【Javaプログラミング】再帰処理とは？returnを使用した処理－プロショvol.91

今回はメソッドが自分自身を呼び出す場合の再帰処理というものについて。

それでは早速いってみよー。

 

再帰処理とは？

 

再帰処理とは、メソッドの中でさらに同じメソッドを呼び出すことを指す。

 

例えばメソッドAがあるとする。

メソッドAの中でメソッドAを使用することを指す。

階乗の計算などで使用されることが多い。

 

よく使用さる再帰処理の形

 

再帰処理としてよく目にする形は「return」を使用したもの。

if条件と使用されることが多い。

以下が再帰処理の一般的な形。

どのような処理になるのかは実際にコードを見たほうが分かりやすい。

 

再帰処理を利用したコード（メソッドのみ）

 

以下のコードは再帰処理の部分のみをピックアップしたもの。

例えば「saiki」という名前のメソッドを作ったとする。

 

「saiki」メソッドの中に「if-else条件構文」があり、さらにelseの中に「saikiメソッド」を呼び出している。

 

プログラムの処理順番

 

プログラムがどういうように処理されているかを追ってみる。

 

最初のメソッドで「saiki(int n)」となっている。

この「n」に「5」という数字を入れたとして順番に処理を追っていく。
（この「5」と設定するのはメインメソッドの中で行われる）

ｎが5として指定された場合

saiki(int 5)の処理

 

1. 「n」が「5」と指定された。
2. if処理を行う。
3. （）内の「n<=0（5は0より小さい）」というのは間違っている。
4. else内の処理へ。
5. 「saiki(n-1)*n」の「saiki(n-1)」の部分でsaikiメソッドが呼び出されている。

   

   「saiki(n-1)*n」はsakiメソッドに「n」を掛ける（掛け算）ということ。

   そのため「saiki(n-1)」の時点で「saikiメソッド」が呼び出されていることになる。

   メソッドが呼び出されると、そのメソッド内の処理が行われる。

6. nは「5」のため「saiki（5-1）*5」で「saiki（4）*5」となる。

 

ここで一旦「n」が「5」だった場合の処理が終わった。

ここでポイントなのが、「（4）*5」の計算が行われる前に「saikiメソッド」が呼び出されているということ（saiki(n-1)*n）。

 

 

saiki(4)の処理

 

saikiメソッドがelse内で呼び出され、「saiki(n-1)」となっていることから()内が「4」になったsaikiメソッド内の処理が行われる。

1. メソッドの引数部分の（）内が「4」になったことで、nの値は「4」となった。
2. if処理を行う。
3. （）内の「n<=0（4は0より小さい）」というのは間違っている。
4. else内の処理へ。
5. 「saiki(n-1)*n」の「saiki(n-1)」の部分でsaikiメソッドが呼び出されている。
6. nは「4」のため「saiki（4-1）*4」となる。

 

「n」が「4」の時の処理が終わった。

ここで「n」が「5」だった場合の処理内容を思い出す。

「n」が「5」のときの処理結果は「saiki（4）*5」だった。

この「saiki（4）」という部分が「n」が「4」の時の処理内容になる。

「n」が「5」のときと「n」が「4」の時の処理結果を合わせると、「saiki（4-1）*4*5」となるのがわかるだろうか。

この処理をメソッドが呼び出されなくなるまでずっと繰り返していく。

 

saiki(3)の処理

 

saikiメソッドがelse内で呼び出され、「saiki(n-1)」となっていることから()内が「3」になったsaikiメソッド内の処理が行われる。

1. メソッドの引数部分の（）内が「3」になったことで、nの値は「3」となった。
2. if処理を行う。
3. （）内の「n<=0（3は0より小さい）」というのは間違っている。
4. else内の処理へ。
5. 「saiki(n-1)*n」の「saiki(n-1)」の部分でsaikiメソッドが呼び出されている。
6. nは「3」のため「saiki（3-1）*3」となる。

 

「n」が「3」の時の処理が終わった。

「n」が「5」の時、「n」が「4」の時、そして「n」が「3」の時の処理結果を合わせると、「saiki（3-1）*3*4*5」となる。

次はsaiki(2)が呼び出された。

 

saiki(2)の処理

 

saikiメソッドがelse内で呼び出され、「saiki(n-1)」となっていることから()内が「2」になったsaikiメソッド内の処理が行われる。

1. メソッドの引数部分の（）内が「2」になったことで、nの値は「2」となった。
2. if処理を行う。
3. （）内の「n<=0（2は0より小さい）」というのは間違っている。
4. else内の処理へ。
5. 「saiki(n-1)*n」の「saiki(n-1)」の部分でsaikiメソッドが呼び出されている。
6. nは「2」のため「saiki（2-1）*2」となる。

 

「n」が「2」の時の処理が終わった。

「n」が「5」の時、「n」が「4」の時、「n」が「3」の時、そして「n」が「2」の時の処理結果を合わせると、「saiki（2-1）*2*3*4*5」となる。

saiki(1)が呼び出された。

 

saiki(1)の処理

 

saikiメソッドがelse内で呼び出され、「saiki(n-1)」となっていることから()内が「1」になったsaikiメソッド内の処理が行われる。

1. メソッドの引数部分の（）内が「1」になったことで、nの値は「1」となった。
2. if処理を行う。
3. （）内の「n<=0（1は0より小さい）」というのは間違っている。
4. else内の処理へ。
5. 「saiki(n-1)*n」の「saiki(n-1)」の部分でsaikiメソッドが呼び出されている。
6. nは「1」のため「saiki（1-1）*1」となる。

 

「n」が「1」の時の処理が終わった。

「n」が「5」の時、「n」が「4」の時、「n」が「3」の時、「n」が「2」、そして「n」が「1」の時の処理結果を合わせると、「saiki（1-1）*1*2*3*4*5」となる。

saiki(0)が呼び出された。

 

saiki(0)の処理⇒メソッドの呼び出しの終わり

 

saikiメソッドがelse内で呼び出され、「saiki(n-1)」となっていることから()内が「0」になったsaikiメソッド内の処理が行われる。

1. メソッドの引数部分の（）内が「0」になったことで、nの値は「0」となった。
2. if処理を行う。
3. （）内の「n<=0（0は0より小さい、もしくは同じ）」というのは合っている。
4. if内の処理へ。
5. 条件に合っている場合、「return 1」ということから処理は「1」という結果になるということ。
6. 呼び出されるメソッドはない。

 

「n」が「0」の時の処理が終わった。

「n」が「5」の時、「n」が「4」の時、「n」が「3」の時、「n」が「2」、そして「n」が「1」の時の処理結果を合わせると、「1*1*2*3*4*5」となる。

ここで出てくるのが「return」。

「return」はsaiki()メソッド（今回はnが「5」の場合）に「1*1*2*3*4*5」の計算結果を返すというもの。

「1*1*2*3*4*5」の計算結果の「120」というデータをsaiki()メソッドが持っているということになる。

 

再帰処理を利用したコード（完全版）

 

以上を実行すると以下の結果が得られる。

 

ピンクのアンダーラインを引いている部分が再帰処理。

 

数字を指定するのは「SaikiShori.saiki(5)」の部分。

saiki()メソッドの部分で「saiki(int n)」と書いている。

このことからメインメソッドでsaiki()メソッドを呼び出す際は「int n」の部分の（）内に数字を指定することで自分の好きな数字の階乗の結果を得られる。

 

大きい数字を入力したいときは「int」だと計算結果がintの使用できる数字の範囲に収まらない場合がある。

大きい数字を入力することを想定するなら「long」を使用する。

 

最後に

 

理解するのにとても苦労したけれど、処理を一個一個追っていくことでちゃんと頭の中で理屈が理解できたと思う。

始めはreturnを使用するのが再帰処理かと思ったけれど、メソッドの中で同じメソッドを呼び出すことが再帰処理ということを途中から理解し始めた私・・・。