【Java】プログラミング初心者が、Fizz Buzz問題に挑戦してみた。

はじめに

こんにちは。ささのぼうです。今回はFizz Buzz問題に挑戦してみて、何とか解くことが出来たので、過程等をまとめてみます。

私のプログラミング略歴

Fizz Buzz問題挑戦前日に"スッキリわかるJava入門"読了

"スッキリわかるJava入門"から初めてプログラミングに触れて、読了には1週間ほどかかったので、私のプログラミング略歴は約1週間とします。

前提条件

Fizz Buzz問題の概要を見ていると、for文とif文だけで実装できそうでしたので、以下のルールを定めました。

ネット検索原則禁止 (書籍も禁止)
IDEの使用はok
挑戦

仕様の確認

まず、Fizz Buzz問題の確認です。
「1から100までの数字を画面に表示する」
「3の倍数のときは数字の代わりにFizzと表示する」
「5の倍数のときは数字の代わりにBuzzと表示する」
「15の倍数のときは数字の代わりにFizzBuzzと表示する」
「1から100までの数字を画面に表示する」

for文を活用したら解決できそうです。

public class Main{
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

「..の倍数のとき..と表示する」

if-else if文を使用して、それぞれのブロックで"Fizz"、"Buzz"、"FizzBuzz"を出力するイメージが出来ました。 3や5の倍数の場合からif文を始めると、else-if文で15の倍数が取れてこないので、15の倍数の場合からif文を開始します。問題はどのように倍数を表現するかでした。まず直感で、 "3の倍数"、"5の倍数"、"15の倍数"の値を格納する変数を作れば見通しが良くなると考えました。

public class Main{
    public static void main(String[] args) {
        int multipleOf3 = 3;
        int multipleOf5 = 5;
        int multipleOf15 = 15;
        
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            /*「..の倍数のとき..と表示する」
              「期待する倍数がなければiを返す」*/
        }
    }
}

「for文スコープのロジック」

"もし15の倍数なら"FizzBuzz"と表示 & その後15を足して変数に格納 → そうでなく3の倍数なら"Fizz"と表示 & その後3を足して変数に格納 → そうでなく5の倍数なら"Buzz"を表示 & その後5を足して変数に格納 → どれでもなければ"変数i"を表示

if-else if文に落とし込みやすくするため、日本語に変換してみました。これを実装してみます。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int multipleOf3 = 3;
        int multipleOf5 = 5;
        int multipleOf15 = 15;
        
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if (i == multipleOf15) {
                System.out.println("Fizz Buzz");
                multipleOf15 += 15;        
            }
            else if (i == multipleOf3) {
                System.out.println("Fizz");
                multipleOf3 += 3;
            }
            else if (i == multipleOf5) {
                System.out.println("Buzz");
                multipleOf5 += 5;
            }
            else {
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

つまづき

上記のソースコードで、FizzBuzz問題の要件を満たしたと考えていました。軽く見直して、実行。

結果 ↓

1
2
Fizz
4
Buzz
Fizz
7
8
Fizz
Buzz
11
Fizz
13
14
Fizz Buzz

15まで正常に表示されています。 16以降はどうでしょうか。

15以降で"Fizz"、"Buzz"が表示されていません、、しかし、"Fizz Buzz"は正しく表示されています。

最後の100まで確認したところ、15以降では"Fizz Buzz"以外正しく表示されていないことが分かりました。

原因調査

それでは、正しく表示されない原因を探っていきます。

"Fizz Buzz"を表示させている以下のブロックがあやしいです。

if (i == multipleOf15) {
                System.out.println("Fizz Buzz");
                multipleOf15 += 15;
            }

おそらくこのブロックで何か問題があって、else if に上手く処理が流れていないのではと仮定しました。

しばらく頭で考えてみて分からなかったので、プログラムの流れをトレースして変数の中身を確認してみます。

i = 1                   ..    i = 12
multipleOf3 = 3         ..    multipleOf3  = 15
multipleOf5 = 5         ..    multipleOf5  = 15
multipleOf15 = 15       ..    multipleOf15  = 15

なるほど、倍数の変数の値が全て15になる瞬間があったのですね。落ち着いて考えると当たり前ですが、盲点でした。

結論

multipleOf15 = 15 の際にifブロックを抜けてしまうため、else if ブロックで値を変更している変数multipleOf3 、multipleOf5はずっと15の値のまま放置される、ということが問題でした。

デバッグ

multipleOf15 = 15 の際にifブロックを抜けてしまうので、その後のelse if ブロックが評価されない、、

対策として、multipleOf15 = 15 の際に評価されるifブロックに変数multipleOf3 、multipleOf5の値変更ロジックを追加してみました。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int multipleOf3 = 3;
        int multipleOf5 = 5;
        int multipleOf15 = 15;
        
        
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if (i == multipleOf15) {
                System.out.println("Fizz Buzz");
                multipleOf15 += 15;
                multipleOf3 += 3;
                multipleOf5 += 5;
            }
            else if (i == multipleOf3) {
                System.out.println("Fizz");
                multipleOf3 += 3;
            }
            else if (i == multipleOf5) {
                System.out.println("Buzz");
                multipleOf5 += 5;
            }
            else {
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

実行してみると、正しく表示されました！

模範回答を調べてみる

封印していたchatgptさんに質問してみて返ってきたコードです (動作確認済み & ネットでも検索済み)。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if (i % 3 == 0 && i % 5 == 0) {
                System.out.println("Fizz Buzz");
            } else if (i % 3 == 0) {
                System.out.println("Fizz");
            } else if (i % 5 == 0) {
                System.out.println("Buzz");
            } else {
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

なるほど、こう書けば変数宣言も要らないし、スマートにまとめることが出来るんですね。倍数というキーワードで剰余がパッと浮かぶようにしたいです。勉強になりました。

他にも三項演算子やStream APIを用いた方法等などがあるようです。またキャッチアップしたら追記してみます。

おわりに

アルゴリズム力の無さを痛感したので、毎日少しづつ伸ばしていきたいです。基本情報の科目Bを少しづつ解いて慣れようと思います。ここまで読んでくださり、ありがとうございました。

P.S.スマホで確認するとコード等が読みづらい、、レスポンシブデザインにチェック入れてみましたが、うまく対応できていないので後日何か対策を考えます。