。

scores[0] = 85;
scores[1] = 92;
scores[2] = 78;

この意味は、

• scores[0] に 85 を入れる
• scores[1] に 92 を入れる
• scores[2] に 78 を入れる

ということです。

代入後の配列の状態

このとき、配列の中身は次のようになります。

配列 scores
[0] 85
[1] 92
[2] 78
[3] 不定値
[4] 不定値

ここで注意したいのは、値を代入した要素だけが確定し、代入していない要素は不定値のままだということです。

つまり、

scores[0] = 85;
scores[1] = 92;
scores[2] = 78;

と書いても、scores[3] と scores[4] にはまだ値を入れていません。
そのため、その2つはまだ使わないほうが安全です。

1次元配列の要素を参照する

配列の要素を使いたいときも、添字を使って指定します。

文法

配列名[添字]

この形は、配列の中の1つの要素を表します。
たとえば、scores[0] は scores の0番目の要素です。

この要素を printf の中で使えば、値を表示できます。

printf("%d\n", scores[0]);
printf("%d\n", scores[1]);
printf("%d\n", scores[2]);

このコードでは、scores[0]、scores[1]、scores[2] の値が順番に表示されます。

サンプルプログラムで確認しよう

元の例では学生の点数を使っていましたが、ここでは内容を変えて、5日分の水分補給量を扱うシンプルな例にしてみます。
コメントも表示メッセージも日本語にしています。

サンプルプログラム

ファイル名：10_2_1.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    // 配列の宣言
    int drinks[5];    // 5日分の水分補給量を保存する配列

    // 配列に値を代入
    drinks[0] = 1200;    // 1日目の水分補給量
    drinks[1] = 1500;    // 2日目の水分補給量
    drinks[2] = 900;     // 3日目の水分補給量

    // 配列要素を参照して表示
    printf("%d\n", drinks[0]);
    printf("%d\n", drinks[1]);
    printf("%d\n", drinks[2]);

    return 0;
}

実行結果の例

1200
1500
900

このプログラムの流れを見てみよう

このプログラムでは、次の順番で配列を使っています。

配列の宣言

int drinks[5];

ここで、int 型の要素を5個持つ配列 drinks を用意しています。
ただし、この時点では中身はまだ不定値です。

要素への代入

drinks[0] = 1200;
drinks[1] = 1500;
drinks[2] = 900;

ここで、先頭から3つの要素に値を入れています。
一方で、drinks[3] と drinks[4] にはまだ値を入れていません。

要素の参照

printf("%d\n", drinks[0]);

この形で、配列の中の値を取り出して表示しています。
普通の変数のように扱っているように見えますが、実際には 配列名 + 添字 で要素を指定しています。

初期化との違いも知っておこう

今回の中心は宣言、代入、参照ですが、配列には初期化という方法もあります。
初期化は、宣言と同時に値を入れる書き方です。

int drinks2[] = {1200, 1500, 900, 1100, 1300};

このように書くと、配列を作ると同時に全要素へ値を入れられます。

宣言と代入と初期化の違いを表にすると、次のようになります。

配列の要素は普通の変数のように使える

配列の各要素は、取り出してみると1つの値です。
そのため、計算や表示にも使えます。

たとえば次のようなことができます。

int total = drinks[0] + drinks[1];
printf("%d\n", total);

このように、drinks[0] や drinks[1] は整数値として扱えます。
つまり、配列そのものは複数の値の集まりですが、配列の各要素は普通の変数のように使えるということです。

添字の範囲外を使ってはいけない

配列では、使える添字の範囲を守ることがとても重要です。

たとえば、

int drinks[5];

int drinks[5];

なら、使える添字は 0 ～ 4 です。
次のような指定は正しくありません。

drinks[5] = 1000;

これは6番目の要素を使おうとしていることになり、配列の範囲外です。
このような書き方は、バグや予期しない動作の原因になります。

配列の状態を表で整理しよう

今回のサンプルの代入後の状態を表にすると、こうなります。

この表を見ると、どの要素に値が入っていて、どれが未設定なのかが分かりやすいです。

変数と配列の違い

普通の変数と配列の違いも整理しておきましょう。

たとえば、1人分の点数なら普通の変数でも十分です。
でも、30人分の点数を扱うなら、配列のほうが圧倒的に便利です。

1次元配列の基本操作を図でイメージしよう

ここまでの内容を、流れとして図にすると次のようになります。

この3段階を押さえておくと、1次元配列の基本はかなり理解しやすくなります。

よくあるつまずき

1次元配列の学習では、次のような点でつまずきやすいです。

このあたりを意識しながらコードを読むと、配列の動きがかなりつかみやすくなります。

これから先につながる大事な土台

1次元配列の宣言、代入、参照は、配列学習の出発点です。
この基本がしっかり分かると、次に学ぶ繰り返し処理との組み合わせ、配列の初期化、2次元配列、文字列、関数への受け渡しなども理解しやすくなります。

配列は少し見た目が独特ですが、考え方はとても素直です。
同じ型のデータを、番号つきの箱にまとめて保存する
このイメージをしっかり持てるようになると、C言語らしいデータの扱い方がどんどん見えてきます。