手を動かして学ぶ Java入門 (while文)

環境構築不要！　ブラウザから直接コードを実行できます。
本記事では、Java の while文について学びます。

１０分くらいで、さくっと終わる記事をめざしています。

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while文とは

while文 (英: while statement) はプログラミング言語において繰り返し（ループ）の制御構造を記述するための文 (statement) である。

while文とは、処理を繰り返し実行するための制御文です。

簡単にいうと

条件 A を満たしている間は B を処理し続ける

というコードです。

フローチャート1

Java の while文は、次のように記述します。

while (条件式) {
    ループ文
}

これが基本の形となります。

条件式を 満たすとき、ループ文が実行されます。(ループ文の実行後は、再度、条件式を評価します)
条件式を 満たさないとき、while文は終わります。

それでは、プログラムで実際の動きを確認してみましょう。
コードは変更せずに、そのまま「実行(Ctrl-Enter)」ボタンを押してください。

(表示がおかしいときは「コードの再読み込み」ボタンを押してみてください)

いかがでしたでしょうか？「出力」のところに

a = 1
a = 2
a = 3
while文終了

と表示されたら成功です。

【補足】

繰り返し制御文には、while文の他にも

for文
拡張for文 (for-eachループ文)

があります。
いずれ解説できたらと思います。

コードの解説

それではコードを少しずつ見ていきましょう。

int a = 1;

while (a < 4) {
    System.out.println("a = " + a);
    a = a + 1;
}
System.out.println("while文終了");

フローチャート2

まずは変数 a を 1 で初期化します。

int a = 1;

次に、while 文の条件式を評価します。

while (a < 4) {
       ^^^^^ <--- 条件式！
    ...
}

条件式の評価については if文の記事でもやりましたね。

変数 a は 1 なので、条件式は

1 < 4

となり、条件を 満たしている ことになります。
(1 < 4 は真偽値の true を返します)

さて、while文の条件式が満たされているので、次はループ文が実行されます。

while (a < 4) {
    System.out.println("a = " + a);  // ループ文１
    a = a + 1;                       // ループ文２
}

ループ文には、複数の文を書いても問題ありません。
今回のコード例では２つの文がありますね。

ループ文１は println メソッドで変数 a を表示します。

System.out.println("a = " + a);

ループ文２は変数 a に 1 を足します。

a = a + 1;

変数 a は 1 なので、

a = 1 + 1;

ということですね。
1 + 1 の結果を変数 a に代入すると、変数 a は 2 になります。

これでループ文の処理は終わりました。
そうしたら、再び while文の条件式の評価に戻ります。

while (a < 4) {
       ^^^^^ <--- 条件式！
    ...
}

先ほどとは違って変数 a は 2 になっています。
ただし、2 < 4 はまだ条件式を満たしているので、またループ文を実行します。

すると、変数 a は 3 になります。

再び while文の条件式を評価します。
条件式は 3 < 4 です。条件は満たしているので、またまたループ文を実行します。

さあ、変数 a は 4 になりました。

再び while文の条件式を評価します。
条件式は 4 < 4 です。これは条件を満たしていません。(4 は 4 より小さくはありません)

そのため、ループ文は 実行せずに while文は終わります。

while (a < 4) {
    ...
}
System.out.println("while文終了");

while文が終わったので、最後に "while文終了" と表示します。

それでは、少し数値をいじったプログラムを動かしてみましょう。
結果がどうなるか予想してから「実行(Ctrl-Enter)」してみてください。

(表示がおかしいときは「コードの再読み込み」ボタンを押してみてください)

無限ループに注意

無限ループ（むげんループ）は、コンピュータ・プログラム等の一連の手続き等が無限に繰り返される（ループする）ことである。

無限ループとは、

条件式が 満たされないで ループ文が無限に処理され続ける

という状態のことをいいます。

もし無限ループが起きてしまうと、不具合の症状の１例としては、アプリは反応がなくなりフリーズしてしまいます。
アプリのクラッシュと並んで、致命的なバグの１つですね。

例えば、次のようなコードで無限ループが発生します。

int a = 1;
while (true) {
    System.out.println("a = " + a);
    a = a + 1;
}

while文の条件式が固定値の true となっており、常に条件式が満たされます。
そのため、このコードを実行すると、延々に

a = 1
a = 2
a = 3
a = 4
a = 5
a = 6
・
・
・

と表示され続けることになります。

応用問題

【問題】

プログラムを実行すると、

a = 4
a = 2
a = 1

と「出力」へ表示されるようにしてください。

プログラム中で書き換えてよいのは２か所です。
１つめは、変数 a を数値で初期化してください。

int a = #;
        ^ <--- ★この部分

２つめは、変数 a の代入文です。

a = ###;
    ^^^ <--- ★この部分

例えば a = a - 1; のような感じで、書き換えてみてください。

それでは、下のプログラムの # の箇所を書き換えて「実行(Ctrl-Enter)」してみましょう。

(表示がおかしいときは「コードの再読み込み」ボタンを押してみてください)

無事に、

a = 4
a = 2
a = 1

と出力されましたでしょうか？

もし解けなかった場合は、下記の回答例をご参照ください。

回答例

【コード】

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 4;
        while (a > 0) {
            System.out.println("a = " + a);
            a = a / 2;
        }
    }
}

【出力】

a = 4
a = 2
a = 1

まとめ

Java の while文は、次のように記述します。

while (条件式) {
    ループ文
}

条件式を 満たすとき、ループ文が実行されます。(ループ文の実行後は、再度、条件式を評価します)
条件式を 満たさないとき、while文は終わります。

while文は、Java において、もっとも基本的な繰り返し制御文です。

while文については、まだ break文と continue文についての解説が残っています。
そちらについては、また別途記事にしたいと思います。

もう少し詳しいことは「while文の基本 (文法)」の記事でも解説しています。
興味がありましたら、そちらもぜひご参照ください。

次回は「手を動かして学ぶ Java入門 (break文)」になります。

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無限ループに注意

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