paiza レベルアップ問題集 「STEP: 9 階乗の計算」をPythonとGASで解いてみた

この記事を読むことで、PythonとGASでforループを使って階乗の計算の仕方を学べます。この記事では5!(5の階乗、5×4×3×2×1=120)を扱います。
また、ループの中で変動する値をトレースするコードも付け加えました。

このコーナーでは、学習コンテンツpaizaラーニングレベルアップ問題集をPythonとGASの両方で解いて全コードの解説をしています。
PythonとGASの両方のコードを用いて、全コード及び部分的にも可能な限り詳細に記載いたしました。

GASはスプレッドシートを使っています。
GASはGoogle Apps Scriptと言って、JavaScriptの文法をベースにしているので、JavaScriptの学習中の方にもお役立て出来るかも知れません。

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paizaでの解答はPythonで行いましたが、この記事ではPythonのコードと共に、同じ問題を現在学習中のGASだったらどう解くのか、スプレッドシートでバインドして作ってみました。

階乗の計算 (paizaランク D 相当)

問題:
整数 N が与えられます。
N の階乗 N! を計算して出力してください。

この記事では、下記の入力例2の場合を例にして、5!を求めます。
5の階乗は、5×4×3×2×1=120です。

入力例2
5

出力例2
120

ではまず、Pythonで解いてみます。

今回は、paiza.ioを使って解きます。paiza.ioの使い方はこちらから。

■ Pythonでの解き方 ■

下準備として、paiza.ioにこの様に入力します。
(入力例1をそのままioにコピーしただけ。)

手順として、

1:Nを標準入力で取り込む

2:階乗の計算結果factを1で初期化する


3:ループでfactにfact*=(N-i)を計算する


4:factを表示

で、行います。

まずは、プログラムの各変数の動きを追いやすいように、トレースのio出力結果と、トレースのコードを添えます。
ループの変数iは、0からこの例ですと4まで変動します。

fact=1,i=0の時

fact*=(5-0)
fact=5

fact=5,i=1の時

fact*=(5-1)
fact=20

fact=20,i=2の時

fact*=(5-2)
fact=60

fact=60,i=3の時

fact*=(5-3)
fact=120

fact=120,i=4の時

fact*=(5-4)
fact=120

これで、5!=120が求まりました。
ここまでのトレースのコードを掲載します。

計算結果です。


#標準入力で整数Nを取得する
N=int(input())

#階乗を計算するfactを1で初期化する
fact=1

#ループで階乗の計算をする

print('<<<forループに入ります。>>>')


for i in range(N):
    print('計算前のfactは'+str(fact)+'です。')
    print(str(fact)+'×「'+str(N-i)+'」を計算します。')
    fact*=(N-i)
    print('計算後のfactは【'+str(fact)+'】です。')
    print('----------------------')


print('<<<forループを抜けました。>>>')

print(fact)    

このままでは、出力結果である出力例2に対して冗長なコードが含まれているので、解答以外のprint文をコメントアウトします。

#標準入力で整数Nを取得する
N=int(input())

#階乗を計算するfactを1で初期化する
fact=1

#ループで階乗の計算をする

#print('<<<forループに入ります。>>>')


for i in range(N):
    #print('計算前のfactは'+str(fact)+'です。')
    #print(str(fact)+'×「'+str(N-i)+'」を計算します。')
    fact*=(N-i)
    #print('計算後のfactは【'+str(fact)+'】です。')
    #print('----------------------')


#print('<<<forループを抜けました。>>>')

print(fact)    

スッキリするように、コメントアウトした部分を省いたコードです。

#標準入力で整数Nを取得する
N=int(input())


#階乗を計算するfactを1で初期化する
fact=1


#ループで階乗の計算をする
for i in range(N):
    fact*=(N-i)


print(fact)    

ioの出力結果です。

■ GASでの解き方 ■

では、同じ問題をGASで解いてみます。
まず、スプレッドシートにこの様に配置しました。
このシートの緑色のセルN=5を取得して、5!を計算し、階乗の計算結果を黄色いセルに格納します。

※スプレッドシートに表示する場合は、一次元配列ではなく、二次元配列としてからの配列に追加をして作成します※

手順はこのようになります。

1:スプレッドシートからアクティブシートをアクセスする

2:スプレッドシートの緑色のセルの整数N(この例では5)を取得する


3:階乗の計算に使用する変数factの初期値を1にする


4:forループで階乗を計算


5:factが計算出来たことをログ出力で確認


6:スプレッドシートに二次元配列として格納する変数fact2を宣言


7:fact2にfactの計算結果を二次元配列になるように追加


8:スプレッドシートに出力前のfact2をログ出力して確認する


9:スプレッドシートの黄色い所に階乗の計算結果を二次元配列として格納したfact2を出力する

手順1: スプレッドシートからアクティブシートをアクセスする

const ss=SpreadsheetApp.getActiveSheet();

ここで定数ssにSpreadsheetAppから階層を辿ってアクティブシートにアクセスしています。

手順2:スプレッドシートの緑色のセルの整数N(この例では5)を取得する

const N=ss.getRange(1,2).getValue();

手順3:階乗の計算に使用する変数factの初期値を1にする

let fact=1;

手順4:forループで階乗を計算

Forループ内をトレースします。

fact=1,i=0の時

fact*=(5-0)
fact=5

fact=5,i=1の時

fact*=(5-1)
fact=20

fact=20,i=2の時

fact*=(5-2)
fact=60

fact=60,i=3の時

fact*=(5-3)
fact=120

fact=120,i=4の時

fact*=(5-4)
fact=120

これで、5!=120が求まりました。
Forループ内のコードを掲載します。

console.log('<<<forループに入ります。>>>');


  //forループで階乗を計算
  for (let i=0;i<N;i++){
    console.log(`計算前のfactは${fact}です。`);
    console.log(`${fact}×「${N-i}」を計算します。`);
    fact*=(N-i);
    console.log(`計算後のfactは【${fact}】です。`);
    console.log('--------------------------------');
  }

  console.log('<<<forループを抜けました。>>>');

手順5:factが計算出来たことをログ出力で確認

console.log(fact);

手順6:スプレッドシートに二次元配列として格納する変数fact2を宣言

let fact2=[];

手順7:fact2にfactの計算結果を二次元配列になるように追加

fact2.push([fact]);

手順8:スプレッドシートに出力前のfact2をログ出力して確認する

console.log(fact2);

手順9:スプレッドシートの黄色い所に階乗の計算結果を二次元配列として格納したfact2を出力する

ss.getRange(2,2).setValue(fact2);

実行後のスプレッドシートです。

GASでの全コードはこちらになります。

function loop2no14() {

  //スプレッドシートからアクティブシートをアクセスする
  const ss = SpreadsheetApp.getActiveSheet();

  //スプレッドシートの緑色のセルの整数N(この例では5)を取得する
  const N = ss.getRange(1, 2).getValue();

  //階乗の計算に使用する変数factの初期値を1にする
  let fact = 1;


  console.log('<<<forループに入ります。>>>');


  //forループで階乗を計算
  for (let i = 0; i < N; i++) {
    console.log(`計算前のfactは${fact}です。`);
    console.log(`${fact}×「${N - i}」を計算します。`);
    fact *= (N - i);
    console.log(`計算後のfactは【${fact}】です。`);
    console.log('--------------------------------');
  }

  console.log('<<<forループを抜けました。>>>');


  //factが計算出来たことをログ出力で確認
  console.log(fact);

  //スプレッドシートに二次元配列として格納する変数fact2を宣言
  let fact2 = [];

  //fact2にfactの計算結果を二次元配列になるように追加
  fact2.push([fact]);

  //スプレッドシートに出力前のfact2をログ出力して確認する
  console.log(fact2);

  //スプレッドシートの黄色い所に階乗の計算結果を二次元配列として格納したfact2を出力する
  ss.getRange(2, 2).setValue(fact2);

}

宜しかったらコピペしてアレンジして見て下さい。
お疲れ様でした、ブレイクタイムフォトはこちらになります。

癒しの海、房総半島外房、御宿の海。

■ 参考文献の紹介■

じっくり丁寧にPythonを学びたい方向け。
まずはpaizaラーニングなどの学習コンテンツで学んで、基礎をマスターしたら、この本でじっくりと初級から中級レベルを目指せます。

初めてGASを学ぶ方向け。
スプレッドシートの基本的な使い方からGASのベースとなるJavaScriptの基礎文法、GASでの初歩的なプログラミングを学べます。

GASに少し慣れて来たら、基礎固めとリファレンスとしてこの本でじっくり学べます。

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