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初心者向けC/C++演習

C・C++で素数かどうかを判定する

このレッスンでは、平方根までの約数を試して、整数が素数かどうかを判定します。

はじめに

素数は1より大きく、1とその数自身でしか割り切れない数です。判定するには、その数より小さい数で割ってみます。ただし、その数の平方根まで試せば十分なので、プログラムをずっと速くできます。

大切なポイント

  • コンパイラの警告（compiler warning）を有効にして、すべての警告を直しましょう。
  • それぞれの値のデータ型と寿命（lifetime）をしっかり理解しましょう。
  • 入力データと配列のインデックスの範囲は必ずチェックしましょう。

CとC++のコード例

C
実行 →
main.c
#include <stdio.h>
int main(void) {
    int number = 29, prime = number > 1;
    // A composite number has a factor no larger than its square root.
    for (int divisor = 2; divisor * divisor <= number; ++divisor)
        if (number % divisor == 0) { prime = 0; break; }
    printf("%d is %sprime\n", number, prime ? "" : "not ");
}
実行結果
29 is prime
C++
実行 →
main.cpp
#include <iostream>
int main() {
    int number = 29;
    bool prime = number > 1;
    // Stop after the square root and on the first divisor.
    for (int divisor = 2; divisor * divisor <= number && prime; ++divisor)
        prime = number % divisor != 0;
    std::cout << number << " is " << (prime ? "" : "not ") << "prime\n";
}
実行結果
29 is prime

CとC++の比較

ループはdivisor * divisor <= numberの間だけ続けます。平方根より大きい約数があるなら、それと組になる小さい約数をすでに調べているはずだからです。約数が見つかった時点で、Cのバージョンはbreakでループを抜け、C++のバージョンは条件&& primeで止まります。結果から29が素数だとわかります。

C

Cは小さな手続き型の関数を使い、データがメモリ上でどう表されるかをそのまま見せます。

C++

C++は低レベルの操作もできるまま、ライブラリの型やより安全な抽象化を加えます。

発展問題

両方のバージョンを実行し、コードを書き換えて、それぞれの言語がもたらす安全性の違いを観察しましょう。

  • 不正な入力や境界の値で試しましょう。
  • 警告を増やすフラグ-Wall -Wextra -Wpedanticを付けてコンパイルしましょう。
  • 共通の宣言はヘッダーファイルに、実装は別のファイルに分けましょう。

チャレンジで練習する

このレッスンの内容を使って実際の問題を解きましょう。各チャレンジはブラウザで動き、すぐにテストされ、AI のレビューも受けられます。

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