Javaの配列とクラス入門

Javaにおける配列、関数、データ型の変換、クラスと継承の概要

Javaはオブジェクト指向のプログラミング言語であり、効率的で拡張性の高いアプリケーションを開発するために広く使用されています。この記事では、Javaの配列、関数、データ型変換、クラス、および継承について詳しく説明します。これらは、Javaを深く理解し、効果的に使用するための基本的かつ重要な要素です。

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1. Javaにおける配列

配列は、同じ型の複数のデータを格納するためのデータ構造です。Javaでは配列を静的または動的に管理できます。配列はサイズを変更できないため、配列を使用する際にはそのサイズを事前に知っておく必要があります。

配列の宣言と初期化

Javaでの配列の宣言は、次のように行います。

java
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int[] array = new int[5];  // 5つの整数を格納する配列

配列を初期化する際には、以下のように値を指定することもできます。

java
CopyEdit
int[] array = {1, 2, 3, 4, 5};

配列の要素にはインデックスを使ってアクセスします。インデックスは0から始まります。

java
CopyEdit
System.out.println(array[0]);  // 出力: 1

配列の長さの取得

配列の長さを取得するには、lengthフィールドを使用します。

java
CopyEdit
System.out.println(array.length);  // 出力: 5

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2. Javaにおける関数（メソッド）

Javaでの関数は、メソッドとして定義されます。メソッドはクラス内に定義され、特定の機能を実行するための命令の集合です。

メソッドの定義

メソッドは次のように定義します。

java
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public class Example {
    // 引数なし、戻り値なしのメソッド
    public static void printMessage() {
        System.out.println("Hello, World!");
    }

    // 引数あり、戻り値ありのメソッド
    public static int addNumbers(int a, int b) {
        return a + b;
    }

    public static void main(String[] args) {
        printMessage();  // メソッドの呼び出し
        int result = addNumbers(5, 7);  // メソッドの呼び出し
        System.out.println(result);  // 出力: 12
    }
}

メソッドのオーバーロード

Javaでは、同じメソッド名を使って異なる引数の組み合わせに対して複数のメソッドを定義できます。これをメソッドのオーバーロードと呼びます。

java
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public static void display(int a) {
    System.out.println("整数: " + a);
}

public static void display(String str) {
    System.out.println("文字列: " + str);
}

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3. Javaにおけるデータ型の変換

Javaでは、異なるデータ型の変換を行う方法がいくつかあります。データ型の変換は、通常「キャスト」と呼ばれ、暗黙的な変換（自動的な変換）と明示的な変換（手動の変換）があります。

暗黙的変換（自動キャスト）

暗黙的な変換は、小さなデータ型から大きなデータ型への変換です。Javaはこれを自動的に行います。

java
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int num = 100;
double d = num;  // int から double への暗黙的な変換
System.out.println(d);  // 出力: 100.0

明示的変換（強制キャスト）

大きなデータ型から小さなデータ型への変換は、明示的なキャストを使って行います。これを「強制キャスト」と呼びます。

java
CopyEdit
double d = 100.45;
int num = (int) d;  // double から int への強制キャスト
System.out.println(num);  // 出力: 100

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4. Javaにおけるクラスと継承

Javaはオブジェクト指向プログラミング言語であり、クラスと継承はその基本的な概念です。クラスは、オブジェクトの設計図として機能し、オブジェクトの属性（フィールド）や動作（メソッド）を定義します。継承は、既存のクラスを基に新しいクラスを作成する手法です。

クラスの定義

クラスを定義するには、次のようにします。

java
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class Animal {
    String name;

    public void speak() {
        System.out.println(name + " is making a sound");
    }
}

クラスのインスタンス化

クラスからオブジェクトを作成するには、newキーワードを使用します。

java
CopyEdit
Animal dog = new Animal();
dog.name = "Dog";
dog.speak();  // 出力: Dog is making a sound

継承

継承を使用することで、既存のクラス（親クラス）の機能を拡張して、新しいクラス（子クラス）を作成することができます。

java
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class Dog extends Animal {
    // オーバーライド
    public void speak() {
        System.out.println(name + " barks");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        dog.name = "Rex";
        dog.speak();  // 出力: Rex barks
    }
}

上記の例では、DogクラスがAnimalクラスを継承し、speakメソッドをオーバーライドしています。このようにして、親クラスの機能を拡張することができます。

コンストラクタと親クラスの呼び出し

子クラスのコンストラクタは、親クラスのコンストラクタを明示的に呼び出すことができます。

java
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class Dog extends Animal {
    public Dog(String name) {
        super(name);  // 親クラスのコンストラクタを呼び出す
    }

    public void speak() {
        System.out.println(name + " barks");
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog("Rex");
        dog.speak();  // 出力: Rex barks
    }
}

superキーワードは、親クラスのメソッドやコンストラクタを呼び出すために使用されます。

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まとめ

Javaにおける配列、関数、データ型の変換、クラスと継承の概念は、プログラミングにおいて非常に重要な要素です。配列はデータの管理、関数はコードの再利用性を高め、データ型の変換は異なる型を操作する際に欠かせません。クラスと継承はオブジェクト指向プログラミングの核となる技術であり、コードの再利用性と拡張性を向上させるために使用されます。これらの基本的な概念を理解することで、Javaでのプログラミングがより効率的で効果的になります。