プログラミングの基礎中の基礎ともいえる数値演算は、C#に限らずどの言語でも非常に重要な要素です。C#では、数値データを扱う上での四則演算「足し算（+）、引き算（-）、掛け算（*）、割り算（/）」が用意されています。さらに、剰余演算子（%）を使って、割ったときの余りも求めることができます。この記事では、これらの演算がどのように動作するのか、どのような場面で注意が必要なのかを具体例を交えながら詳しく解説します。数値計算は様々なシーンで利用されるため、しっかりと理解しておくことが重要です。
加算演算子（+）
C#では、+演算子を使用して2つ以上の数値を加算できます。整数型（int）や浮動小数点型（float、double）など、基本的な数値型に対して同じ記法が利用されます。以下の例では、整数と浮動小数点数それぞれでの加算を示しています。
// 整数型の加算
int a = 10;
int b = 20;
int sumInt = a + b;
Console.WriteLine("整数の合計: " + sumInt);
// 整数の合計: 30
// 浮動小数点型の加算
double x = 3.14;
double y = 2.71;
double sumDouble = x + y;
Console.WriteLine("浮動小数点の合計: " + sumDouble);
// 浮動小数点の合計: 5.85このように、+演算子は直感的に記述できます。ただし、以下のように数値の加算だけでなく、文字列の連結演算子としても利用される点に注意が必要です。
// 文字列連結
string greeting = "こんにちは";
string name = "Hanako";
string message = greeting + ", " + name + "さん！";
Console.WriteLine(message);
// こんにちは, Hanakoさん！減算演算子（-）
減算演算子（-）は、正の数、負の数を問わずシンプルに扱うことが可能です。下記の例では、基本的な減算の使い方を示し、負の結果となる場合の例も示しています。
int a = 50;
int b = 15;
int diff = a - b;
Console.WriteLine("差: " + diff);
// 差: 35
// 負の値を扱う例
int c = 10;
int d = 20;
int negativeResult = c - d;
Console.WriteLine("負の結果: " + negativeResult);
// 負の結果: -10減算は、在庫管理の数量や時間の差分、温度変化の計算など、実務的な計算にも頻繁に利用されます。
掛け算/乗算演算子（*）
掛け算演算子/乗算演算子（*）は、整数型も浮動小数点型も同じように扱えるため、様々な計算処理において柔軟に利用されます。
// 整数型の場合
int a = 7;
int b = 6;
int productInt = a * b;
Console.WriteLine("整数の積: " + productInt);
// 整数の積: 42
// 浮動小数点型の場合
double x = 2.5;
double y = 4.0;
double productDouble = x * y;
Console.WriteLine("浮動小数点の積: " + productDouble);
// 浮動小数点の積: 10.0ただし、掛け算では大きな数値同士を扱う場合、整数型の範囲を超えてオーバーフローが起こる可能性があるため、必要に応じてオーバーフロー時に例外を発生させるcheckedキーワードを使用するなどの対策が求められます。
int bigNumber1 = int.MaxValue;
int bigNumber2 = 2;
try
{
int result = checked(bigNumber1 * bigNumber2);
Console.WriteLine("積: " + result);
}
catch (OverflowException ex)
{
Console.WriteLine("オーバーフローが発生しました: " + ex.Message);
}割り算/除算演算子（/）
割り算は、2つの数値を分割する操作ですが、整数型と浮動小数点型では挙動が異なります。整数型の割り算は、商の整数部分のみが返され、小数点以下は切り捨てられます。一方、浮動小数点型の場合は、小数点以下も含む正確な値が得られます。ただし、有効桁で丸めが発生するため注意が必要です。
// 整数同士の割り算（切り捨て）
int numerator = 10;
int denominator = 3;
int quotientInt = numerator / denominator;
Console.WriteLine("整数割り算の結果: " + quotientInt);
// 整数割り算の結果: 3
// 浮動小数点の割り算
double numeratorDouble = 10.0;
double denominatorDouble = 3.0;
double quotientDouble = numeratorDouble / denominatorDouble;
Console.WriteLine("浮動小数点割り算の結果: " + quotientDouble);
// 浮動小数点割り算の結果: 3.3333333333333335ゼロ除算の注意点
割り算で最も注意すべき点は、分母が0になる場合です。整数型で分母0で割ろうとするとDivideByZeroExceptionが発生し、プログラムがクラッシュする可能性があります。浮動小数点型では例外は発生せず、InfinityやNaNが返ることがあるため、事前に分母が0でないかチェックすることが大切です。
int a = 10;
int b = 0;
try
{
int result = a / b;
Console.WriteLine("割り算結果: " + result);
}
catch (DivideByZeroException ex)
{
Console.WriteLine("ゼロ除算エラー: " + ex.Message);
}剰余演算子（%）による余りの計算
C#では、剰余演算子（%）を使用して、割り算の余りを求めることができます。特に、整数の偶奇判定や循環処理（例：配列のインデックスをループさせる場合）に頻繁に利用されます。
int dividend = 17;
int divisor = 5;
int remainder = dividend % divisor;
Console.WriteLine("17を5で割った余り: " + remainder);
// 17を5で割った余り: 2負の数と余り
C#の%演算子では、余りの符号は被除数（左側の数値）に依存します。たとえば、-17を5で割った場合、結果は-2となります。これは、以下のコードでも確認できます。
int negativeDividend = -17;
int remainderNegative = negativeDividend % divisor;
Console.WriteLine("-17を5で割った余り: " + remainderNegative);
// -17を5で割った余り: -2この挙動は、言語ごとに異なる部分もあるため、符号に関する理解を深め、実装時に誤解が生じないよう注意する必要があります。
剰余演算子の応用例：偶数・奇数の判定
剰余演算子は、特定の条件判定にも利用されます。最も一般的な例は、ある整数が偶数か奇数かを判断するために使われる方法です。整数を2で割り、余りが0なら偶数、余りが1（または-1の場合も考慮）の場合は奇数と判定します。
int number = 42;
if (number % 2 == 0)
{
Console.WriteLine(number + "は偶数です。");
}
else
{
Console.WriteLine(number + "は奇数です。");
}このように、%演算子を使うことで、コードの可読性や効率を向上させることが可能です。もちろん、0で割るケースにも注意が必要であり、実行前に除数が0でないか確認するなど、エラーチェックを組み込むとより安全です。
演算子の優先順位と括弧の活用
C#に限らず、プログラミング言語では演算子に優先順位が存在します。四則演算の場合、掛け算（*）と割り算（/）、剰余演算子（%）は、足し算（+）と引き算（-）よりも高い優先順位を持っています。たとえば、以下の式はどのように評価されるでしょうか。
int result = 10 + 5 * 2;ここでは、まず5と2が掛け算されて10となり、次に10と足し算され、結果は20となります。しかし、意図した順序で計算を進めたい場合は、括弧を使用すると明瞭です。
int result = (10 + 5) * 2; // 結果は30括弧を使うことで、計算の優先順位を明示し、後からコードを読む際にも誤解が生じにくくなります。
応用例と実践的な利用シーン
実際のプログラムでは、四則演算および余り計算は単なる計算処理だけでなく、条件分岐やループ処理、アルゴリズムの一部として組み込まれることが多々あります。たとえば、ユーザーから入力された金額に対して消費税を加算し、税込価格を計算する場合、以下のようなコードが考えられます。
// 税込価格を計算する例
double priceWithoutTax = 980.0;
double taxRate = 0.08; // 消費税8%
double taxAmount = priceWithoutTax * taxRate;
double priceWithTax = priceWithoutTax + taxAmount;
Console.WriteLine("税抜価格: " + priceWithoutTax);
Console.WriteLine("消費税額: " + taxAmount);
Console.WriteLine("税込価格: " + priceWithTax);また、ゲーム開発などでは、余り計算を利用してシーンのループやプレイヤーの動作タイミングの制御、さらには配列の境界を超えないようにインデックスを循環させるなど、様々な応用例があります。たとえば、次のコードは、配列のインデックスを循環させる方法を示しています。
string[] fruits = { "Apple", "Banana", "Cherry" };
int index = 5;
Console.WriteLine("選ばれたフルーツ: " + fruits[index % fruits.Length]);
// 選ばれたフルーツ: "Cherry"このように、基本の演算子の知識を深めることで、実践的なシーンに応じた柔軟なロジックが構築できるようになり、より質の高いコードを書くことが可能となります。
まとめ
本記事では、C#における基本的な四則演算と、余り計算にフォーカスを当てた以下のポイントについて解説しました。
- 加算（
+）：数値の加算や文字列連結。 - 減算（
-）：正負両方向の計算および数値の差分。 - 掛け算（
*）：乗算の基本とオーバーフローへの対策。 - 割り算（
/）：整数型と浮動小数点型での挙動の違い、ゼロ除算の注意点。 - 剰余演算子（
%）：割り算での余りの計算、負の数の扱い、偶数・奇数の判定や循環処理への応用。 - 演算子の優先順位と括弧の活用：複雑な計算式において意図した順序で演算を行うための基本ルール。
これらの基本操作と応用例をしっかりと理解することで、日常的な計算処理はもちろん、複雑なビジネスロジックやゲームロジックにも自信を持って取り組めるようになります。まずはVisual Studioなどの統合開発環境を用いて、サンプルコードを実際に動かしながら、各演算子がどのように動作するのか体験してみることをお勧めします。
さらに、C#には四則演算以外にも数学的な計算をサポートするライブラリや機能が豊富に用意されており、基礎を固めることでこれらの高度な機能にもスムーズに移行できるでしょう。今後も、より高度なプログラミングテクニックやアルゴリズムの解説を通じて、皆さんの開発スキル向上のお手伝いができれば幸いです。
この記事が、C#の数値演算の理解を深め、日々の開発作業がよりスムーズになる一助となれば、非常に嬉しく思います！
