【C言語】switch文を利用して、正の整数だけを判別したい

Question

前提・実現したいこと

switch文だけ利用して、入力した正の整数に対して0以上10未満、10以上20未満、20以上30未満、30以上を判別して知らせるコードを書いたのですが、これに負の整数を入力したときにエラーメッセージ（「正の整数を入力してください」）が表示されるようにしたいです。

自分で下記の様に書いては見たのですが、どうやってもswitch文の中にif文を書かないと、負の整数が入力された場合に対応できません。
switch文だけを利用して書くことは不可能でしょうか？また他に効率の良い方法などがあればご教示くださいm(_ _;)m

該当のソースコード

#include <stdio.h>
int main(void){
    int a;
    printf("0以上の整数を入力して下さい：\n");
    scanf("%d", &a);
    
    
    
    switch(a / 10) {
        case 0:
            if(a < 0) {
                printf("正の整数を入力してください\n");
            }
            else {
                printf("%dは0以上10未満.\n", a);
            }
                break;
        case 1:
            if(a < 0) {
                 printf("正の整数を入力してください\n");
            }
            else {
            printf("%dは10以上20未満.\n", a);
            }
            break;
        case 2:
            if(a < 0) {
                 printf("正の整数を入力してください\n");
            }
            else {
            printf("%dは20以上30未満.\n", a);
            }
            break;
        default :
            if(a < 0) {
                 printf("正の整数を入力してください\n");
            }
            else {
                printf("%dは30以上です\n", a);
            }
            break;
    }
    
    return 0;
}

Comments

[jimbe]

if 文以外は使ってよいのでしょうか.

[dodox86]

どう考えてももともとの条件分岐がif文案件なのですが、（例えば勉強のために）あくまでswitch文で実現されたいのでしょうか。

[aizaku_san]

そうです。私が使用しているC言語テキスト（大学から配布されたものです）の演習問題なのですが、「swtch文を利用して」と書かれているのでswitch文だけで書いたほうがいいのかと思いまして……

[jimbe]

「〇〇を利用して」は「〇〇以外は使ってはいけない」と同等では無いと思いますが...講師次第でしょうか.

Answer 1

あくまでも switch 文での分岐を使うという前提を崩さずに負数に対応するとすればこのような方法が取れます。 与えられた整数が負数であった場合に事前に -1 というひとつの値に置き換えています。

#include <stdio.h>

int main(void){
  int a;

  printf("0以上の整数を入力して下さい：\n");
  scanf("%d", &a);

  switch(a<0 ? -1 : a/10) {
  case -1:
    printf("正の整数を入力してください\n");
    break;
  case 0:
    printf("%dは0以上10未満.\n", a);
    break;
  case 1:
    printf("%dは10以上20未満.\n", a);
    break;
  case 2:
    printf("%dは20以上30未満.\n", a);
    break;
  default :
    printf("%dは30以上です\n", a);
    break;
  }

  return 0;
}

switch を使わずに同等の処理を書くとすれば、常識的には以下のようになると思います。

#include <stdio.h>
#define upper_limit 30

int main(void){
  int a;

  printf("0以上の整数を入力して下さい：\n");
  scanf("%d", &a);

  if(a<0) printf("正の整数を入力してください\n");
  else if(a>=upper_limit) printf("%dは%d以上です\n", a, upper_limit);
  else printf("%dは%d以上%d未満.\n", a, a/10*10, a/10*10+10);

  return 0;
}

想定する上限が 30 よりも多くなったときにどんどん分岐を追加しなくても upper_limit の定義をいじるだけで済みますし、何より短いです。

プログラムを書く上では条件に対して個別対応するのではなくなるべく一般化するのが好ましく、 switch の分岐で対応するのが妥当であるような場面はそれほど頻出するわけではありません。 もちろん練習であるのならば様々な文法に積極的に習熟するのは良いことですが、質問で提示されている題材だと switch の活用にはあまり適していないと思います。

Comments

[aizaku_san]

なるほど。事前に置き換えることでそのあとのcaseで指定できるのですね。
回答ありがとうございます。

Answer 2

ちょっと別の方向から・・・
問題点：最初に空白が有る場合は、負数の判定が出来ない等。
・・・解決方法は有りますが題意ではないと思いますので＾＾：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    char str[100];

    fgets(str, sizeof str, stdin);

    switch (str[0]) {
        case '-':
            printf("正の整数を入力してください\n");
            return 1;
        default: ;
    }

    int a = (int)strtol(str, NULL, 10);

    switch (a / 10) {
        case 0:
            printf("%dは0以上10未満.\n", a);
            break;
        case 1:
            printf("%dは10以上20未満.\n", a);
            break;
        case 2:
            printf("%dは20以上30未満.\n", a);
            break;
        case 3:
            printf("%dは30以上です\n", a);
            break;
        default:
            return 1;
    }

    return 0;
}

結果

usr ~/Project/test % ./a.out
-5
正の整数を入力してください
usr ~/Project/test % ./a.out
5
5は0以上10未満.
usr ~/Project/test % ./a.out
25
25は20以上30未満.

Comments

[aizaku_san]

これは「-」が入力されたら、その時点でエラーメッセージが表示されるということでしょうか？
回答ありがとうございます。

Answer 3

※switch文縛りの問題なのかもしれませんが、回答を書いてしまったので一応投稿します。

勉強のため、あえてswitchのみを使って実現したい、と言うご要望なのかもしれませんが、C言語におけるswitch文は、条件を単一の整数値として判定するものであり、範囲ではないので、このような問題に適用するのはやはり無理があると思います。一般的にはif文での条件判断になるでしょう。

#include <stdio.h>

int main(void) {
	int a;
	printf("0以上の整数を入力して下さい：\n");
	scanf("%d", &a);

	if (a >= 30) {
		printf("%dは30以上です\n", a);
	} else if (a >= 20) {
		printf("%dは20以上30未満.\n", a);
	} else if (a >= 10) {
		printf("%dは10以上20未満.\n", a);
	} else if (a >= 0) {
		printf("%dは0以上10未満.\n", a);
	}  else {
		printf("正の整数を入力してください\n");
	}

	return 0;
}

こちらの方が解法とプログラマーの意図を直接反映していますし、シンプルかつ効率的だと思います。

Comments

[aizaku_san]

そうですね、確かにif文を利用したほうがシンプルにかけますね……
回答ありがとうございます。

Answer 4

条件演算子(?:)を使用可でしたら, a<0?1:0 で 0未満=1,0以上=0 が得られます.
使用不可でしたら, ビット演算 a>>sizeof(int)*8-1&1 でも同じ値が得られます.

Comments

[aizaku_san]

条件演算子！
まだ未学習の範囲でしたので知らなかったのですが、このようなものがあるんですね！
回答ありがとうございます。

[kazuma-s]

a < 0 だけで、0未満=1、0以上=0 が得られます。

[jimbe]

成立時は !0 だったと思いますが...

[kazuma-s]

!0 は 1 です。

C11(ISO/IEC 9899:2011) の最終ドラフトN1570
6.5.8 Relational operators
Syntax
　　relational-expression:
　　　　shift-expression
　　　　relational-expression < shift-expression
　　　　relational-expression > shift-expression
　　　　relational-expression <= shift-expression
　　　　relational-expression >= shift-expression
Constraints
One of the following shall hold:
-- both operands have real type; or
-- both operands are pointers to qualified or unqualified
versions of compatible object types.
Semantics
If both of the operands have arithmetic type, the usual
arithmetic conversions are performed.
...
Each of the operators < (less than), > (greater than),
<= (less than or equal to), and >= (greater than or equal to)
shall yield 1 if the specified relation is true and 0 if it is
false. The result has type int.

最後の部分は JIS X3010:2003(ISO/IEC 9899:1999) では、次の通り。

<（小さい），>（大きい），<=（以下）及び>=（以上）の各演算子は，
指定された関係が真の場合は 1を，偽の場合は 0 を返す。
その結果は，型 int をもつ。

[jimbe]

なるほど, ありがとうございます.

[Zuishin]

確かに論理演算の結果は 1 になりますが、そこはコンパイラの最適化に任せて論理演算と算術演算を混ぜない方が好ましいと思います。モダンな言語では混ぜにくいようになっています。少なくとも、混ぜない回答に対してその突っ込みは不要だと思います。