カウンタクラス（機能合成）｜コードで実践

カウンタクラス（機能合成）

このレッスンで分かること

オブジェクトの本質は「データ (状態) と 振る舞い (操作) を一体化させる」点にある

OOP の最大の特徴は、クラス が 状態 (state) を持てる ことです

Counter クラスには次の機能を持たせます

カウンタクラスとは

状態を持つカウンタを クラス で実装し、counterOps(ops) で inc / dec / reset の操作を順に適用して最終値を返す。

OOP の最大の特徴は、クラス が 状態 (state) を持てる ことです。関数 だけで書くと、状態を 引数 と 戻り値 で持ち回さなければなりませんが、クラス の インスタンス は内部の 属性 に 状態 を保持できます。本レッスンでは、最もシンプルな状態保持の例として カウンタ を実装します。

オブジェクトの本質は「データ (状態) と 振る舞い (操作) を一体化させる」点にある。

Counter クラスの設計

Counter クラスには次の機能を持たせます。

属性 — value (現在のカウント値、初期 0)
inc() — value を 1 増やす
dec() — value を 1 減らす
reset() — value を 0 に戻す
current() — 現在の value を返す

Python

class Counter:
    def __init__(self):
        self.value = 0

    def inc(self):
        self.value += 1

    def dec(self):
        self.value -= 1

    def reset(self):
        self.value = 0

    def current(self):
        return self.value

5 つのメソッドを 1 つの クラス にまとめることで、「カウンタ として振る舞うオブジェクト」を作れます。Counter() でインスタンスを作るたびに、独立した 状態 を持つカウンタが生まれます。

インスタンスは独立

Python

c1 = Counter()
c2 = Counter()
c1.inc()
c1.inc()
c2.inc()
print(c1.current())  # 2
print(c2.current())  # 1

c1 と c2 はそれぞれ別のオブジェクトで、value 属性も別々に持ちます。これが グローバル変数 と違うところで、複数の カウンタ を同時に動かせます。

操作列を適用する流れ

操作列を順に適用するパターンを図にすると次のとおりです。

diagram (will load when visible)

図のポイント (テキスト併記)

各操作は インスタンス の value を更新する 副作用 を持ちます

各操作は インスタンス の value を更新する 副作用 を持ちます。関数型 プログラミングでは 副作用 を避ける傾向がありますが、OOP では「オブジェクトの状態を変える のは、そのオブジェクトのメソッドだけ」というルールで 副作用 をコントロールします。これを カプセル化 と呼びます。

JavaScript での実装

JavaScript

class Counter {
  constructor() {
    this.value = 0;
  }
  inc() { this.value += 1; }
  dec() { this.value -= 1; }
  reset() { this.value = 0; }
  current() { return this.value; }
}

Java でも同じ構造で書けますが、本問では Python と JavaScript のみ対応します。

このレッスンでやること

関数 counterOps(ops) を実装してください。ops は文字列の配列で、各要素は "inc" / "dec" / "reset" のいずれか。Counter クラスを内部で作り、ops を順に適用した後、最終的な value を 整数 で返します。例として ["inc", "inc", "dec", "inc"] → 2、["inc", "inc", "reset"] → 0。

よくある間違い

self.value = 0 を Counter.value = 0 と書いてしまう (クラス変数 になり、全インスタンスで共有される)。
inc の中で value += 1 (self なし) と書いて、ローカル変数を 1 にして終わる。self.value += 1 が正解。
戻り値を 配列 にしてしまう。本問では 最終値の整数 だけを返す。

カプセル化のメリット

カプセル化 は、状態 を外から直接いじれないようにし、メソッド 経由でしか変更できなくする原則だ。

Counter クラスを使う側は、内部の value 属性を直接書き換えるのではなく、inc() や reset() を呼びます。これによって、カウンタ の振る舞いが「プラス 1」「マイナス 1」「ゼロに戻す」の 3 種類だけに限定され、予期しない値の代入を防げます。Java などの言語では private キーワードで属性へのアクセスを文法的に制限できます。Python は文法的な強制はありませんが、慣例として _value (アンダースコア始まり) を「外から触らないでね」のサインに使います。

状態を直接いじれる場所が増えるほど、バグ の原因も増える。カプセル化 は「バグ の出口を狭める」設計原則だ。

やってみよう

OOP の「状態 + 操作」のセットを、Counter という最小例で体感してください。スタック キュー も、突き詰めれば「状態 = items 配列、操作 = push/pop など」という同じパターンの応用です。

よくある質問

Q. このトピックは実務でどう役立ちますか？

A. DB のクエリ最適化、API 設計、データ構造の選択など、設計判断の根拠になります。表面的にライブラリを使うだけでなく「なぜそれが速いのか」を理解できると、性能問題を未然に防げます。コーディング面接でも頻出のテーマです。

Q. 計算量はどう求めれば良いですか？

A. ループのネストごとに掛け算する、再帰なら漸化式から解く、というのが基本です。Big-O 表記は定数倍と低次の項を無視するため、n の指数（n²、n log n など）に注目してください。最悪・平均・最良の 3 つを意識すると説得力が増します。

Q. 覚えるべき定番アルゴリズムは何ですか？

A. 二分探索、クイックソート/マージソート、BFS/DFS、ダイクストラ、DP の基本問題（フィボナッチ・ナップサック）が必修です。これらを「白紙から書ける」状態にすると、応用問題が一気に解けるようになります。

次のレッスン

次は 第 5 章クイズ — クラスと OOP で、第 5 章クイズ — クラスと OOP を学びます。

事前確認 — 進む前に次の 3 つができることを確認しましょう。

カウンタクラスの要点を自分の言葉で説明できる
このレッスンの最小コード (または操作手順) を見ずに書ける
練習問題やクイズで間違えた箇所を読み直して理解した

理解度チェック (30 秒)

Q. カウンタクラスとは何か、1 文で説明してください。

この章のポイント

A. 本文の「このレッスンで分かること」または冒頭の説明文を見直し、自分の言葉で要約できれば OK。詰まったら本レッスンの最初の H2 セクションを読み返してみましょう。

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