【Ruby】Lesson1-3：四則演算の基本と演算子の動きを学ぼう

一つ前のページでは変数と定数について学習しました。

今回は 基本データ型と算術演算子 について見ていきましょう。

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Rubyで計算式を書くには｜データ型と演算子の仕組み

Rubyには数値や文字列といったさまざまな 基本データ型 が存在します。またこれらのデータを計算するために使用する 算術演算子 も豊富に揃っています。

プログラミングにおいてデータ型とは、数値や文字列などそれが何のデータなのかを表す「データの種類」のことです。

例えば1や0.5といった「数値」は計算に使用できますが、”Ruby”といった文字列は計算できません。

Rubyに限らず多くのプログラミング言語では、そのデータが何のデータなのかを明示的に決める必要があります。

これらの要素を理解することで、これから学習する「数値の計算」や「文字列の結合」といった操作が可能になります。

基本データ型とは何か｜代表的な型一覧

Rubyにはいくつかの基本データ型があります。データ型とは、簡単に言うとデータの種類です。

例えば「5」というデータがあったとき、コンピュータはこれが数値なのか文字なのか、指定されなければ判断できません。

数値であれば5+3のように演算に使用できますし、文字であれば他の文字列と連結して「5回目」などと表示できます。

それぞれのデータ型の特徴と使い方を見ていきましょう。

整数型（Integer）

整数は小数点を含まない数値のデータ型です。例えば、5 や -3 は整数です。

整数型は計算に用いることが多く、直接数値を入力するだけで使用できます。

number = 5
puts number  # 出力: 5

浮動小数点数型（Float）

浮動小数点数は小数点を含む数値です。例えば、3.14 や -0.5 などがこれに該当します。

浮動小数点数は主に割り算や精密な計算に利用されます。また整数型と同様に直接数値を入力するだけで使用できます

pi = 3.14
puts pi  # 出力: 3.14

文字列型（String）

文字列はテキストデータを表します。

ダブルクオーテーション (" ") もしくはシングルクオーテーション (' ') で囲むことで表現できます。

greeting = "Hello, Ruby!"
puts greeting  # 出力: Hello, Ruby!

真偽値型（Boolean）

Rubyではtrue と false という2つの値が真偽値として扱われます。

条件分岐や論理演算において頻繁に利用されます。

is_ruby_fun = true
puts is_ruby_fun  # 出力: true

nil型

Rubyにおけるnilは「何もない」ことを意味します。

変数がまだ値を持っていないことを示すために使われます。

empty_value = nil
puts empty_value  # 出力:

計算に使う算術演算子の種類

Rubyには数値を扱うための算術演算子がいくつか用意されています。

主な算術演算子の使用例を見ていきましょう。

足し算に使う演算子（+）

2つの数値を加算します。

result = 5 + 3 # 5+3の結果を変数resultに代入
puts result	   # 出力: 8

引き算に使う演算子（-）

2つの数値を減算します。

result = 5 - 2 # 5-2の結果を変数resultに代入
puts result	   # 出力: 3

掛け算に使う演算子（*）

2つの数値を乗算します。

result = 4 * 3 # 5×3の結果を変数resultに代入
puts result	   # 出力: 12

割り算に使う演算子（/）

2つの数値を除算します。

整数同士の除算では結果も整数になるため、小数が欲しい場合は片方を浮動小数点数にする必要があります。

result = 10 / 2	  # 10÷2の結果を変数resultに代入
puts result	 	  # 出力: 5

result = 10 / 3	  # 10÷3の結果を変数resultに代入。10も3も整数なのでresultも整数になる
puts result		  # 出力: 3
result = 10.0 / 3 # 10.0÷3の結果を変数resultに代入。10.0が少数なのでresultも小数になる
puts result		  # 出力: 3.3333333333333335

剰余に使う演算子（%）

割り算の余りを返します。

偶数・奇数の判定に使われることが多いです。

result = 10 % 3 # 10÷3の余りを変数resultに代入
puts result		# 出力: 1

累乗に使う演算子（**）

左辺の数値を右辺の数値で累乗します。

result = 2 ** 3 # 2の3乗を変数resultに代入
puts result		# 出力: 8

複合算術演算子

変数の値を更新する基本的な書き方として、Rubyでは以下のような書き方をします。

i = i+1	# 変数iに「変数iに1を足した数」を代入
		# iの値が10であれば11になる

これは変数iに今の値に1を足した新しい値を代入する、という意味です。

Rubyにはこうした処理をより簡潔に書く方法があります。それが「複合代入演算子」です。

以下の2行のコードは、どちらも同じ処理を意味します。

i = i+1
i += 1

このように「+=」のような演算子を使うことで、コードが短く、読みやすくなります。

他にも、-=, *=, /=, %= など様々な複合代入演算子があり、値の更新を簡単に記述できます。

コードをすっきり書きたいときは、ぜひ複合代入演算子を活用してみましょう。

データ型と算術演算子を組み合わせたコード例

基本データ型と算術演算子を組み合わせることで、より複雑な計算や操作が可能です。

たとえば商品価格と個数を掛けて合計を計算したり、文字列を結合したりする場合に活用できます。

price = 500       # 商品価格
quantity = 3      # 購入個数
total = price * quantity #合計を計算して変数totalに代入
puts total # 出力: 1500

sei = "山田"    # 苗字
mei = "花子"    # 名前
full_name = sei + " " + mei #苗字と半角空欄と名前を合わせて変数full_nameに代入
puts full_name # 出力: 山田 花子

ただし、異なるデータ型を組み合わせる際には注意が必要です。文字列と数値を直接加算しようとするとエラーが発生します。

この場合は、to_sメソッドを使って数値を文字列に変換する必要があります。

age = 20 # これは整数型
puts "私は" + age.to_s + "歳です"  # 出力: 私は20歳です

このようにデータ型を変更するには専用のメソッドを使用します。

代表的なメソッドを以下にまとめます。このサイトをLesson1-1から順番に学習している方は、現時点では上から3つだけ暗記し、残りは後で振り返るようにしましょう。

文字列への変換｜to_sメソッド

オブジェクトを文字列（String）に変換します。

123.to_s   # => "123"（整数を文字列に変換）
nil.to_s   # => ""   （nilは空文字列に変換）
true.to_s  # => "true"（trueを文字列に変換）

整数への変換｜to_iメソッド

オブジェクトを整数（Integer）に変換します。変換できない文字列は0になります。

"123.45".to_i  # => 123  （小数部分は切り捨て）
"abc".to_i     # => 0    （変換不可の場合は0）
true.to_i      # => 1    （trueは1、falseは0）

浮動小数点数への変換｜to_fメソッド

オブジェクトを浮動小数点数（Float）に変換します。

"45.67".to_f  # => 45.67（文字列を小数に変換）
"abc".to_f    # => 0.0  （変換不可の場合は0.0）
123.to_f      # => 123.0（整数を浮動小数点に変換）

まとめ

Rubyの基本データ型と算術演算子は、プログラム内での計算やデータの扱いに欠かせません。

ここで学んだ基礎を基に、さらに複雑な操作ができるようになるための基盤を作っていきましょう。

練習問題｜四則演算とデータ型の組み合わせを試そう

基本データ型と算術演算子をしっかりと身に着けるため、練習問題に挑戦しましょう。

四則演算をしよう

ユーザーが入力した2つの数値を使って、四則演算（加算、減算、乗算、除算）を行うプログラムを作成しましょう。

プログラムは最初にユーザーに2つの数値を入力させます。

入力された数値をもとに、加算、減算、乗算、除算の計算結果をそれぞれ表示するようにしてください。

以下の要件に従ってコードを完成させてください。

ただし、以下のような実行結果となること。

最初の数値を入力してください：
5
二番目の数値を入力してください：
3
加算結果：8.0
減算結果：2.0
乗算結果：15.0
除算結果：1.6666666666666667

【ヒント】自力で解くのが難しい人へ

１からコードを組み立てることが難しい場合は、以下のヒントを開いて参考にしましょう。

このヒントを見てもまだ回答を導き出すのが難しいと感じる場合は、先に正解のコードと解説を見て内容を理解するようにしましょう。

この問題の解答例と解説

この問題の正解コードとその解説は以下の通りです。

クリックして開いて確認してください。

まとめ

このプログラムを通してRubyでの基本的なデータ型の取り扱いや、算術演算子の使い方を学ぶことができました。

数値入力や四則演算はプログラミングの基本的な部分ですので、他のプログラムでも積極的に活用してみてください。

少しずつ複雑なプログラムを作るためのステップとなりますので、今回の学びを基にチャレンジを続けていきましょう！

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