最大公約数（互除法） 問題25
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(72, 21) 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3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 | 72 | 21 | 未設定 |
| 2 | 3 | 条件判定（真） | 72 | 21 | 未設定 |
| 3 | 4 | 代入 | 72 | 21 | 9 |
設問1
gcd(72, 21) を呼び出すと戻り値は 3 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：エ 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。
- 「b」→ 繰返しが終わらない
- 「b mod a」→ 戻り値は 21
- 「a ÷ b の商」→ 戻り値は 7
- 「a mod b」→ 戻り値は 3（正解）
設問2
4行目を3回目に実行した直後の、変数 r の値はどれか。
正解：ア 0
- 4行目は全部で3回実行されます。
- 実行した直後の r は、順に 9 → 3 → 0 です。
- 3回目の直後なので、答えは 0 です。
設問3
4行目が実行される回数はどれか。
正解：ウ 3
- 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4回評価され、真になるのは3回です。したがって 4行目は3回実行されます。
本番形式
問 次の記述中の［ ａ ］に入れる正しい答えを，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(72, 21) として呼び出したとき，プログラム中の α の行は［ ａ ］回実行される。
〔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
正解：エ 3
- 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4回評価され、真になるのは3回です。したがって 4行目は3回実行されます。
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 3 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 | 72 | 21 | 未設定 |
| 2 | 3 | 条件判定（真） | 72 | 21 | 未設定 |
| 3 | 4 | 代入 | 72 | 21 | 9 |
| 4 | 5 | 代入 | 21 | 21 | 9 |
| 5 | 6 | 代入 | 21 | 9 | 9 |
| 6 | 3 | 条件判定（真） | 21 | 9 | 9 |
| 7 | 4 | 代入 | 21 | 9 | 3 |
| 8 | 5 | 代入 | 9 | 9 | 3 |
| 9 | 6 | 代入 | 9 | 3 | 3 |
| 10 | 3 | 条件判定（真） | 9 | 3 | 3 |
| 11 | 4 | 代入 | 9 | 3 | 0 |
| 12 | 5 | 代入 | 3 | 3 | 0 |
| 13 | 6 | 代入 | 3 | 0 | 0 |
| 14 | 3 | 条件判定（偽） | 3 | 0 | 0 |
| 15 | 8 | 戻る（3） | 3 | 0 | 0 |