break文

break文によるループの終了

これまでの繰り返し処理では、決められた条件がtrueである間はループ本体を実行してきました。しかし、ループ本体の実行途中であっても、ループを強制的に終了させたいときが有ります。それを実現するのがbreak文です。 break文は既にswitch文のところで学習しましたが、for文、while文、do〜while文による繰り返しを中断したいときにも使うことができるのです。

英語のbreakには、「破る」「中断する」という意味があります。

構文 : break文

break;

for文、while文、do〜while文などのループ本体の中でbreak文を実行すると、そのbreak文を含む一番内側のループを強制的に終了することができます。

では、早速サンプルプログラムを見てみましょう。今回は、入力された正の整数が素数かどうかを判定するプログラムです。

素数とは、1と自分自身でしか割り切れない自然数のことでしたね。ただし、1は素数には入れません。素数を小さい方から順に書いていくと次のようになります。

2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31, 37, 41, 43, 47, 53, 59, 61, 67, 71, ...

尚、素数に最大のものは無く、限りなく続いていくことが知られています。

BreakSample01.java

import java.io.*;

class BreakSample01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException{
        BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        
        System.out.println("正の整数を入力してください。");
        int num = Integer.parseInt(br.readLine());
        boolean prime = true; //素数かどうかを表すboolean型の変数。最初は素数に設定
        
        for(int i = 2; i < num; i++){
            if(num % i == 0){ //1と自分自身以外の数で割り切れたら素数ではない。
                prime = false;
                break;
            }
        }
        
        if(num == 1)    //1は自分自身以外の数で割り切れないが、素数ではない。
            prime = false;
        
        if(prime)
            System.out.println("素数です。");
        else
            System.out.println("素数ではありません。");
    }
}

BreakSample01の実行結果 1

正の整数を入力してください。
1
素数ではありません。

BreakSample01の実行結果 2

正の整数を入力してください。
3
素数です。

BreakSample01の実行結果 3

正の整数を入力してください。
6
素数ではありません。

BreakSample01では、入力された正の整数はnumに代入されています。 numが素数かどうかを表すのがboolean型の変数primeです。

        boolean prime = true; //素数かどうかを表すboolean型の変数。最初は素数に設定

最終的には、numが素数ならprimeにはtrue、素数でないならfalseが代入されることになります。しかし、numの値に関わらず、一旦は素数であると見なしているのです。

numが素数かどうかはfor文の中で判定されます。

        for(int i = 2; i < num; i++){
            if(num % i == 0){ //1と自分自身以外の数で割り切れたら素数ではない。
                prime = false;
                break;
            }
        }

num % i == 0 は「numをiで割った余りが0である。」ということで、簡単に言えば、「numはiで割り切れる。」ということです。 iの値を2からnum-1までインクリメントしながら、numがiで割り切れるかどうかをチェックしています。もし一つでも割り切れる数が有れば、numは素数ではないので、primeにfalseを代入して、break文でループを強制的に終了させます。どの数でも割り切れないならば、 i < num が成り立たなくなったときにループは終了します。

この時点で、primeには正しい値が入っているように思えるのですが、よく考えてみると、numが1の場合にも、primeにはtrueが入っていることになります。 1という数は確かに自分自身でしか割り切れないのですが、素数の仲間とはみなされないことになっています。そこで、次のようにnumの値が1の場合だけは、primeをfalseに設定し直しています。

        if(num == 1)    //1は自分自身以外の数で割り切れないが、素数ではない。
            prime = false;

こうしてprimeに正しい値が設定されたところで、primeの値に応じてメッセージを出力しているのです。

表 7-7はnumの値が1の場合のfor文の流れです。 for文の条件 i < num が始めからfalseのため、ループ本体は一度も実行されず、primeの値はtrueのままとなります。

表 7-7 : BreakSample01でのfor文の流れ（1が素数かどうか判定）
繰り返し回数	iの値	i < num	num % i == 0	prime	i++後のiの値
1	2	false		true

表 7-8はnumの値が3の場合のfor文の流れです。 for文の条件 i < num はiの値が2のときだけtrueとなり、ループ本体が一度だけ実行されますが、if文の条件 num % i == 0 がfalseのため、結局primeの値はtrueのままでループは終了することになります。

表 7-8 : BreakSample01でのfor文の流れ（3が素数かどうか判定）
繰り返し回数	iの値	i < num	num % i == 0	prime	i++後のiの値
1	2	true	false	true	3
2	3	false		true

表 7-9はnumの値が6の場合のfor文の流れです。 for文の条件 i < num はiの値が2のときtrueとなり、ループ本体が実行され、if文の条件 num % i == 0 がtrueのため、primeの値はfalseとなり、break文によってループを強制的に終了させることになります。

表 7-9 : BreakSample01でのfor文の流れ（6が素数かどうか判定）
繰り返し回数	iの値	i < num	num % i == 0	prime	i++後のiの値
1	2	true	true	false

break文を使えば、for文、while文、do〜while文を強制的に終了させることができる。

ラベル付きbreak文で多重ループを一気に抜け出す

既に述べましたように、break文はそれを含む一番内側のループを強制的に終了させます。したがって、二重ループの内側のループ本体でbreak文を実行した場合、内側のループが終了するだけで、外側のループは終了しません。九九の表を作るプログラム（MultipleLoopSample01A）に少し手を加えて、このことを確認してみましょう。

BreakSample02.java

class BreakSample02 {
    public static void main(String[] args) {
        int limit = 20;
        
        for(int i = 1; i <= 9; i++){
            for(int j = 1; j <= 9; j++){
                if(i * j > limit){
                    break;
                }
                System.out.printf(" %2d", i * j);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

BreakSample02の実行結果をスクリーンショットで見てみましょう。

BreakSample02の内側のループ（列ループ）の中には、

                if(i * j > limit){
                    break;
                }

と記述されています。九九の答えが上限であるlimitの値（20に設定されている）を超えたときは、break文が実行されて列ループが終了します。そのため、上限を超えた場合は、その時点でその行の表示は終了します。しかし、外側のループ（行ループ）は終了せず、改行が通常通り行われ、さらに次の行の表示へと進んでいきます。

break文は、それを含む一番内側のループを終了させるだけで、外側のループは終了させないことがお分かりいただけたでしょうか。

さて、外側のループを一気に抜け出すにはどうすればいいのでしょうか。それにはラベル付きbreak文を使います。

例えば、for文による二重ループで、内側のループの中から外側のループの外へ一気に抜け出すには、おおよそ次のような構文でラベル付きbreak文を使います。

構文 : ラベル付きbreak文

ラベル:
    for(初期化部1; 条件1; 更新部1){
        for(初期化部2; 条件2; 更新部2){
            if(条件3){
                ...
                break ラベル;
            }
        }
    }

外側のfor文の直前に、「ラベル:」が付けられています。こうしておくと、「break ラベル;」が実行されたときに、外側のfor文を一気に抜け出すことができます。内側のfor文にラベルを付けることもできますが、その場合はラベル無しのbreak文と同様に、内側のfor文を抜け出すだけになります。尚、ラベルは識別子ですので、その規則に従って決めてください。

それでは、実際にラベル付きbreak文を使ってみましょう。次のBreakSample03はBreakSample02を少しだけ変更したものです。

BreakSample03.java

class BreakSample03 {
    public static void main(String[] args) {
        int limit = 20;

    RowLoop:
        for(int i = 1; i <= 9; i++){
            for(int j = 1; j <= 9; j++){
                if(i * j > limit){
                    System.out.println();
                    break RowLoop;
                }
                System.out.printf(" %2d", i * j);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

BreakSample03の実行結果は次のようになります。

今回は、外側のループ（行ループ）の直前に RowLoop というラベルが付いています。そして、九九の答えが上限を超えた場合はラベル付きbreak文が実行されます。

                if(i * j > limit){
                    System.out.println();
                    break RowLoop;
                }

ラベル付きbreak文が実行されると、行ループの外へ一気に抜け出します。したがって、その時点で九九の表の作成は完全に終了することになります。この場合、内側のループ（列ループ）の後の改行の処理は行われないことになるので、ラベル付きbreak文の実行前に、改行しておかなければなりません。

多重ループを一気に抜け出すには、抜け出したいループの直前にラベルを付けて、ラベル付きbreak文を実行する。