【factpercom.cのソースコード】
/*
* 階乗・順列・組み合わせを計算するプログラム
* factpercom.c
*
* 階乗: factorial、順列: permutation、組み合わせ: combination
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h> /* strlen, strcat */
#include <ctype.h> /* isdigit */
#include <time.h>
#define BUF_SIZE 256
#define MAX_VALUE 9223372036854775807ULL /* unsigned long long int の最大値 */
/*
* 自作のbool型の定義
*/
typedef enum {
false,
true
} bool;
/*
* 各分岐処理のラベル付け
*/
enum {
do_end, /* 0: プログラムの終了 */
fact, /* 1: 階乗 */
perm, /* 2: 順列 */
comb, /* 3: 組み合わせ */
};
/*
* ユーザー定義関数の関数原型宣言
*/
void initialize(void);
void main_menu(void);
void print_title(void);
void input(void);
void fact_input(void);
bool is_valid_integer(char buf[]);
void perm_input(void);
void comb_input(void);
void calc(void);
unsigned long long int factorial(int n);
bool is_overflow(unsigned long long int value);
void comma_sep(char *sp, unsigned long long int n);
unsigned long long int permutation(int n, int r);
unsigned long long int combination(int n, int r);
void output(void);
void output_result(void);
void switch_output(unsigned long long int value);
void foutput_result(unsigned long long int ans);
void gen_filename(char filename[]);
void fswitch_output(FILE *fp, unsigned long long int value);
bool retry(void);
/*
* グローバル変数
*/
bool is_first_output = true;
char strans[BUF_SIZE], filename[BUF_SIZE];
int proc_num, n, r;
unsigned long long int ans;
/*
* メイン関数
*/
int main(void)
{
/* 初期化 */
initialize();
while (1) {
/* メインメニュー(処理の選択) */
main_menu();
/* 標題の表示 */
print_title();
/* 入力 */
input();
/* 計算 */
calc();
/* 出力 */
output();
/* 操作を繰り返すかどうかの選択 */
if (!retry())
return EXIT_SUCCESS;
}
}
/*
*
*/
void initialize(void)
{
/* 乱数系列の設定 */
srand((unsigned int)time(NULL));
}
/*
* メインメニュー(処理の選択)の関数
*/
void main_menu(void)
{
char buf[BUF_SIZE], ch, zz;
/* 標題の表示 */
printf("【階乗・順列・組み合わせを計算します】\n"
"次のいずれかを選択してください。\n\n");
/* 処理の選択 */
while (1) {
printf("1.階乗を計算する。\n2.順列を計算する。\n"
"3.組み合わせを計算する。\n0.終了する。\n\n0～3のどれですか? ");
fgets(buf, sizeof buf, stdin);
sscanf(buf, "%c%c", &ch, &zz);
if (((ch != '1') && (ch != '2') && (ch != '3') && (ch != '0'))
|| (zz != '\n')) {
printf("無効な入力です。\n"
"0、1、2、3のいずれかを入力しください。\n\n");
continue;
} else
break;
}
/* 文字chを数値proc_numに変換する */
proc_num = ch - '0';
}
/*
* 各処理の標題を表示する関数
*/
void print_title(void)
{
switch (proc_num) {
/* 処理(1/3):階乗の場合 */
case fact:
printf("\n【階乗n!を計算します】\n\nnを入力してください。\n"
"(ただし、0 ≦ nとする)\n\n");
break;
/* 処理(2/3):順列の場合 */
case perm:
printf("\n【順列nPrを計算します】\n\n"
"nおよびrを、順に入力してください。\n"
"(ただし、0 ≦ r ≦ nとする)\n\n");
break;
/* 処理(3/3):組み合わせの場合 */
case comb:
printf("\n【組み合わせnCrを計算します】\n\n"
"nおよびrを、順に入力してください。\n"
"(ただし、0 ≦ r ≦ nとする)\n\n");
break;
/* 処理(0/3):終了の場合 */
case do_end:
exit(EXIT_SUCCESS);
break;
default:
break;
}
}
/*
* 各処理中の入力部の関数
* is_valid_integer()関数を使用する。
*/
void input(void)
{
switch (proc_num) {
/* 処理(1/3):階乗の場合 */
case fact:
fact_input();
break;
/* 処理(2/3):順列の場合 */
case perm:
perm_input();
break;
/* 処理(3/3):組み合わせの場合 */
case comb:
comb_input();
break;
default:
break;
}
}
/*
* 処理1(階乗)中の入力処理をする関数
* is_valid_integer関数を使用する。
*/
void fact_input(void)
{
char buf[BUF_SIZE], zz;
while (1) {
printf("n = ? ");
fgets(buf, sizeof buf, stdin);
sscanf(buf, "%d%c", &n, &zz);
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
if (!is_valid_integer(buf)) {
printf("無効な入力です。\n半角整数値を入力してください。\n\n");
continue;
} else if (n < 0) {
printf("無効な入力です。\n0以上の整数を入力してください。\n\n");
continue;
} else
break;
}
}
/*
* 文字列が正しい形式の整数値かどうかを判定する関数
* true: 正しい形式、false: 無効な形式。
*/
bool is_valid_integer(char buf[])
{
int i = 0;
/* 空文字列ならば偽を返す */
if (buf[0] == '\0')
return false;
/* 最初は符号(省略可) */
if (buf[i] == '+' || buf[i] == '-')
i++;
/* 次に数字(省略不可) */
if (!isdigit((unsigned char)buf[i]))
return false;
i++;
/* 次に数字列(省略可) */
while (isdigit((unsigned char)buf[i]))
i++;
/* 他に余計な文字がなければ真、あれば偽を返す */
return buf[i] == '\0';
}
/*
* 処理2(順列)中の入力処理をする関数
* is_valid_integer関数を使用する。
*/
void perm_input(void)
{
char buf[BUF_SIZE], zz;
while (1) {
/* nの入力 */
while (1) {
printf("n = ? ");
fgets(buf, sizeof buf, stdin);
sscanf(buf, "%d%c", &n, &zz);
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
if (!is_valid_integer(buf)) {
printf("無効な入力です。\n"
"半角整数値を入力してください。\n\n");
continue;
} else if (n < 0) {
printf("無効な入力です。\n"
"0以上の整数を入力してください。\n\n");
continue;
} else
break;
}
/* rの入力 */
while (1) {
printf("r = ? ");
fgets(buf, sizeof buf, stdin);
sscanf(buf, "%d%c", &r, &zz);
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
if (!is_valid_integer(buf)) {
printf("無効な入力です。\n"
"半角整数値を入力してください。\n\n");
continue;
} else if (r < 0) {
printf("無効な入力です。\n"
"0以上の整数を入力してください。\n\n");
continue;
} else
break;
}
/* 「0≦r≦n」を満たさない場合の処理 */
if ((!(0 <= r)) || (!(r <= n))) {
printf("「0 ≦ r ≦ n」ではありません。\n"
"「0 ≦ r ≦ n」となるように入力してください。\n");
continue;
} else
break;
}
}
/*
* 処理3(組み合わせ)中の入力処理をする関数
* is_valid_integer関数を使用する。
*/
void comb_input(void)
{
char buf[BUF_SIZE], zz;
while (1) {
/* nの入力 */
while (1) {
printf("n = ? ");
fgets(buf, sizeof buf, stdin);
sscanf(buf, "%d%c", &n, &zz);
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
if (!is_valid_integer(buf)) {
printf("無効な入力です。\n"
"半角整数値を入力してください。\n\n");
continue;
} else if (n < 0) {
printf("無効な入力です。\n"
"0以上の整数を入力してください。\n\n");
continue;
} else
break;
}
/* rの入力 */
while (1) {
printf("r = ? ");
fgets(buf, sizeof buf, stdin);
sscanf(buf, "%d%c", &r, &zz);
buf[strlen(buf) - 1] = '\0';
if (!is_valid_integer(buf)) {
printf("無効な入力です。\n"
"半角整数値を入力してください。\n\n");
continue;
} else if (r < 0) {
printf("無効な入力です。\n"
"0以上の整数を入力してください。\n\n");
continue;
} else
break;
}
/* 「0≦r≦n」を満たさない場合の処理 */
if ((!(0 <= r)) || (!(r <= n))) {
printf("「0 ≦ r ≦ n」ではありません。\n"
"「0 ≦ r ≦ n」となるように入力してください。\n");
continue;
} else
break;
}
}
/*
* 各処理中の計算部の関数
* factorial()関数、comma_sep()関数、permutaion()関数、
* およびcombination()関数を使用する。
*/
void calc(void)
{
switch (proc_num) {
/* 処理(1/3):階乗の場合 */
case fact:
/* 階乗の計算 */
ans = factorial(n);
/* 計算結果を3桁ずつコンマで区切った文字列に変換 */
comma_sep(strans, ans);
break;
/* 処理(2/3):順列の場合 */
case perm:
/* 順列の計算 */
ans = permutation(n, r);
/* 計算結果を3桁ずつコンマで区切った文字列に変換 */
comma_sep(strans, ans);
break;
/* 処理(3/3):組み合わせの場合 */
case comb:
/* 組み合わせの計算 */
ans = combination(n, r);
/* 計算結果を3桁ずつコンマで区切った文字列に変換 */
comma_sep(strans, ans);
break;
default:
break;
}
}
/*
* 階乗を計算する関数
* is_overflow()関数を使用する。
*/
unsigned long long int factorial(int n)
{
int i;
unsigned long long int ans = 1;
if (n == 0)
;
else
for (i = 1; i <= n; i++) {
ans *= i;
if (is_overflow(ans))
return MAX_VALUE + 1;
}
return ans;
}
/*
* オーバーフローの判定をする関数
* true: オーバーフローしている、false: オーバーフローしていない。
*/
bool is_overflow(unsigned long long int value)
{
return value > MAX_VALUE;
}
/*
* 数値を3桁ずつコンマで区切った文字列に変換する関数
*/
void comma_sep(char *sp, unsigned long long int n)
{
char *p = sp, c;
int digit = 0, m = n, len = 0;
/* nの桁数をlenに取得 */
if (m == 0)
len = 1;
else
while (m > 0) {
m /= 10;
len++;
}
/* nが0の場合は"0"を格納 */
if (n == 0) {
*p++ = '0';
*p-- = '\0';
}
/* n > 0の場合は1の位からコンマで区切って格納 */
else {
while (n > 0) {
*p++ = '0' + (n % 10);
n /= 10;
digit++;
if (digit % 3 == 0 && digit != len)
*p++ = ',';
}
*p-- = '\0';
}
/* 文字列を反転 */
while (sp < p) {
c = *sp;
*sp++ = *p;
*p-- = c;
}
}
/*
* 順列を計算する関数
* is_overflow()関数を使用する。
*/
unsigned long long int permutation(int n, int r)
{
int i;
unsigned long long int ans = 1;
if (n == 0 || r == 0)
;
else
for (i = 0; i < r; i++) {
ans *= (n - i);
if (is_overflow(ans))
return MAX_VALUE + 1;
}
return ans;
}
/*
* 組み合わせを計算する関数
* is_overflow()関数を使用する。
*/
unsigned long long int combination(int n, int r)
{
int i;
unsigned long long int ans = 1;
if (r > n - r)
r = n - r;
if (n == 0 || r == 0)
;
else
for (i = 1; i <= r; i++) {
ans *= (n - r + i);
if (is_overflow(ans))
return MAX_VALUE + 1;
ans /= i;
}
return ans;
}
/*
* 各処理中の出力部の関数
* output_result()関数とfoutput_result()関数を使用する。
*/
void output(void)
{
char buf[BUF_SIZE], ch, zz;
/* 画面への出力 */
output_result();
/* ファイルに出力するかどうかの分岐 */
while (1) {
printf("ファイルに出力しますか?(y/n) ");
fgets(buf, sizeof buf, stdin);
sscanf(buf, "%c%c", &ch, &zz);
if ((ch == 'y' || ch == 'Y') && zz == '\n') {
foutput_result(ans);
break;
} else if ((ch == 'n' || ch == 'N') && zz == '\n')
break;
else {
printf("無効な入力です。\nyまたはnを入力してください。\n\n");
continue;
}
}
}
/*
* 各計算結果を画面に出力する関数
* switch_output()関数を使用する。
*/
void output_result(void)
{
switch (proc_num) {
/* 処理(1/3):階乗の場合 */
case fact:
printf("%d! = ", n);
switch_output(ans);
printf("\n");
break;
/* 処理(2/3):順列の場合 */
case perm:
printf("%dP%d = ", n, r);
switch_output(ans);
printf("\n");
break;
/* 処理(3/3):組み合わせの場合 */
case comb:
printf("%dC%d = ", n, r);
switch_output(ans);
printf("\n");
break;
default:
break;
}
}
/*
* 場合に応じて形式を切り替えて画面出力する関数
*/
void switch_output(unsigned long long int ans)
{
/* オーバーフローの場合 */
if (ans == MAX_VALUE + 1)
printf("#NUM!");
/* 計算結果が10億以上の場合は指数形式で出力する */
else if (ans >= 1000000000)
printf("%LE", (long double)ans);
/* それ以外の場合は3桁ずつコンマで区切った整数形式で出力する */
else
printf("%s", strans);
}
/*
* 各計算結果をファイルに出力する関数
* gen_filename()関数およびfswitch_output()を使用する。
*/
void foutput_result(unsigned long long int ans)
{
FILE *fp;
/* 新規ファイル出力か追記かの分岐 */
if (is_first_output) {
/* 初めてのファイル出力のときだけファイル名を生成して新規作成 */
gen_filename(filename);
fp = fopen(filename, "w");
if (fp == NULL) {
printf("ファイルを開けません。ファイル出力を中断します。\n");
return;
}
is_first_output = false; /* 以降は追記状態になる */
} else {
/* 2回目以降のファイル出力は追記 */
fp = fopen(filename, "a");
if (fp == NULL) {
printf("ファイルを開けません。ファイル出力を中断します。\n");
return;
}
}
switch (proc_num) {
/* 処理(1/3):階乗の場合 */
case fact:
fprintf(fp, "%d!,", n);
fswitch_output(fp, ans);
fprintf(fp, "\n");
break;
/* 処理(2/3):順列の場合 */
case perm:
fprintf(fp, "%dP%d,", n, r);
fswitch_output(fp, ans);
fprintf(fp, "\n");
break;
/* 処理(3/3):組み合わせの場合 */
case comb:
fprintf(fp, "%dC%d,", n, r);
fswitch_output(fp, ans);
fprintf(fp, "\n");
break;
default:
break;
}
fclose(fp);
}
/*
* 現在日付時刻からファイル名を生成する関数
*/
void gen_filename(char filename[])
{
char strnumrand[10];
time_t tt = time(NULL);
struct tm *t = localtime(&tt);
sprintf(filename, "factpercom%04d%02d%02d_%02d%02d%02d_",
1900+(t->tm_year), 1+(t->tm_mon), t->tm_mday,
t->tm_hour, t->tm_min, t->tm_sec);
sprintf(strnumrand, "%04d", rand() % 10000);
strcat(filename, strnumrand);
strcat(filename, ".csv");
}
/*
* 場合に応じて形式を切り替えてファイル出力する関数
*/
void fswitch_output(FILE *fp, unsigned long long int ans)
{
/* オーバーフローの場合 */
if (ans == MAX_VALUE + 1)
fprintf(fp, "#NUM!");
/* 計算結果が10億以上の場合は指数形式で出力する */
else if (ans >= 1000000000)
fprintf(fp, "%LE", (long double)ans);
/* それ以外の場合は整数形式で出力する */
else
fprintf(fp, "%llu", ans);
}
/*
* 操作を繰り返すかどうかを選択する関数
* true: 繰り返す、false: 終了する。
*/
bool retry(void)
{
bool flag;
char buf[BUF_SIZE], ch, zz;
while (1) {
printf("\n繰り返しますか?(y/n) ");
fgets(buf, sizeof buf, stdin);
sscanf(buf, "%c%c", &ch, &zz);
if ((ch == 'y' || ch == 'Y') && zz == '\n') {
printf("\n+++++\n\n");
flag = true;
break;
} else if ((ch == 'n' || ch == 'N') && zz == '\n') {
flag = false;
break;
}
printf("無効な入力です。\nyまたはnを入力してください。\n");
}
return flag;
}
C:\Users\skonishi\Documents>factpercom
【階乗・順列・組み合わせを計算します】
次のいずれかを選択してください。
1.階乗を計算する。
2.順列を計算する。
3.組み合わせを計算する。
0.終了する。
0～3のどれですか? 1
【階乗n!を計算します】
nを入力してください。
(ただし、0 ≦ nとする)
n = ? 10
10! = 3,628,800 ←画面出力では数値が3桁ずつコンマで区切って表示されている。
ファイルに出力しますか?(y/n) y
繰り返しますか?(y/n) y
+++++
【階乗・順列・組み合わせを計算します】
次のいずれかを選択してください。
1.階乗を計算する。
2.順列を計算する。
3.組み合わせを計算する。
0.終了する。
0～3のどれですか? 2
【順列nPrを計算します】
nおよびrを、順に入力してください。
(ただし、0 ≦ r ≦ nとする)
n = ? 10
r = ? 10
10P10 = 3,628,800 ←画面出力では数値が3桁ずつコンマで区切って表示されている。
ファイルに出力しますか?(y/n) y
繰り返しますか?(y/n) y
+++++
【階乗・順列・組み合わせを計算します】
次のいずれかを選択してください。
1.階乗を計算する。
2.順列を計算する。
3.組み合わせを計算する。
0.終了する。
0～3のどれですか? 3
【組み合わせnCrを計算します】
nおよびrを、順に入力してください。
(ただし、0 ≦ r ≦ nとする)
n = ? 20
r = ? 10
20C10 = 184,756 ←画面出力では数値が3桁ずつコンマで区切って表示されている。
ファイルに出力しますか?(y/n) y
繰り返しますか?(y/n) y
+++++
【階乗・順列・組み合わせを計算します】
次のいずれかを選択してください。
1.階乗を計算する。
2.順列を計算する。
3.組み合わせを計算する。
0.終了する。
0～3のどれですか? 1
【階乗n!を計算します】
nを入力してください。
(ただし、0 ≦ nとする)
n = ? 15
15! = 1.307674E+12 ←10億(1E+9)以上になると指数形式で表示されている。
ファイルに出力しますか?(y/n) y
繰り返しますか?(y/n) y
+++++
【階乗・順列・組み合わせを計算します】
次のいずれかを選択してください。
1.階乗を計算する。
2.順列を計算する。
3.組み合わせを計算する。
0.終了する。
0～3のどれですか? 2
【順列nPrを計算します】
nおよびrを、順に入力してください。
(ただし、0 ≦ r ≦ nとする)
n = ? 15
r = ? 15
15P15 = 1.307674E+12 ←10億(1E+9)以上になると指数形式で表示されている。
ファイルに出力しますか?(y/n) y
繰り返しますか?(y/n) y
+++++
【階乗・順列・組み合わせを計算します】
次のいずれかを選択してください。
1.階乗を計算する。
2.順列を計算する。
3.組み合わせを計算する。
0.終了する。
0～3のどれですか? 3
【組み合わせnCrを計算します】
nおよびrを、順に入力してください。
(ただし、0 ≦ r ≦ nとする)
n = ? 40
r = ? 20
40C20 = 1.378465E+11 ←10億(1E+9)以上になると指数形式で表示されている。
ファイルに出力しますか?(y/n) y
繰り返しますか?(y/n) y
+++++
【階乗・順列・組み合わせを計算します】
次のいずれかを選択してください。
1.階乗を計算する。
2.順列を計算する。
3.組み合わせを計算する。
0.終了する。
0～3のどれですか? 1
【階乗n!を計算します】
nを入力してください。
(ただし、0 ≦ nとする)
n = ? 30
30! = #NUM! ←オーバーフローすると「#NUM!」と表示されている。
ファイルに出力しますか?(y/n) y
繰り返しますか?(y/n) y
+++++
【階乗・順列・組み合わせを計算します】
次のいずれかを選択してください。
1.階乗を計算する。
2.順列を計算する。
3.組み合わせを計算する。
0.終了する。
0～3のどれですか? 2
【順列nPrを計算します】
nおよびrを、順に入力してください。
(ただし、0 ≦ r ≦ nとする)
n = ? 30
r = ? 30
30P30 = #NUM! ←オーバーフローすると「#NUM!」と表示されている。
ファイルに出力しますか?(y/n) y
繰り返しますか?(y/n) y
+++++
【階乗・順列・組み合わせを計算します】
次のいずれかを選択してください。
1.階乗を計算する。
2.順列を計算する。
3.組み合わせを計算する。
0.終了する。
0～3のどれですか? 3
【組み合わせnCrを計算します】
nおよびrを、順に入力してください。
(ただし、0 ≦ r ≦ nとする)
n = ? 70
r = ? 35
70C35 = #NUM! ←オーバーフローすると「#NUM!」と表示されている。
ファイルに出力しますか?(y/n) y
繰り返しますか?(y/n) y
+++++
【階乗・順列・組み合わせを計算します】
次のいずれかを選択してください。
1.階乗を計算する。
2.順列を計算する。
3.組み合わせを計算する。
0.終了する。
0～3のどれですか? 0
10!,3628800 ←ファイル出力では数値データがそのまま(コンマで区切られずに)出力されている。
10P10,3628800 ←ファイル出力では数値データがそのまま(コンマで区切られずに)出力されている。
20C10,184756 ←ファイル出力では数値データがそのまま(コンマで区切られずに)出力されている。
15!,1.307674E+12
15P15,1.307674E+12
40C20,1.378465E+11
30!,#NUM!
30P30,#NUM!
70C35,#NUM!
(C)2017 KONISHI, Shoichiro.