演習 - for 反復ループを作成して構成する

14 分

表面上、 for ステートメントは、コードブロックを反復処理し、コードの実行フローを変更できるもう 1 つの反復ステートメントです。ただし、それぞれの動作を確認したら、各イテレーションステートメントの微妙な違いと、それらを使用するタイミングをより適切に特定できます。

`for`ステートメントとは

for ステートメントは、特定の回数だけコードブロックを反復処理します。このレベルの制御により、他の反復ステートメント間で for ステートメントが一意になります。 foreach ステートメントは、配列やコレクションなどの一連のデータ内の項目ごとに、コードブロックを 1 回反復処理します。 while ステートメントは、条件が満たされるまでコードブロックを反復処理します。

さらに、 for ステートメントを使用すると、イテレーションの条件を公開することで、イテレーションのプロセスをより詳細に制御できます。

この演習では、 for ステートメントを使用して、イテレーションの事前条件、完了条件、イテレーションパターンなどを制御する方法を学習します。また、 for ステートメントの一般的なユースケースについても学習します。

それでは、コーディング環境を準備し、 for ステートメントを実装するコードサンプルの調査を開始しましょう。

コーディング環境を準備する

このモジュールには、デモコードをビルドして実行するプロセスをガイドする実践的なアクティビティが含まれています。開発環境として Visual Studio Code を使用して、これらのアクティビティを完了することをお勧めします。これらのアクティビティに Visual Studio Code を使用すると、世界中のプロフェッショナルが使用する開発環境でコードの記述と実行をより快適に行うことができます。

Visual Studio Code を開きます。

Visual Studio Code は、Windows の [スタート] メニュー (別の OS の場合は同等のリソース) を使用して開くことができます。
Visual Studio Code の [ファイル] メニューで、[フォルダーを開く] を選択します。
[ フォルダーを開く] ダイアログで、Windows デスクトップフォルダーに移動します。

コードプロジェクトを保持するフォルダーの場所が別にある場合は、代わりにそのフォルダーの場所を使用できます。このトレーニングでは、見つけやすく覚えやすい場所を用意することが重要です。
[フォルダーを開く] ダイアログで、[フォルダーの選択] を選びます。

作成者を信頼するかどうかを確認するセキュリティダイアログが表示された場合は、[ はい] を選択します。
Visual Studio Code の [ターミナル] メニューで、[新しいターミナル] を選択します。

[ターミナル] パネルのコマンドプロンプトに、現在のフォルダーのフォルダーパスが表示されることを確認します。例えば次が挙げられます。
```
C:\Users\someuser\Desktop>
```
注

サンドボックスやホスト環境ではなく、自分の PC で作業しており、この C# シリーズの他の Microsoft Learn モジュールを完了している場合は、コードサンプル用のプロジェクトフォルダーが既に作成されている可能性があります。その場合は、[TestProject] フォルダーにコンソールアプリケーションを作成する次の手順をスキップできます。
ターミナルコマンドプロンプトで、指定したフォルダーに新しいコンソールアプリケーションを作成するには、次のプロンプトを入力します。
```
dotnet new console -o ./CsharpProjects/TestProject
```
この .NET CLI コマンドでは、.NET プログラムテンプレートを使用して、指定したフォルダーの場所に新しい C# コンソールアプリケーションプロジェクトを作成します。このコマンドでは、CsharpProjects および TestProject フォルダーが自動的に作成され、.csproj ファイルの名前として TestProject が使用されます。

ファイルが既に存在することを示すメッセージが表示される場合は、次の手順に進みます。既存のプロジェクトファイルを再利用します。
エクスプローラービューで、 CsharpProjects フォルダーを 展開します。

TestProject フォルダーと、Program.cs という名前の C# プログラムファイルと TestProject.csproj という名前の C# プロジェクトファイルの 2 つのファイルが表示されます。
Visual Studio Code の [ファイル] メニューで、[フォルダーを開く] を選択します。
[ フォルダーを開く ] ダイアログで、 CsharpProjects フォルダーを選択し、[フォルダーの選択] を 選択します。
エクスプローラービューで、TestProject フォルダーを展開し、 Program.csを選択します。
既存のコード行を削除します。

この C# コンソールプロジェクトを使用して、このモジュール中のコードサンプルを作成、ビルド、および実行します。
[ターミナル] パネルを閉じます。

基本的な for ステートメントを記述する

Visual Studio Code が開いていて、[エディター] パネルに Program.cs が表示されていることを確かめます。

注

Program.cs は空になっているはずです。それがそうでない場合は、すべてのコード行を選択して削除します。
Visual Studio Code エディターに次のコードを入力します。
```
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    Console.WriteLine(i);
}
```
このコードは、コードブロックを 10 回ループし、forの現在の値を出力する単純なi ステートメントを示します。
Visual Studio Code の [ファイル] メニューで、[保存] を選択します。

コードをビルドまたは実行する前に、Program.cs ファイルを保存する必要があります。
[エクスプローラー] パネルで、TestProject フォルダーの場所にあるターミナルを開くには、[ TestProject] を右クリックし、[ 統合ターミナルで開く] を選択します。

[ターミナル] パネルが開きます。ターミナルには、そのターミナルが TestProject フォルダーの場所で開いていることを示すコマンドプロンプトが含まれているはずです。
ターミナルコマンドプロンプトで、コードを実行するには、「 dotnet run 」と入力し、Enter キーを押します。

注

"実行するプロジェクトが見つかりませんでした" というメッセージが表示された場合は、ターミナルのコマンドプロンプトに、予期されている TestProject フォルダーの場所が表示されていることを確かめます。例: C:\Users\someuser\Desktop\csharpprojects\TestProject>

次の出力が表示されます。
```
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
```
for ステートメントの 6 つの部分を特定するには、1 分かかります。

forステートメントには、次の 6 つの部分が含まれています。
1. for キーワード。
2. for のイテレーション条件を定義する括弧のセット。かっこには、ステートメントの末尾演算子 (セミコロン) で区切られた 3 つの異なる部分が含まれています。
3. 最初の部分では、反復子変数を定義して初期化します。この例では、int i = 0 です。このセクションは初期化子と呼ばれます。
4. 2 番目の部分では、完了条件を定義します。この例では、i < 10 です。つまり、forがi未満の場合、ランタイムは引き続き 10 ステートメントの下のコードブロック内のコードを反復処理します。 iが10と等しくなると、ランタイムは for ステートメントのコードブロックの実行を停止します。ドキュメントでは、このセクションを条件として参照 します。
5. 3 番目の部分では、各イテレーションの後に実行するアクションを定義します。この場合、各イテレーションの後、 i++ は i の値を 1 ずつインクリメントします。このドキュメントでは、このセクションを反復子として参照 します。
6. 最後は、コードブロックです。コードブロックには、イテレーションごとに実行されるコードが含まれています。 iの値がコードブロック内で参照されていることに注意してください。ドキュメントでは、このセクションを本文として参照 します。
変数の名前付けの規則を考えると、 i が現在のイテレーションを保持する変数の有効な名前かどうか疑問に思うかもしれません。この場合、 i は最も有効であると見なされます。その他の一般的な選択肢は、 x と counterです。 j名は、forを使用する外部iステートメントがあり、内部forステートメントの反復変数を作成する必要がある場合にも使用されます。

注

3 つのセクション (初期化子、条件、反復子) はすべて省略可能です。ただし、実際には、通常、3 つのセクションがすべて使用されます。

反復条件を変更する

最初に述べたように、 for ステートメントには、反復ステートメントの中で 2 つの固有の特性があります。

for ステートメントは、コードブロックを事前に反復処理する必要がある回数がわかっている場合に使用する必要があります。
for ステートメントを使用すると、各イテレーションの処理方法を制御できます。

コードブロックを反復処理する必要があるが、カウントアップするのではなく、カウントダウンする必要がある場合はどうでしょうか。

Visual Studio Code エディターを使用して、次のようにコードを更新します。
```
for (int i = 10; i >= 0; i--)
{
    Console.WriteLine(i);
}
```
更新されたコードを確認するには、少し時間がかかります。

for ステートメントの 3 つの部分を変更することで、その動作を変更します。
- 反復変数を 10 に初期化します。
- forがi未満の場合は、0ステートメントを終了するように完了条件を変更します。
- 反復処理を完了するたびに、反復子のパターンを変更して、1からiを減算します。
コードファイルを保存してから、Visual Studio Code を使ってコードを実行してください。

[ターミナル] のコマンドプロンプトから「dotnet run」と入力して、コードを実行します。
出力が変更されていることに注意してください。

コードを実行すると、次の出力が表示されます。
```
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
```

反復子のパターンを試す

反復子変数内の特定の値を超えてスキップする場合はどうすればよいでしょうか。

Visual Studio Code エディターを使用して、次のようにコードを更新します。
```
for (int i = 0; i < 10; i += 3)
{
    Console.WriteLine(i);
}
```
更新されたコードを確認するには、少し時間がかかります。

1によって反復子変数の値をインクリメントまたはデクリメントするのではなく、i += 3を使用して、各反復処理の後に 2 つの値をスキップします。
コードファイルを保存してから、Visual Studio Code を使ってコードを実行してください。

[ターミナル] のコマンドプロンプトから「dotnet run」と入力して、コードを実行します。
出力がどのように変化したかに注目してください。

コードを実行すると、次の出力が表示されます。
```
0
3
6
9
```
確かに、このようなことを頻繁には行いませんが、必要なときにはイテレーションを非常に細かく制御できるということを理解していただけると幸いです。

break キーワードを使用して反復ステートメントを中断する

何らかの条件に基づいて反復ステートメントを途中で終了する必要がある場合はどうなりますか? break キーワードを使用できます。

Visual Studio Code エディターを使用して、次のようにコードを更新します。
```
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    Console.WriteLine(i);
    if (i == 7) break;
}
```
更新されたコードで break キーワードの使用を確認するには、少し時間がかかります。

最初に、モジュール「C# で switch-case コンストラクトを使用してコードのフローを分岐する」で break キーワードを確認しました。結局のところ、 break キーワードを使用して、反復ステートメントを終了することもできます。
コードファイルを保存してから、Visual Studio Code を使ってコードを実行してください。

[ターミナル] のコマンドプロンプトから「dotnet run」と入力して、コードを実行します。
出力がどのように変化したかに注目してください。

コードを実行すると、次の出力が表示されます。
```
0
1
2
3
4
5
6
7
```

配列の各要素をループ処理する

for ステートメントの一般的な使用法は、特に反復処理の実行方法を制御する必要がある場合に、要素の配列を反復処理することです。 foreachは配列のすべての要素を反復処理しますが、forステートメントを調整して、より多くのカスタマイズを提供できます。

Visual Studio Code エディターを使用して、次のようにコードを更新します。

string[] names = { "Alex", "Eddie", "David", "Michael" };
for (int i = names.Length - 1; i >= 0; i--)
{
    Console.WriteLine(names[i]);
}

更新されたコードを確認するには、少し時間がかかります。

まず、4 つの名前を含む names という名前の文字列配列がインスタンス化されていることに注目してください。

次に、 Array.Length プロパティを使用して配列内の要素の数を取得し、この値を使用して反復子変数 (int i = names.Length - 1) を初期化していることに注意してください。配列要素のインデックス番号が 0 から始まる (4 つの要素のインデックス番号は 0 から 3) ため、値から 1 を減算します。

最後に、 foreach ステートメントでは実行できない配列を後方に反復処理することを選択したことに注目してください。コードブロック内の反復変数の値を使用して、配列要素のインデックス番号 (names[i]) を指定します。
コードファイルを保存してから、Visual Studio Code を使ってコードを実行してください。

[ターミナル] のコマンドプロンプトから「dotnet run」と入力して、コードを実行します。
配列要素が (意図したとおりに) 逆の順序で一覧表示されていることに注意してください。

コードを実行すると、次の出力が表示されます。
```
Michael
David
Eddie
Alex
```
注

次のように for ステートメントを構築することで、配列要素を反復処理できました: for (int i = 0; i < names.Length; i++)。

foreach ステートメントの制限を調べる

foreachイテレーション中に配列内の値を更新する場合はどうしますか?

Visual Studio Code エディターを使用して、次のようにコードを更新します。

string[] names = { "Alex", "Eddie", "David", "Michael" };
foreach (var name in names)
{
    // Can't do this:
    if (name == "David") name = "Sammy";
}

コードファイルを保存してから、Visual Studio Code を使ってコードを実行してください。

[ターミナル] のコマンドプロンプトから「dotnet run」と入力して、コードを実行します。
表示されるエラーメッセージに注目してください。

このコードをコンパイルして実行しようとすると、例外が表示されます。
```
Cannot assign to name because it is a 'foreach iteration variable'
```
つまり、name イテレーションの内部実装の一部であるため、foreachの値を再割り当てすることはできません。

for ステートメントを使用して foreach ステートメントの制限を克服する

for ステートメントを使用して、反復処理コードブロック内の配列の内容を変更してみましょう。

Visual Studio Code エディターを使用して、次のようにコードを更新します。

string[] names = { "Alex", "Eddie", "David", "Michael" };
for (int i = 0; i < names.Length; i++)
    if (names[i] == "David") names[i] = "Sammy";

foreach (var name in names) Console.WriteLine(name);

更新されたコードを確認するには、少し時間がかかります。

コードブロックから 1 行のコードのみを含む中かっこを削除したことに注目してください。このリビジョンでは、「C# のコードブロックを使用して変数スコープとロジックを制御する」モジュールで説明したのと同じ手法を使用します。多くの開発者は、このスタイルを読むのが難しいと思います。他の開発者は、この省略されたスタイルを好みます。これは、より簡潔でより表現的に書くのに役立つからです。このコードが読みにくい場合や、このスタイルを好まない場合には、コードブロック内でいつでも中かっこを使用できるので安心してください。必要な場合は、エディターパネルのコードを次のコードで更新します。
```
string[] names = { "Alex", "Eddie", "David", "Michael" };

for (int i = 0; i < names.Length; i++)
{
    if (names[i] == "David")
    {
        names[i] = "Sammy";
    }
}

foreach (var name in names)
{
    Console.WriteLine(name);
}
```
コードファイルを保存してから、Visual Studio Code を使ってコードを実行してください。

[ターミナル] のコマンドプロンプトから「dotnet run」と入力して、コードを実行します。
コードがエラーなしで実行され、目的の出力が生成されます。

コードを実行すると、次の出力が表示されます。
```
Alex
Eddie
Sammy
Michael
```
配列は反復ステートメントの実装の直接の一部ではないので、配列内の値を変更できます。

まとめ

このユニットのポイントをいくつか次に示します。

forイテレーションステートメントを使用すると、特定の回数だけコードブロックを反復処理できます。
forイテレーションステートメントを使用すると、かっこ内の 3 つの条件 (初期化子、条件、反復子) を変更することで、イテレーションのメカニズムのあらゆる側面を制御できます。
配列内の各項目を反復処理する方法を制御する必要がある場合は、 for ステートメントを使用するのが一般的です。
コードブロックにコード行が 1 行しかない場合は、必要に応じて中かっこと空白を削除できます。

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