C言語 ループの練習問題7問｜for・while・do-whileを固める

この記事は、C言語ドリルの3本目として for / while（ループ）を練習する記事です。10回繰り返し処理の実装方法について身に着けます。

for / while / do-whileを7問の練習問題（基礎5問＋発展2問）で手を動かして固めるドリルです。解答と解説は各問題の「＋」を押すと開きます。まず自分で書いてみて、それから答え合わせをしてください。マイコンのプログラムは「電源が入っている間ずっと繰り返す」のが基本形なので、ループは組込みの心臓部になります。

＜自己紹介＞
筆者は現役の組込みエンジニアです。未経験向けのC言語練習問題を通じて最低限の言語知識を身につけ、最終的にはArduinoでマイコンプログラムを自作できるようになるのをゴールとして、このシリーズを作成しています。

このテーマの要点

ループを覚えると、「100個のデータを順に処理する」「終了の合図が来るまで動き続ける」といった、人間には面倒な仕事をプログラムに任せられるようになります。次の配列とはセットで使う相棒どうしです。

前提知識：for・while・do-while

C言語の繰り返しは3種類です。違いは「条件をいつ判定するか」と「回数が決まっているか」だけです。

① for（回数が決まっている繰り返し）

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d\n", i);   // 0,1,2,3,4 と5回
}

for は「①初期化 i = 0 → ②条件 i < 5 → ③更新 i++」の3点セットです。条件が真の間だけ { } を繰り返します。

② while（条件が続く間ずっと）

int i = 0;
while (i < 5) {
    printf("%d\n", i);
    i++;                 // これを忘れると無限ループ！
}

回数が決まっていない繰り返し（「終了の合図が来るまで」など）は while が向きます。条件を進める1行（i++）を自分で書くのを忘れないでください。

③ do-while（最低1回は実行する）

int i = 10;
do {
    printf("%d\n", i);   // 条件が偽でも、まず1回実行される
    i++;
} while (i < 5);

while との違いは判定のタイミングだけです。while は「判定してから実行」、do-while は「実行してから判定」。だから上の例は、i = 10 で条件が最初から偽でも、1回だけ表示されます。「まず1回動かして、結果を見て続けるか決める」場面で使います。

④ インクリメント・デクリメント演算子（前置と後置）

ループとセットでよく使う i++ は「iを1増やす」演算子です。1減らすのは i--。実は書く位置で動きが少し変わります。

「前置は先に増減、後置は後で増減」です。ただし for の更新部分では、前置でも後置でもループの動きは変わりません。単独で使う分には好みや開発現場のコーディングルールに従えば大丈夫です。差が出るのは代入と組み合わせたときだけなので、Q5で確かめます。
※私の体感としては殆どのプロジェクトでは後置を使用しているのでそちらに統一しておけばよいかと思います。

より正確な仕様は、cppreference（C言語リファレンス）で確認できます。

例題（for と while、それぞれ一緒に解く）

練習問題に入る前に、for と while で同じこと（1〜3の表示）を、答えを見ながら確認しましょう。書き方は違っても結果は同じです。

例題① for：1から3までを表示する。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    for (int i = 1; i <= 3; i++) {
        printf("%d ", i);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

実行結果：1 2 3　… for は「初期化 i=1・条件 i<=3・更新 i++」を1行にまとめて書きます。

例題② while：同じく1から3までを表示する。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int i = 1;
    while (i <= 3) {
        printf("%d ", i);
        i++;
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

実行結果：1 2 3　… while は「初期化」と「更新 i++」を自分でバラバラに書きます。i++ を忘れると無限ループになるので注意です。

解説：回数がはっきり決まっているなら for、条件が続く間だけ回すなら while が向いています。まずは同じ結果になることを確かめられれば十分です。ここからは自分の手で解いてみましょう。

練習問題（基礎5＋発展2）

基礎5問は必ず解いてください。発展2問は余力があればで大丈夫です。まず自分で書いてから、各問題の「＋ 解答・解説を見る」を開いて答え合わせをしましょう。

#include <stdio.h>

int main(void) {
    for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        printf("%d ", i);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

for (int i = 0; i < x; i++) {
    printf("実行回数：%d\n", i + 1);
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int x = 5;   // 答え：5
    for (int i = 0; i < x; i++) {
        printf("実行回数：%d\n", i + 1);
    }
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int sum = 0;
    int i = 1;
    while (i <= 10) {
        sum += i;   // sum = sum + i
        i++;
    }
    printf("%d\n", sum);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        if (i == 8) break;         // 8で終了
        if (i % 3 == 0) continue;  // 3の倍数は飛ばす
        printf("%d ", i);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int a = 1, b = 1;
    b = ++a;                            // 前置：先に増やしてから渡す
    printf("a=%d b=%d\n", a, b);        // a=2 b=2

    a = 1; b = 1;                       // リセット
    b = a++;                            // 後置：渡してから増やす
    printf("a=%d b=%d\n", a, b);        // a=2 b=1
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int i = 10;
    while (i < 5) {
        printf("hello (while)\n");   // 1回も実行されない
        i++;
    }

    i = 10;
    do {
        printf("hello (do-while)\n"); // 1回だけ実行される
        i++;
    } while (i < 5);
    return 0;
}

#include <stdio.h>

int main(void) {
    int secret = 7;   // 本来は乱数で作る（まずは固定でOK）
    int guess = 0;
    int win = 0;

    for (int i = 0; i < 3; i++) {        // 挑戦は3回まで
        printf("0-10の数を入力: ");
        scanf("%d", &guess);
        if (guess == secret) {
            win = 1;
            break;                        // 当たったら即終了
        }
        printf("miss\n");
    }

    if (win == 1) {
        printf("win\n");
    } else {
        printf("lose\n");
    }
    return 0;
}

例：実務で実際に書くコード

マイコンのプログラムには、あえて「終わり」を設けず電源が入っている間、無限に処理をし続けるメインループを設けて処理を書くことが多いです
⇒特定のカウントでいきなりプログラムが止まってしまうなんてことがあった大変なことになっちゃいますからね。

int main(void) {
    init_device();            // 最初に1回だけ初期化

    while (1) {               // 無限ループ：電源が切れるまで回り続ける
        int value = read_sensor();   // ①入力を読む
        int result = judge(value);   // ②判断する
        write_output(result);        // ③出力する
    }
}

• while (1) は条件がいつも真なので意図的な無限ループです。組込みではよくよくこのように無限ループを作成します。
• この無限ループの中で「入力→判断→出力」を延々と繰り返すのが、マイコン動作になります。
• 「10回だけ再試行する」「異常が出たら break で抜けて安全処理へ」のように、forやbreakも組み合わせます

私が車載の現場で扱う制御ソフトも、この無限ループを使用しています。決まった周期（たとえば10ミリ秒ごと）で同じ処理を回し続け、毎回センサーを読み、判断し、出力する。Q1〜Q7で練習した「回数を数える」「条件で抜ける」「フラグで覚える」は、そのままこのループの中身を書く技術になります。

最後につまずきポイントをおさらい

もう一つは意図しない無限ループです。while で「条件を進める1行（i++ など）」を書き忘れると、条件がずっと真のままで止まらなくなります。プログラムが固まったように見えたら、まずループの中でカウンタが進んでいるかを確認しましょう。while (1) のような意図した無限ループと違い、こちらは「抜けるつもりなのに抜けられない」のが問題です。

よくある質問（FAQ）

for と while、どっちを使えばいい？

回数が決まっているなら for、決まっていないなら while、が基本です。「5回」「配列の要素ぶん」なら for、「条件が成り立つ間ずっと」なら while が読みやすくなります。

do-while はいつ使う？

「まず1回実行してから、続けるか判定したい」ときです。発展Q6のとおり、whileと違って最低1回は必ず動きます。使う頻度は for / while より低いので、「そういう仲間がいる」と覚えておけば十分です。

無限ループはバグじゃないの？

書き忘れによる無限ループはバグですが、while (1) と意図して書く無限ループは正当な書き方です。組込みのメインループのように「止まらないことが正しい」プログラムで使います。大事なのは、意図があるかどうかです。

次に読む

繰り返しができるようになったら、次は「複数のデータをまとめて扱う」配列です。ループと配列は相性抜群で、セットで使います。

次のドリル（#4）C言語 配列の練習問題7問｜添字・2次元配列まで固める
前のドリル（#2）C言語 if文の練習問題7問｜switch・三項演算子まで固める
目次へ戻るC言語 基礎ドリル｜組込みに必要な8テーマの練習問題まとめ