九九の段を作る｜コードで実践

このレッスンで分かること

ループ変数 i を計算式に組み込めば、九九・累積和・配列演算などが書けます

区切り文字を末尾に残さないコツは if (i > 1) result += " "; で先頭以外に空白を入れる

最小例は for (int i = 1; i <= 9; i++) { if (i > 1) sb.append(" "); sb.append(n * i); }

九九の段を作るとは

for ループの応用として、引数 n の段の九九を空白区切りの文字列で組み立てる方法を学びます。

ループ変数を計算に使う

前のレッスンで for 文の基本形を学びました。for (int i = 1; i <= 9; i++) { ... } のように、カウンタ変数 i を 1 から 9 まで動かすあのお馴染みの形です。今回はその一歩先、ループ変数 i を計算に使う というテーマに踏み込みます。

これまで i は「何回ループしたか」を数えるだけの存在でした。でも Java でも他の多くの言語でも、i は普通の int 変数なので、ループの中で n * i のように掛け算したり、配列のインデックス arr[i] として使ったり、自由に計算に組み込めます。この発想ができるようになると、ループで書ける処理の幅が一気に広がります。

「ループ変数はただのカウンタ」と思っていると、for 文の本当の威力を引き出せません。i を計算式の一部として捉えなおすと、九九、累積和、フィボナッチ、配列処理、ありとあらゆる場面で for が武器になります。

このレッスンの題材は、誰もが小学生のときに暗記した九九です。「3 の段」「7 の段」のように、引数 n で指定された段の答えを n * 1, n * 2, ..., n * 9 の順で並べた文字列を返すメソッドを書きます。

インデックスと計算結果の違い

まずは課題の構造を分解しましょう。multTable(3) を呼ぶと "3 6 9 12 15 18 21 24 27" を返してほしいわけですが、この出力を for でどう作るか考えます。

i は インデックス (何番目か、1〜9 の数え上げ)
n * i は 計算結果 (実際に文字列に並ぶ値)

この 2 つを混同しないことがポイントです。i 自体を出力するのではなく、i をかけ算の右辺として使い、その結果 n * i を文字列にしていきます。

Java

for (int i = 1; i <= 9; i++) {
    int value = n * i;   // インデックス i を使って実際の値を計算
    // value を文字列に追加する
}

int value = n * i; の行が今回の核です。i がループのたびに 1, 2, 3, ..., 9 と変化するので、value は n * 1, n * 2, n * 3, ... と次々に変わっていきます。

i をそのままインデックスとして使うか、n * i のように計算して別の値を作るか。この使い分けが for ループ上達の第一歩です。慣れてくると i を arr[i] の添字として使ったり、i % 2 で偶奇を判定したり、i を縦横に展開して二重ループにしたり、応用の幅がぐっと広がります。

動きを追ってみる

multTable(3) を呼んだとき、ループの中で何が起きているかを 1 ステップずつ見てみましょう。

diagram (will load when visible)

n = 3 のときに i、value、result がどう変わるかを表にすると、次のとおりです。

`i`	`n * i`	直前の `result`	追加処理	直後の `result`
1	3	`""`	`result += "3"`	`"3"`
2	6	`"3"`	`result += " 6"`	`"3 6"`
3	9	`"3 6"`	`result += " 9"`	`"3 6 9"`
...	...	...	...	...
9	27	`"3 6 9 ... 24"`	`result += " 27"`	`"3 6 9 ... 27"`

この対応関係で意識してほしいのは「i は 1 から 9 まで、value は n * i の結果」という対応関係です。出力に並ぶのは value のほうであって、i そのものではありません。

文字列連結の素直な書き方

ここまでの考え方をそのままコードにすると、次のような形になります。

Java

public class Solution {
    public static String multTable(int n) {
        String result = "";
        for (int i = 1; i <= 9; i++) {
            int value = n * i;
            if (i == 1) {
                result = result + value;
            } else {
                result = result + " " + value;
            }
        }
        return result;
    }
}

if (i == 1) の分岐は、末尾の空白を出さない ための工夫です。素直に result = result + value + " "; と書くと、"3 6 9 12 15 18 21 24 27 " のように最後に余計な空白が 1 つ残ってしまいます。今回のテストは末尾の空白に厳しいので、最初の 1 つは空白なしで、2 つ目以降は前に空白を付ける、という形で組み立てるのが王道です。

「空白を区切り文字として、最初だけ特別扱い」というパターンは、for で文字列を組み立てるときの定番テクニックです。CSV、JSON 配列、SQL の IN 句など、似た構造が至るところで顔を出します。一度覚えるとずっと使えます。

文字列連結が遅い問題と StringBuilder

上のコードは動きはしますが、Java 経験者が見るとちょっと顔をしかめます。理由は String の連結は遅い から、です。

Java の String はイミュータブル (一度作ったら変更できない) という性質があります。result = result + " " + value; と書くと、Java は内部で「新しい String オブジェクトを作って、中身を全部コピーして、古い result を捨てる」という処理をします。ループのたびにこれを繰り返すので、ループ回数が増えるほど効率が悪くなります。

今回のように 9 回だけなら全く問題ありませんが、これが 10000 回、100000 回となると話は別です。そこで Java には専用の道具 StringBuilder が用意されています。

Java

public class Solution {
    public static String multTable(int n) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = 1; i <= 9; i++) {
            if (i > 1) {
                sb.append(" ");
            }
            sb.append(n * i);
        }
        return sb.toString();
    }
}

StringBuilder は中身を書き換えられるバッファです。append で末尾に追加していき、最後に toString() で String に変換します。コピーが発生しないので、長いループでも快適に動きます。

入門のうちは String の + 連結で書いて構いません。九九の 9 回程度なら、最近の JVM はコンパイラ最適化で内部的に StringBuilder に置き換えてくれます。ただし「長いループで文字列を作るときは StringBuilder を使う」というキーワードは覚えておきましょう。コードレビューで指摘される定番の話題です。

よくある間違い

九九を for で書くとき、初心者がよくハマるポイントは大きく分けて 3 つあります。

0 から始める / 1 から始めるの混同 — 九九は n * 1 から n * 9 までです。for (int i = 0; i < 9; i++) と書くと i は 0〜8 になり、n * 0 = 0 が先頭に入ってしまいます。今回は i = 1; i <= 9; i++ が正解です
末尾の余計な空白 — result = result + value + " "; のように書くと、最後の値の後ろにも空白が残ります。テストは "3 6 9 12 15 18 21 24 27" のように末尾に空白なしを期待しているので、if (i == 1) で分岐するか、if (i > 1) で先に空白を入れるパターンを使いましょう
i と n の取り違え — 文字列に並べるのは n * i の結果であって、i そのものではありません。うっかり result = result + i; と書くと "1 2 3 4 5 6 7 8 9" がいつも返ってきてしまい、n = 3 でも n = 7 でも同じ出力になります

もうひとつ、配列を使い慣れている人は int[] arr = new int[9]; のように配列に値を詰めてから String.join(" ", ...) でつなぎたくなりますが、入門段階では素直に for で文字列を組み立てるほうが、ループ変数の使い方が身につきます。

「動けば OK」ではなく「期待される文字列とぴったり一致するか」を意識してください。" " (半角スペース 1 つ) と " " (半角スペース 2 つ) は別物として扱われ、テストは fail します。出力フォーマットの厳密さは、API レスポンスや CSV 生成の現場でもよく問われるテーマです。

この章のポイント

ここまでの要点 ループ変数 i を n * i のように計算に使う発想を持つ。区切り文字は「先頭以外に前置」で末尾の余計な空白を防ぐ。長いループの文字列組み立ては StringBuilder で高速化。

やってみよう

それでは課題に挑戦してみましょう。手順は次のとおりです。

結果を貯める変数を用意する (String result = ""; または StringBuilder sb = new StringBuilder();)
for (int i = 1; i <= 9; i++) で i を 1 から 9 まで動かす
ループの中で n * i を計算し、空白区切りで結果に追加する
末尾に余計な空白が残らないように if で先頭だけ特別扱いする (または先に空白を入れる方式にする)
ループを抜けたら結果の文字列を return する

まずは String の + 連結で素直に書いて、テストが pass することを確認してみてください。pass したら、余裕があれば StringBuilder 版に書き換えて、同じテストが通るか試してみましょう。同じ仕様を 2 通りの書き方で実装すると、それぞれの強みと弱みが体で理解できます。

慣れてきたら、引数を int n, int max の 2 つに増やして「n の段を max までかける」ように改造したり、二重ループで 1 の段 から 9 の段 までを全部出力する全段表を作ったり、自由に発展させてみてください。

よくある質問

Q. Java と他言語の文法はどう違いますか？

A. Java は静的型付けで、変数宣言時に型を明示します（int x = 0;）。中括弧でブロックを表し、文末にセミコロンが必要です。Python の動的型付けや JavaScript の柔軟さに慣れていると最初は窮屈ですが、コンパイル時にバグが発見できる安全性がメリットです。

Q. コードが動かないときに最初に見るべき場所は？

A. コンパイルエラーは行番号とエラー種別（cannot find symbol、incompatible types など）が表示されます。実行時例外はスタックトレースの最初の at ... が原因行です。IDE（IntelliJ / VS Code）の警告も丁寧に潰すと、半分のバグは未然に防げます。

Q. Java の習得後に学ぶべき技術は何ですか？

A. 基本構文を抑えたら java-intermediate（コレクション / ジェネリクス / Stream / 例外）に進み、Spring Boot や Web 開発に展開するのが王道です。クラウド時代は Kotlin / Scala への展開も視野に入りますが、まずは Java 標準を固めるのが効率的です。

次のレッスン

次は while 文 で、for ループの応用として、引数 n の段の九九を空白区切りの文字列で組み立てる方法を学びますを学びます。

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。

九九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. 九九とは何か、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。

関連レッスン

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Q. Java と他言語の文法はどう違いますか？

Q. コードが動かないときに最初に見るべき場所は？

Q. Java の習得後に学ぶべき技術は何ですか？

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