Java超｜配列のlengthと繰り返し処理

Java超｜配列のlengthと繰り返し処理

配列の数は、Javaに聞けばいい。
lengthを使いこなすと、配列の大きさが変わっても、ループが自然に最後まで巡回できる。

配列は、同じ型のデータをまとめて扱うための便利な仕組みです。

たとえば、5日分の修行時間、戦士たちの訓練回数、1週間分の巡回記録、補給品の残数など、同じ種類の値が並ぶ場面では、配列を使うとデータを整理しやすくなります。

ただし、配列を使うときには、もう1つとても大切な考え方があります。

それが length です。

length は、配列が持っている要素数を表します。
つまり、「この配列には箱が何個あるのか」をJavaに教えてもらうための情報です。

これまでの配列のプログラムでは、for文の条件に 5 のような固定の数字を書くことがありました。

for(int i = 0; i < 5; i++){
    処理;
}

この書き方でも、要素数が5個の配列なら正しく動きます。

しかし、あとで配列の要素数が7個や10個に増えた場合、for文の条件も一緒に書き直さなければなりません。
もし書き直しを忘れると、増えた分のデータが処理されないことがあります。

そこで役立つのが length です。

for(int i = 0; i < 配列変数名.length; i++){
    処理;
}

このように書くと、配列の要素数に合わせて、繰り返し回数を自然に調整できます。

ドラゴンボール風にたとえると、配列は「戦士たちの修行記録札が並んだ訓練棚」です。
length は、その棚に「記録札が何枚あるのか」を教えてくれるスカウターのようなものです。

5枚なら5。
7枚なら7。
10枚なら10。

棚の大きさをJavaが確認してくれるので、巡回役のfor文は、その枚数ぶんだけ自然に動けます。

この記事では、配列の長さとは何か、length の使い方、固定の数字を書く方法との違い、for文と組み合わせると便利な理由を、Sample7.java と Sample8.java を使って整理していきます。

配列の長さとは何か

配列には、あらかじめ「何個の要素を持っているか」が決まっています。

この要素の数を、配列の長さといいます。

たとえば、次のような配列があるとします。

int[] reading = {30, 45, 20, 50, 35};

この配列には、5つの整数が入っています。

この場合、配列の長さは 5 です。

ここで大切なのは、最後の添字は 4 だけれど、配列の長さは 5 だという点です。

Javaの配列では、添字は 0 から始まります。

そのため、要素数が5個なら、添字は 0、1、2、3、4 になります。

ドラゴンボール風にたとえると、5つの修行記録箱がある棚では、箱の番号札は0番から4番までです。

箱は5個あります。
でも、最後の番号は4番です。

length は「最後の番号」ではありません。
length は「箱が全部で何個あるか」を表します。

length は配列の要素数を表す

Javaでは、配列変数のあとに .length を付けると、その配列の要素数を表せます。

基本の形は次の通りです。

配列変数名.length

たとえば、reading という配列なら、次のように書きます。

reading.length

これは、reading 配列が持っている要素数を表します。

reading[0] のような書き方は、配列の中の1つの値を取り出します。

一方、reading.length は、配列全体の大きさを表します。

ここは混同しやすいところです。

ドラゴンボール風にたとえると、reading[0] は「0番の修行記録箱の中身を見る」ことです。

reading.length は「修行記録箱が全部で何個あるかを確認する」ことです。

中身を見るのか。
箱の数を確認するのか。

この違いを分けて考えると、length の役割がぐっと分かりやすくなります。

length は最後の添字ではない

length を学ぶときに特に注意したいのは、length は最後の添字ではないという点です。

たとえば、要素数が5個の配列なら、length の値は 5 です。

しかし、使える添字は 0 から 4 までです。

この表から分かるように、最後の添字は length - 1 です。

要素数が5なら、最後の添字は 5 - 1 で 4 です。
要素数が7なら、最後の添字は 7 - 1 で 6 です。

ドラゴンボール風にたとえると、修行記録箱が5個ある棚では、箱の番号が0番から始まるため、最後の箱は4番になります。

length は「5個ある」という数です。
最後の添字は「4番」です。

この2つを同じものだと思わないことが大切です。

図：lengthは要素数、最後の添字はlength - 1

この図が示していること

この図では、reading 配列に5個の要素があることを示しています。

箱の上には 0、1、2、3、4 という添字が付いています。
配列の長さは5なので、reading.length の値は 5 です。

ここから分かることは、length は「箱の数」を表しているということです。

一方、最後の添字は 4 です。

つまり、要素数が5個の配列では、length は 5、最後の添字は length - 1 の 4 になります。

この違いを押さえておくと、for文で配列を安全に処理しやすくなります。

length の基本を確認する

まずは、配列の長さを表示する基本的なプログラムを見ていきます。

ここでは、5日分の精神修行時間を配列に入れて、順番に表示します。
最後に、配列の length を使って、記録が何日分あるのかも表示します。

ファイル名：Sample7.java

class Sample7
{
    public static void main(String[] args)
    {
        int[] reading = {30, 45, 20, 50, 35};   // 5日分の精神修行時間を用意する

        for(int i = 0; i < 5; i++){
            System.out.println((i + 1) + "日目の精神修行時間は " +
                               reading[i] + "分です。");
        }

        System.out.println("精神修行記録は全部で " + reading.length +
                           "日分あります。");   // 配列の長さを表示する
    }
}

実行結果は次のようになります。

1日目の精神修行時間は 30分です。
2日目の精神修行時間は 45分です。
3日目の精神修行時間は 20分です。
4日目の精神修行時間は 50分です。
5日目の精神修行時間は 35分です。
精神修行記録は全部で 5日分あります。

このプログラムでは、reading 配列に5個の値が入っています。

そして、最後の表示で reading.length を使っています。

System.out.println("精神修行記録は全部で " + reading.length +
                   "日分あります。");

reading 配列には5個の要素があるため、reading.length は 5 になります。

そのため、実行結果では 5日分あります と表示されます。

reading.length が表しているもの

Sample7.java では、reading.length は配列の要素数を表しています。

int[] reading = {30, 45, 20, 50, 35};

この配列には、値が5個並んでいます。

そのため、reading.length の値は 5 です。

ここで、reading[i] と reading.length の違いを整理しておきましょう。

reading[i] は、配列の中身を見ています。
reading.length は、配列の大きさを見ています。

ドラゴンボール風にたとえると、reading[i] は「i番の修行記録札を読む」ことです。
reading.length は「修行記録札が全部で何枚あるかを確認する」ことです。

中身の値と、箱の数は別物です。

Sample7.java ではfor文に固定の数字を使っている

Sample7.java の for文 では、条件に 5 が直接書かれています。

for(int i = 0; i < 5; i++){
    System.out.println((i + 1) + "日目の精神修行時間は " +
                       reading[i] + "分です。");
}

この配列は要素数が5個なので、i < 5 でも正しく動きます。

i は次のように変化します。

この形なら、reading[0] から reading[4] までを順番に表示できます。

ただし、もしあとで reading 配列の要素数が変わった場合、for文の 5 も書き直す必要があります。

ここが固定の数字を書く方法の注意点です。

固定の数字を書くと修正が必要になる

for文の条件に固定の数字を書く方法は、最初は分かりやすいです。

for(int i = 0; i < 5; i++){
    System.out.println(reading[i]);
}

しかし、あとで配列の要素数が変わると、困ることがあります。

たとえば、精神修行記録を5日分から7日分に増やしたとします。

int[] reading = {30, 45, 20, 50, 35, 40, 25};

このとき、for文が i < 5 のままだと、最初の5個しか表示されません。

配列の中身を増やしたのに、for文の条件を直し忘れると、一部のデータが処理されなくなります。

ドラゴンボール風にたとえると、修行記録札が7枚に増えているのに、巡回役の戦士が「5枚だけ確認する」と決めたまま動いている状態です。

6枚目と7枚目の記録札は確認されません。

length を使うとfor文が配列に合わせて動く

固定の数字を書く代わりに、for文の条件に length を使うと、配列の要素数に合わせて自然に繰り返せます。

for(int i = 0; i < reading.length; i++){
    System.out.println(reading[i]);
}

この書き方では、reading 配列の要素数がそのまま繰り返し条件に使われます。

配列の要素数が変わっても、for文の条件を直す必要がありません。

配列の大きさをJavaが見て、その分だけループしてくれます。

ドラゴンボール風にたとえると、巡回役の戦士が、訓練棚にある記録札の枚数をスカウターで確認してから、全員分を見て回るようなものです。

5枚なら5枚。
7枚なら7枚。
10枚なら10枚。

棚の大きさに合わせて自然に巡回できます。

for文の条件に length を使う

次に、for文の条件に length を使ったプログラムを見ていきます。

ここでは、神殿の仙豆畑に水やりした回数を配列に入れ、配列の長さに合わせて表示します。

ファイル名：Sample8.java

class Sample8
{
    public static void main(String[] args)
    {
        int[] watering = {1, 2, 1, 3, 2};

        for(int i = 0; i < watering.length; i++){   // 配列の長さを使って繰り返す
            System.out.println((i + 1) + "日目の仙豆畑の水やり回数は " +
                               watering[i] + "回です。");
        }

        System.out.println("水やり記録の日数は " + watering.length +
                           "日です。");
    }
}

実行結果は次のようになります。

1日目の仙豆畑の水やり回数は 1回です。
2日目の仙豆畑の水やり回数は 2回です。
3日目の仙豆畑の水やり回数は 1回です。
4日目の仙豆畑の水やり回数は 3回です。
5日目の仙豆畑の水やり回数は 2回です。
水やり記録の日数は 5日です。

このプログラムでは、for文の条件に watering.length を使っています。

for(int i = 0; i < watering.length; i++){
    System.out.println((i + 1) + "日目の仙豆畑の水やり回数は " +
                       watering[i] + "回です。");
}

watering 配列には5個の値が入っているため、watering.length は 5 です。

そのため、i は 0 から 4 まで変化します。

このように、i < watering.length と書くと、存在する要素だけを安全に順番に処理できます。

図：for文でlengthを使うと配列の最後まで自然に処理できる

この図が示していること

この図では、watering.length が 5 であるため、for文の条件 i < watering.length によって、i が 0 から 4 まで変化することを示しています。

i が 0 のときは watering[0] を処理します。
i が 1 のときは watering[1] を処理します。
同じように進み、i が 4 のときに watering[4] を処理します。

そのあと i が 5 になると、i < watering.length は false になります。

そのため、存在しない watering[5] には進みません。

ここから分かることは、length を使うことで、配列の範囲を超えずに、存在する要素だけを順番に処理できるということです。

length を使うと要素数の変更に強くなる

length の大きな利点は、配列の要素数が変わっても、for文を直さずに済みやすいことです。

たとえば、Sample8.java の watering 配列を、5日分から7日分に増やしたとします。

int[] watering = {1, 2, 1, 3, 2, 2, 1};

この場合、watering.length は 7 になります。

for文が次のようになっていれば、i は 0 から 6 まで進み、7個すべての要素を処理できます。

for(int i = 0; i < watering.length; i++){
    処理;
}

もし for文の条件が i < 5 のままだと、7個あるのに最初の5個しか処理されません。

ドラゴンボール風にたとえると、仙豆畑の水やり記録が5日分から7日分に増えても、length を使っていれば、記録札の枚数に合わせて全部確認できます。

固定の数字だけで巡回していると、増えた分を見落とすことがあります。

固定の数字とlengthの違い

for文で固定の数字を使う方法と、length を使う方法を比べてみましょう。

固定の数字を使う場合、その数字が何を意味しているのか、あとから見たときに分かりにくいことがあります。

for(int i = 0; i < 5; i++){
    System.out.println(watering[i]);
}

この 5 は、配列の要素数を表しているのか、別の意味の数なのか、コードが長くなるほど判断しづらくなります。

一方、length を使うと、配列の長さに合わせて処理していることがはっきりします。

for(int i = 0; i < watering.length; i++){
    System.out.println(watering[i]);
}

この書き方なら、「watering 配列の要素数ぶん繰り返している」とすぐに分かります。

length を使うと、配列の大きさに合わせたループであることが読み手にも伝わりやすくなります。

length を使うと修正が楽になる

プログラムでは、あとからデータの数を変えたくなることがよくあります。

このとき、for文の条件に固定の数字が書かれていると、その数字も一緒に修正する必要があります。

しかし、length を使っていれば、配列の中身を変えるだけで、繰り返し回数も自動的に変わります。

これは、保守しやすいコードを書くうえでとても大切です。

ドラゴンボール風にたとえると、任務記録が増えるたびに巡回回数を手書きで直すのは大変です。

length を使えば、訓練棚の記録札の枚数を確認して巡回できるため、記録が増えても自然に対応できます。

length を使うときの基本形

配列を最初から最後まで処理したいときは、次の形を基本として覚えておくと便利です。

for(int i = 0; i < 配列変数名.length; i++){
    配列変数名[i] を使った処理;
}

この形では、i は 0 から 配列変数名.length - 1 まで変化します。

たとえば、watering.length が 5 なら、i は 0、1、2、3、4 と変化します。

これは、watering 配列で使える添字とぴったり一致します。

この形は、配列を使うJavaプログラムで何度も登場します。

ドラゴンボール風にたとえると、i は巡回番号です。
i が 0 なら0番の記録札、i が 1 なら1番の記録札を確認します。

そして、i が length と同じ値になる前に止まるため、存在する記録札だけを安全に確認できます。

i < 配列名.length と書く理由

for文では、i <= 配列名.length ではなく、i < 配列名.length と書くのが基本です。

理由は、添字が0から始まるからです。

たとえば、要素数が5個の配列では、使える添字は 0 から 4 です。

i <= 配列名.length と書くと、最後に i が length と同じ値になります。

要素数が5なら、i は 5 になります。

しかし、添字 5 は存在しません。
使える最後の添字は 4 です。

だから、配列を先頭から最後まで処理するときは、次の形が自然です。

i < 配列変数名.length

ドラゴンボール風にたとえると、5個の記録箱がある棚では、0番から4番までを巡回すれば十分です。

5番の箱まで行こうとすると、存在しない箱を探すことになります。

length は配列の中身の値ではない

length は、配列の中に入っている値ではありません。

配列が持っている要素数を表す情報です。

たとえば、次の配列を考えます。

int[] watering = {1, 2, 1, 3, 2};

この配列の中身は、1、2、1、3、2 です。

一方、watering.length は 5 です。

watering.length は、配列のどこかに入っている 5 を取り出しているわけではありません。

配列そのものが持っている「要素数の情報」を表しています。

ドラゴンボール風にたとえると、watering[0] は0番の記録札の中身です。
watering.length は、記録札が全部で何枚あるかを示す棚の情報です。

札の中身と、棚の枚数は別物です。

図：固定の数字ではなくlengthを使うと変更に強くなる

この図が示していること

この図では、固定の数字を使うfor文と、length を使うfor文の違いを示しています。

左側では、配列の要素が7個あるのに、for文の条件が i < 5 のままです。
そのため、0番から4番までしか処理されず、5番と6番は未処理になります。

右側では、for文の条件に watering.length を使っています。
配列の要素数が7個なら watering.length は 7 になるため、i は 0 から 6 まで進みます。

ここから分かることは、length を使うと配列の要素数が変わっても、最後まで自然に処理しやすいということです。

length を使うと配列の範囲外アクセスを防ぎやすい

配列では、存在しない添字を指定すると問題になります。

たとえば、要素数が5個の配列で使える添字は 0 から 4 までです。

watering[5] は存在しません。

for文で i < watering.length と書くと、i は 0 から 4 までしか進みません。
そのため、配列の範囲外に進みにくくなります。

もちろん、length を使っていても、書き方を間違えれば範囲外になることはあります。

でも、配列全体を先頭から最後まで処理したいときは、i < 配列名.length が安全で読みやすい基本形です。

ドラゴンボール風にたとえると、巡回役の戦士が length を確認して「0番から最後の箱まで」と決めて動くので、存在しない箱へ進みにくくなります。

length は配列処理の土台になる

length は、配列を扱ううえでとても大切です。

配列では、値を入れることや取り出すことだけでなく、「何個あるのか」を知ることも重要です。

length を使うと、次のような処理につなげやすくなります。

今後、配列の合計、平均、最大値、最小値などを扱うときにも、length はよく使います。

ドラゴンボール風にたとえると、length は「訓練棚に記録札が何枚あるか」を確認するための基本情報です。

札の枚数が分かるからこそ、全員分を表示したり、合計したり、最高記録を探したりできます。

length を使うとコードの意図が伝わりやすくなる

length を使う利点は、修正が楽になることだけではありません。

コードの意味が読み取りやすくなることも大きなメリットです。

for(int i = 0; i < watering.length; i++){
    System.out.println(watering[i]);
}

このコードを見ると、「watering 配列の要素数ぶん繰り返している」とすぐに分かります。

一方、次のように固定の数字だけが書かれていると、5 が何を意味しているのか、少し考える必要があります。

for(int i = 0; i < 5; i++){
    System.out.println(watering[i]);
}

Javaのコードは、自分だけでなく、未来の自分や他の人が読むこともあります。

そのとき、length を使っておくと、意図が伝わりやすくなります。

length を使うときに押さえたいポイント

length を使うときは、次の点を押さえておきましょう。

特に大切なのは、length と添字の関係です。

この関係が分かっていると、for文の条件も自然に理解できます。

length を使う習慣をつけよう

配列を扱うときは、要素数を固定の数字で書くよりも、できるだけ length を使う習慣をつけると安心です。

もちろん、学習の初期段階では、i < 5 のように固定の数字を使うと動きが見えやすいこともあります。

ただ、配列の要素数に合わせて処理したい場合は、length を使うほうが自然です。

ドラゴンボール風にたとえると、固定の数字を書く方法は「今日は5枚だけ確認する」と決め打ちする巡回です。

length を使う方法は「棚にある記録札の枚数を確認して、その分だけ巡回する」やり方です。

記録札の枚数が変わっても対応しやすいのは、length を使う方法です。

配列のlengthを理解すると、この先の処理が書きやすくなる

length は、配列を実用的に扱うための大切な土台です。

これから先、配列を使って、合計、平均、最大値、最小値、検索などを学ぶときにも、length は何度も出てきます。

たとえば、全員分の修行時間を合計したいなら、配列の最初から最後まで順番に足していく必要があります。

そのとき、どこまで繰り返すかを決めるのが length です。

for(int i = 0; i < training.length; i++){
    sum += training[i];
}

この形なら、training 配列の要素数がいくつであっても、全要素を順番に処理できます。

ドラゴンボール風にたとえると、length は「修行記録棚の全体を確認するための基本スカウター」です。

何枚の記録札があるか分かるから、全部を巡回できます。
全部を巡回できるから、合計や平均、最高記録の探索へ進めます。

配列を扱うときは、length を「配列の大きさを教えてくれる大切な情報」として意識しておくと、この先のJava学習がかなり楽になります。

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