この実験では、C++ で与えられた数が完全平方数であるかどうかを判定する方法を学びます。完全平方数とは、整数をそれ自身と掛け合わせた積として表すことができる数のことです。たとえば、1、4、9、16、25 はそれぞれ 1×1、2×2、3×3、4×4、5×5 と表すことができるため、完全平方数です。
標準ライブラリの sqrt() 関数を使用して数の平方根を計算し、それが完全平方数であるかどうかを判定する C++ プログラムを作成します。この実験では、関数、条件文、数学演算などの基本的な C++ プログラミング概念を紹介します。
このステップでは、新しい C++ ファイルを作成し、プログラムに必要なライブラリをインクルードします。
まず、プロジェクトディレクトリに main.cpp という名前の新しいファイルを作成しましょう。
project フォルダを右クリックし、「新しいファイル」を選択します。main.cpp と入力し、Enter キーを押します。次に、プログラムに必要なライブラリを追加しましょう。主に 2 つのライブラリが必要です。
iostream：このライブラリは入出力操作の機能を提供します。cmath：このライブラリには、使用する sqrt() 関数を含む数学関数が含まれています。main.cpp ファイルに以下のコードを追加します。
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
int main() {
cout << "\nWelcome to the Perfect Square Checker Program\n\n";
// We will add more code here in the next steps
return 0;
}このコードは以下のことを行います。
namespace std を使用して、標準ライブラリ関数の前に std:: を書かなくて済むようにします。main() 関数を作成します。Ctrl+S を押すか、メニューから「ファイル」>「保存」を選択してファイルを保存します。
ここでは、与えられた数が完全平方数であるかどうかを判定する関数を作成します。完全平方数とは、平方根が整数になる数のことです。例えば、16 は平方根が正確に 4 であるため、完全平方数です。
main.cpp ファイルの main() 関数の上に以下の関数を追加します。
bool isPerfectSquare(int number) {
// Calculate the square root of the number
double squareRoot = sqrt(number);
// Convert the square root to an integer
int intSquareRoot = static_cast<int>(squareRoot);
// A number is a perfect square if squaring its integer square root gives the original number
return (intSquareRoot * intSquareRoot == number);
}この関数の動作を理解しましょう。
number を受け取り、ブール値（true または false）を返します。cmath ライブラリの sqrt() 関数を使用して、入力された数の平方根を計算します。static_cast<int>() を使用して平方根を整数に変換します。これにより、小数部分が削除されます。true を返し、そうでなければ false を返します。例を挙げます。
ここまでの完全なコードは次のようになります。
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
bool isPerfectSquare(int number) {
// Calculate the square root of the number
double squareRoot = sqrt(number);
// Convert the square root to an integer
int intSquareRoot = static_cast<int>(squareRoot);
// A number is a perfect square if squaring its integer square root gives the original number
return (intSquareRoot * intSquareRoot == number);
}
int main() {
cout << "\nWelcome to the Perfect Square Checker Program\n\n";
// We will add more code here in the next step
return 0;
}次のステップに進む前に、ファイルを保存してください。
ここでは、main() 関数を拡張して以下のことを行うようにします。
isPerfectSquare() 関数を使って、入力された数が完全平方数かどうかをチェックするmain() 関数を以下のコードで更新します。
int main() {
cout << "\nWelcome to the Perfect Square Checker Program\n\n";
int userNumber;
// Prompt the user to enter a number
cout << "Please enter a positive integer: ";
cin >> userNumber;
// Check if the entered number is a perfect square
if (isPerfectSquare(userNumber)) {
int squareRoot = static_cast<int>(sqrt(userNumber));
cout << "\nThe number " << userNumber << " is a perfect square!" << endl;
cout << "It is equal to " << squareRoot << " × " << squareRoot << endl;
} else {
cout << "\nThe number " << userNumber << " is not a perfect square." << endl;
}
cout << "\nThank you for using the Perfect Square Checker Program!\n" << endl;
return 0;
}このコードが何を行っているかを理解しましょう。
userNumber を宣言します。cout を使ってユーザーに正の整数の入力を促します。cin を使ってユーザーの入力を読み取り、userNumber に格納します。userNumber を引数として isPerfectSquare() 関数を呼び出します。squareRoot に格納します。main() 関数から戻ります。これで、完成したプログラムは次のようになります。
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
bool isPerfectSquare(int number) {
// Calculate the square root of the number
double squareRoot = sqrt(number);
// Convert the square root to an integer
int intSquareRoot = static_cast<int>(squareRoot);
// A number is a perfect square if squaring its integer square root gives the original number
return (intSquareRoot * intSquareRoot == number);
}
int main() {
cout << "\nWelcome to the Perfect Square Checker Program\n\n";
int userNumber;
// Prompt the user to enter a number
cout << "Please enter a positive integer: ";
cin >> userNumber;
// Check if the entered number is a perfect square
if (isPerfectSquare(userNumber)) {
int squareRoot = static_cast<int>(sqrt(userNumber));
cout << "\nThe number " << userNumber << " is a perfect square!" << endl;
cout << "It is equal to " << squareRoot << " × " << squareRoot << endl;
} else {
cout << "\nThe number " << userNumber << " is not a perfect square." << endl;
}
cout << "\nThank you for using the Perfect Square Checker Program!\n" << endl;
return 0;
}次のステップに進む前に、ファイルを保存してください。
これで C++ プログラムが完成したので、コンパイルして実行しましょう。コンパイルとは、人間が読めるコードをコンピュータが実行できるプログラムに変換する作業です。
メニューの「Terminal」をクリックし、「New Terminal」を選択して WebIDE のターミナルを開きます。
ターミナルで、プロジェクトディレクトリに移動します。
cd ~/projectg++ コンパイラを使ってプログラムをコンパイルします。
g++ main.cpp -o perfect_square_checkerこのコマンドはコンパイラに以下のことを指示します。
main.cpp を読み込むperfect_square_checker という名前の実行可能ファイルにコンパイルするコンパイルが成功すると、何も出力されません。エラーがある場合は、エラーメッセージを読み、コードの問題を修正してから再度コンパイルを試みてください。
プログラムが正常にコンパイルされたら、以下のコマンドで実行します。
./perfect_square_checkerプログラムが起動し、正の整数の入力を求めるメッセージが表示されます。
プログラムが正しく動作することを確認するために、様々な入力でテストしましょう。
入力を求められたら 16 を入力します。以下のような出力が表示されるはずです。
Please enter a positive integer: 16
The number 16 is a perfect square!
It is equal to 4 × 4
Thank you for using the Perfect Square Checker Program!プログラムを再度実行し、入力を求められたら 10 を入力します。以下のような出力が表示されるはずです。
Please enter a positive integer: 10
The number 10 is not a perfect square.
Thank you for using the Perfect Square Checker Program!プログラムを再度実行し、入力を求められたら 25 を入力します。以下のような出力が表示されるはずです。
Please enter a positive integer: 25
The number 25 is a perfect square!
It is equal to 5 × 5
Thank you for using the Perfect Square Checker Program!様々な入力でテストすることで、プログラムが完全平方数と非完全平方数を正しく識別できることを確認できます。
おめでとうございます！数が完全平方数かどうかを判定する C++ プログラムを成功させました。
この実験では、数が完全平方数かどうかを判定する C++ プログラムを成功させました。ここで、達成したことを振り返ってみましょう。
C++ プログラムに必要なライブラリを含める方法を学びました。
iostreamsqrt() のような数学関数に cmath数学的なアプローチを用いて数が完全平方数かどうかを判定する isPerfectSquare() 関数を実装しました。
main() 関数にユーザーフレンドリーなインターフェースを作成しました。
isPerfectSquare() 関数を使って数が完全平方数かどうかをチェックする様々な入力でプログラムをコンパイルしてテストし、その機能を検証しました。
この実験を通じて、いくつかの重要な C++ プログラミング概念に関する実践的な経験を積みました。
このプログラムは、以下のような機能を追加することでさらに拡張できます。
これらの基本概念をさらに練習し、拡張することで、より複雑な問題に適用できる強力な C++ プログラミングスキルを身につけることができます。
