最大公約数（互除法） 問題13
練習モードは行番号つきで順に解く形式、本番形式は公開問題と同じ体裁の1問です。
関数 gcd は、二つの正の整数 a と b の最大公約数を返す。
次のプログラムを gcd(36, 11) で呼び出す。
〔プログラム〕
| 1 | ○整数型: gcd(整数型: a, 整数型: b) |
| 2 | 整数型: r |
| 3 | while (b ≠ 0) |
| 4 | r ← ［ ａ ］ |
| 5 | a ← b |
| 6 | b ← r |
| 7 | endwhile |
| 8 | return a |
ヒント1：トレース表の枠を見る
この列で表を作り、文を1つ実行するたびに1行足していきます。
| # | 行 | したこと | a | b | r |
|---|
ヒント2：最初の2ステップを見る
続きを同じ要領で書いていきます。太字は、その文で値が変わった変数です。
| # | 行 | したこと | a | b | r |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 宣言 | 36 | 11 | 未設定 |
| 2 | 3 | 条件判定（真） | 36 | 11 | 未設定 |
設問1
gcd(36, 11) を呼び出すと戻り値は 1 になる。プログラム中の ［ ａ ］ に入れる正しい答えはどれか。
正解：ア a mod b
- それぞれの選択肢を空欄に入れて、実際に動かした結果は次のとおりです。
- 「a mod b」→ 戻り値は 1（正解）
- 「a ÷ b の商」→ 戻り値は 3
- 「a － b」→ 繰返しが終わらない
- 「a ＋ b」→ 繰返しが終わらない
設問2
4行目を1回目に実行した直後の、変数 r の値はどれか。
正解：ウ 3
- 4行目は全部で4回実行されます。
- 実行した直後の r は、順に 3 → 2 → 1 → 0 です。
- 1回目の直後なので、答えは 3 です。
設問3
4行目が実行される回数はどれか。
正解：ウ 4
- 4行目が実行されるのは、3行目の条件が真になったときだけです。
- 3行目の条件は5回評価され、真になるのは4回です。したがって 4行目は4回実行されます。
本番形式
問 次の記述中の［ ａ ］と［ ｂ ］に入れる正しい答えの組合せを，解答群の中から選べ。
関数 gcd は，二つの正の整数 a と b の最大公約数を返す。
関数 gcd を gcd(36, 11) として呼び出すと，プログラム中の α の行は［ ａ ］回実行され，戻り値は［ ｂ ］となる。
〔プログラム〕
| ○整数型: gcd(整数型: a, 整数型: b) |
| 整数型: r |
| while (b ≠ 0) |
| r ← a mod b /*** α ***/ |
| a ← b |
| b ← r |
| endwhile |
| return a |
解答群
| ａ | ｂ | |
|---|---|---|
| 3 | 1 | |
| 3 | 3 | |
| 4 | 1 | |
| 4 | 3 | |
| 4 | 36 | |
| 5 | 1 | |
| 5 | 3 | |
| 5 | 36 |
正解：ウ ａ 4，ｂ 1
- 4行目が実行されるのは、3行目の条件が真になったときだけです。
- 3行目の条件は5回評価され、真になるのは4回です。したがって 4行目は4回実行されます。
- 戻り値になる a は、36 → 11 → 3 → 2 → 1 と変わります。
- 8行目で返す時点の値 1 が答えです。
α の行は，下のトレース表（行番号つき）では 4 行目です。
解説
余り r を求め、a に b を、b に r を入れ直すことを、b が 0 になるまで繰り返します。 b が 0 になったときの a が最大公約数で、ここでは 1 です。
行番号つきのプログラム
| 1 | ○整数型: gcd(整数型: a, 整数型: b) |
| 2 | 整数型: r |
| 3 | while (b ≠ 0) |
| 4 | r ← a mod b |
| 5 | a ← b |
| 6 | b ← r |
| 7 | endwhile |
| 8 | return a |
トレース表（全ステップ）
太字は、その文で値が変わった変数です。設問が指している行は黄色、その回は濃い黄色、変数は青い列で示します。
| # | 行 | したこと | a | b | r |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 宣言 | 36 | 11 | 未設定 |
| 2 | 3 | 条件判定（真） | 36 | 11 | 未設定 |
| 3 | 4 | 代入 | 36 | 11 | 3 |
| 4 | 5 | 代入 | 11 | 11 | 3 |
| 5 | 6 | 代入 | 11 | 3 | 3 |
| 6 | 3 | 条件判定（真） | 11 | 3 | 3 |
| 7 | 4 | 代入 | 11 | 3 | 2 |
| 8 | 5 | 代入 | 3 | 3 | 2 |
| 9 | 6 | 代入 | 3 | 2 | 2 |
| 10 | 3 | 条件判定（真） | 3 | 2 | 2 |
| 11 | 4 | 代入 | 3 | 2 | 1 |
| 12 | 5 | 代入 | 2 | 2 | 1 |
| 13 | 6 | 代入 | 2 | 1 | 1 |
| 14 | 3 | 条件判定（真） | 2 | 1 | 1 |
| 15 | 4 | 代入 | 2 | 1 | 0 |
| 16 | 5 | 代入 | 1 | 1 | 0 |
| 17 | 6 | 代入 | 1 | 0 | 0 |
| 18 | 3 | 条件判定（偽） | 1 | 0 | 0 |
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