プログラミング

C#の繰り返し処理

最終更新： 20/04/2025
1 分の読み

C#におけるハードルの高い繰り返し処理について、以下で詳しく説明します。ハードルの高い繰り返し処理は、プログラムを効率よく、また最適に動作させるために非常に重要な部分です。これらの基本的な構文や概念を理解することは、C#の開発者にとって非常に価値があります。

1. 繰り返し構文の基本

C#には、繰り返し処理を実行するためのいくつかの構文があります。これらは、指定された条件が満たされるまで繰り返し処理を行います。C#の代表的な繰り返し構文は次の通りです。

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1.1 forループ

forループは、指定された回数だけ繰り返し処理を実行するのに使われます。特に、回数があらかじめわかっている場合に最適です。

csharp
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    Console.WriteLine("繰り返し回数: " + i);
}

上記のコードでは、iが0から9までの値を取る間、Console.WriteLineメソッドが10回実行されます。

1.2 whileループ

whileループは、指定された条件が真である間、繰り返し処理を実行します。回数が決まっていない場合に便利です。

csharp
int i = 0;
while (i < 10)
{
    Console.WriteLine("繰り返し回数: " + i);
    i++;
}

このコードでは、iが10未満である限り繰り返し処理が実行され、iが10に達すると終了します。

1.3 do-whileループ

do-whileループは、少なくとも1回は繰り返し処理を実行した後、指定された条件が満たされるかどうかを確認します。

csharp
int i = 0;
do
{
    Console.WriteLine("繰り返し回数: " + i);
    i++;
} while (i < 10);

上記のコードでは、iが0から9までの値を取る間、繰り返し処理が実行されます。この構文は、最初に繰り返し処理を実行し、その後条件を評価する点が特徴です。

2. 繰り返し処理の制御

C#では、繰り返し処理の流れを制御するためにいくつかのキーワードを使用することができます。これらは、ループを中断したり、特定の条件でスキップしたりするために非常に便利です。

2.1 breakステートメント

breakステートメントは、ループを途中で終了させるために使用します。例えば、特定の条件が満たされた場合にループを終了する場合に便利です。

csharp
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    if (i == 5)
    {
        break;  // iが5になったらループを終了する
    }
    Console.WriteLine("繰り返し回数: " + i);
}

この例では、iが5になった時点でbreakが実行され、ループが終了します。

2.2 continueステートメント

continueステートメントは、ループ内の現在の反復を終了し、次の反復に進むために使用します。特定の条件が満たされたときに、その繰り返しだけをスキップしたい場合に便利です。

csharp
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    if (i % 2 == 0)  // iが偶数の場合はスキップする
    {
        continue;
    }
    Console.WriteLine("繰り返し回数: " + i);
}

このコードでは、iが偶数の場合、continueが実行され、奇数のみが表示されます。

2.3 ラベル付きbreakとcontinue

breakやcontinueは、ネストされたループ内でも使用できます。特定の外側のループを終了するためには、ラベルを付けることができます。

csharp
outerLoop:
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
    for (int j = 0; j < 5; j++)
    {
        if (i == 2 && j == 2)
        {
            break outerLoop;  // 外側のループを終了
        }
        Console.WriteLine($"i = {i}, j = {j}");
    }
}

この例では、iが2かつjが2の場合、外側のループも終了します。

3. 高度な繰り返し処理

C#の繰り返し処理は、簡単な構文の繰り返しだけでなく、複雑なデータ構造を使った繰り返しにも対応しています。

3.1 foreachループ

foreachループは、コレクションや配列などのコレクション型のデータ構造を順番に繰り返すために使います。特に、データ構造のサイズが事前にわからない場合に便利です。

csharp
string[] fruits = { "りんご", "バナナ", "みかん" };
foreach (string fruit in fruits)
{
    Console.WriteLine(fruit);
}

このコードでは、fruits配列の各要素を順番に出力します。

3.2 LINQを使用した繰り返し

LINQ（Language Integrated Query）は、C#の強力なデータクエリツールであり、コレクションを繰り返し処理する際に非常に便利です。特に、条件に基づいてフィルタリングや並べ替えを行う場合に役立ちます。

csharp
using System.Linq;

var numbers = new int[] { 1, 2, 3, 4, 5 };
var evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0);

foreach (var number in evenNumbers)
{
    Console.WriteLine(number);  // 2, 4が出力される
}

この例では、Whereメソッドを使用して偶数のみをフィルタリングし、foreachで出力しています。

4. 繰り返し処理の最適化

繰り返し処理は、パフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。特に、大きなデータセットを扱う場合や計算量が多い場合は、最適化を考慮する必要があります。

4.1 早期終了の最適化

繰り返し処理を途中で終了できる場合は、早期終了を活用することで効率化できます。

csharp
for (int i = 0; i < largeCollection.Count; i++)
{
    if (largeCollection[i] == target)
    {
        Console.WriteLine("目標のアイテムを見つけた");
        break;
    }
}

このように、目標のアイテムが見つかった時点で処理を終了することで、無駄な計算を避けることができます。

4.2 並列処理の活用

C#では、Parallel.ForやParallel.ForEachを使用して、繰り返し処理を並列に実行することもできます。これにより、複数のコアを活用して処理を高速化できます。

csharp
Parallel.For(0, 1000, i =>
{
    Console.WriteLine($"処理中: {i}");
});

このコードは、複数のスレッドを使用して並列に処理を実行します。

5. 結論

C#における繰り返し処理は、効率的なプログラム作成に不可欠な部分です。forやwhile、foreachループを使いこなし、breakやcontinueを活用することで、柔軟で最適なコードを実現できます。また、LINQや並列処理を利用することで、さらに高度な繰り返し処理を実現

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