99年度計算機プログラミングI(植田)試験問題

１．以下のプログラムと説明を読んで、プログラムに誤りがあればその誤りを指摘した上で、説明に書かれたとおりのことをするように修正しなさい。なお、誤りがあるとは限らないし、ある場合でも一つとは限らない。但し、KeyboardInputクラスのinputDoubleメソッドは授業で使用したものと同じものが正しく定義されているものとする。(10×2＝20点)
(編注:KeyboardInput.inputDouble()はDouble.parseDouble(bf.readLine())とか(new Double(bf.readLine())).doubleValue()と同じである。また、IOExceptionなどの例外はスローしない。)
(1)

class Swap{
	public static void main(String[] args){
		double a, b;
		
		a = KeyboardInput.inputDouble();
		b = KeyboardInput.inputDouble();
		if ( a > b ) {
			b = a;
			a = b;
		}
		System.out.println("a = "+ a);
		System.out.println("b = "+ b);
	}
}

説明:変数aとbの値(double型)をキーボードから入力し、もし変数aの値が変数bの値よりも大きければ両者を入れ替えて(そうでなければ入れ替えずに)、変数aとbの値をディスプレイに表示する。

解答
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交換の部分が間違い
例えばaに3、bに1が入っていたとすると、
b=a実行後、a:3,b:3
a=b実行後、a:3,b:3
となってしまい共に3になってしまう。これを防ぐには新たに変数cを定義し、
c=a;
a=b;
b=c;
とすれば良い。

解答例:
値の交換が正しく行われておらず、a＞bのときにa､bの値が共に元のaの値になってしまうので誤り。
(わかりやすさのため修正箇所だけでなくプログラム全体を掲載する)
class Swap{
	public static void main(String[] args){
		double a, b, c;
		
		a = KeyboardInput.inputDouble();
		b = KeyboardInput.inputDouble();
		if ( a > b ) {
			c = a;
			a = b;
			b = c;
		}
		System.out.println("a = "+ a);
		System.out.println("b = "+ b);
	}
}

(2)

class Person{
	String name;
	int age;
	int id = 1;
	Person(String n,int a) {
		setPerson(n, a);
	}
	void setPerson(String n, int a) {
		name = n;
		age = a;
		id++;
	}
	public static void main(String[] args){
		Person person1 = new Person("Sato", 33);
		System.out.println("person1 の id番号 = " + person1.id);
		System.out.println("person1 の 名前 = " + person1.name);
		System.out.println("person1 の 年齢 = " + person1.age);
		Person person2 = new Person("Kimura", 50);
		System.out.println("person2 の id番号 = " + person2.id);
		System.out.println("person2 の 名前 = " + person2.name);
		System.out.println("person2 の 年齢 = " + person2.age);
	}
}

説明：名前を表すnameフィールド,年齢を表すageフィールド,ID番号を表すidフィールドをもつPerson型のクラスを定義する。そのコンストラクタPersonも定義する。インスタンスを生成するたびにnameフィールドとageフィールドへ値を代入すると同時に、インスタンスの生成順に1,2,3,… というように,idフィールドへID番号も代入する。

解答
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ちょっとわかりにくいが、idはstaticな変数ではないので、person1,person2の変数idはnew Personが実行されたときに1に初期化され、1,2,3…のようにnew Personが実行されるたびに増えていくと言うことは起こりえない。かといってidをstaticにしただけでは不十分で、今度はperson2が呼ばれたときにperson1のidも変化するという事態が発生してしまい、ID番号としての役割を果たすことができない。やはり新たに静的変数numを増やしてその値をidに代入するというのが好ましい。

解答例:
idが静的変数ではなくインスタンス変数であるので、new Personが実行されるたびにidが1に初期化され、結果person1もperson2もID番号2と表示されるので誤り。

class Person{
	String name;
	int age;
	int id;
	static int num = 1;
	
	Person(String n,int a) {
		setPerson(n, a);
	}
	void setPerson(String n, int a) {
		name = n;
		age = a;
		id = num;
		num++;
	}
	public static void main(String[] args){
		Person person1 = new Person("Sato", 33);
		System.out.println("person1 の id番号 = " + person1.id);
		System.out.println("person1 の 名前 = " + person1.name);
		System.out.println("person1 の 年齢 = " + person1.age);
		Person person2 = new Person("Kimura", 50);
		System.out.println("person2 の id番号 = " + person2.id);
		System.out.println("person2 の 名前 = " + person2.name);
		System.out.println("person2 の 年齢 = " + person2.age);
	}
}

２．以下のプログラムはnの階乗を求めるプログラムである。(但し、キーボード入力される数numは0以上だとする)。このプログラムのうち、再帰計算を用いて書かれているメソッドのみを、再帰計算を用いないものに書き改めなさい。なお、KeyboardInputクラスのinputIntメソッドは授業で使用したものと同じものが正しく定義されているものとする。(15点)

public class Factorial {
	static int num;
	
	public static int factorial(int n){
		if(n==0)
			return 1;
		else
			return (n * factorial(n - 1));
	}
	
	public static void main(String] args){
		System.out.print("Enter a number: ");
		num = KeyboardInput.inputInt();
		System.out.println("The Factorial: " + factorial(num));
	}
}

３．貴方が友達と数当てゲームをするとしよう。数当てゲームとは「１からｎまでの整数のうち友達が最初に考えた整数を当てる」ゲームのことである(もちろん友達は、ゲームの最中に考えを変えないものとする)。貴方が１からｎまでの整数の任意の１つを当てずっぽうで言うと、その言った数字が友達の考えていた数字と同じである(正解)かそうでないか(不正解)かをその友達は答える。これを正解にたどり着くまで繰り返す。このとき以下の質問に答えなさい。

(1)貴方はランダムに数字を言っても混乱すると思い、１から順に整数を言っていくことにした。このとき正解にたどり着くまでの平均回数(貴方が数字を言う回数の平均)を計算しなさい(5点)

(2)上の方法だと時間がかかるので、友達は単に正解か不正解かを教えるだけでなく、貴方が言った数字が自分が考えている数字よりも、(1)大きいか(2)小さいか(3)同じ(つまり正解)か、のいずれかを偽りなく教えることにした。友達が教えてくれるこの情報を効率的に使った場合(つまり、友達の情報を用いて正しく正解の候補を絞り込んでいった場合)、正解にたどり着くまでの平均回数（貴方が数字を言う回数の平均）を計算しなさい。(10点)

解答
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(1)
解答：
正解の数をｍとすると、それを見つけるまでｍ回かかる。また正解がｍである確率は1/nだから、平均回数は(1+2+…+n)/n=(1+n)/2となる。
(2)
解答：
授業の演習9-4にもあったが、これはバイナリサーチで探す方法が最も早い。
毎回、相手に検索範囲の中間の値を聞き、正しくない場合にはそれより大きいか小さいかを聞くことで次の検索範囲を半分に縮めることができる。この範囲が1になれば必ずそれが正解なので、
最初:検索範囲 n
1回目:検索範囲 n/2
2回目:検索範囲 n/(2^2) (注：n^mはnのm乗を表す。
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p回目:検索範囲 n/(2^p) = 1
これを整理するとp=log2 nとなる。なお、これは正確な値ではありませんが、おそらく授業やこの問題の目的から考えてもこれで十分ではないかと思います。間違ってたらごめんなさい。

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