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【Java】レッスン1-5：乱数を生成しよう

ながみえ

一つ前のページでは文字列操作について学習しました。

今回は 乱数生成 について見ていきましょう。

Lesson１：基礎文法編
　・Lesson1-1：JAVAの入り口｜初めてコードを書いてみよう
　・Lesson1-2：変数と定数を理解しよう
　・Lesson1-3：四則演算をしよう
　・Lesson1-4：文字列を操作しよう
　・Lesson1-5：乱数を生成しよう ◁今回はココ
　・確認問題1-☆1：ランダムパスワードを生成しよう
Lesson２：制御構造編
Lesson３：メソッド編
Lesson４：コレクション編
Lesson５：クラス編

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import文入門｜Randomクラス活用の基礎

プログラムにランダムな要素を加えることで、ゲームの挙動やテストデータの作成など、実用的で面白い機能を実現できます。

JavaではRandomクラスを使うことで乱数を簡単に生成することが可能です。

本記事では、Java初心者でも理解しやすいように、Randomクラスの基本的な使い方から実際のコード例までをわかりやすく解説します。

最後まで読めば、あなたのプログラムに“予測不能な面白さ”を加えられるようになりますので、さっそく学んでいきましょう。

import文の意味と役割を簡単に解説

Javaの import文 は外部のクラスやパッケージの機能を簡単に使えるようにするための文法です。

つまり、import文を使うことで必要な機能を拡張し、簡単に利用することができるようになります。

特に、ここまでのレッスンでも使用してきた java.util.Scannerクラス や、乱数生成に必要な java.util.Randomクラス などが代表的です。

コラム：なぜ基本的な入力にも機能拡張が必要なのか

Javaでキーボードから入力する際、よくScannerクラスを使います。
わざわざimportで拡張するということは、昔は入力機能が無かったのか、と思いがちですが、実はJava 1.0（1996年）の頃から入力機能は存在していました。

ただし当時は、System.inというバイト単位の低レベルなストリームを直接扱う必要があり、文字列に変換するためにInputStreamReaderやBufferedReaderを組み合わせる必要があり、初心者には扱いづらいものでした。

この不便さを解消するため、Java 5（2004年）でjava.util.Scannerクラスが追加されました。Scannerは文字列や数値を簡単に読み取れる便利なAPIで、現在の学習用サンプルコードでも標準的に使われています。

Randomクラスを使うためのimport文の書き方

実際に乱数を生成する例を見てみましょう。

乱数生成には以下の３つのステップが必要になります。

  1. import文を使ってRandomクラスをインポート（乱数生成機能の追加）
  2. Randomクラスのインスタンス生成（乱数生成のための準備）
  3. random.nextInt()メソッド を使って乱数生成

インスタンス生成についてはScannerクラス同様、レッスン５で詳細に学習します。

今は細かいことは考えずに、ランダムな数値を生成するために必要な構文として丸暗記しましょう。

nextInt()メソッドは括弧内に書いた数値までのインデックス番号の値をランダムに生成します。

import java.util.Random;	// Randomクラスのインポート

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Random random = new Random();			// Randomクラスのインスタンスを作成
        int randomNumber = random.nextInt(10);	// 0から9までの乱数を生成して変数に代入
        System.out.println("生成された乱数: " + randomNumber);
    }
}

言い換えると、random.nextInt(10)は0から始まる10個の数値（すなわち0～9）の中からランダムに一つ選ぶ乱数生成です。

例えば、サイコロを振ることを想定し1から6までの数値をランダムに生成したい場合は、以下のように書けば実現できます。

int dice = 1 + random.nextInt(6);

RandomとScannerを組み合わせた使い方

次にRandomクラスとScannerクラスを組み合わせ、ユーザーが指定した範囲で乱数を生成するプログラムを紹介します。

import java.util.Random;	// Randomクラスのインポート
import java.util.Scanner;	// Scannerクラスのインポート

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);	// Scannerクラスのインスタンス生成
        System.out.print("乱数の上限を入力してください: ");
        int Limit = scanner.nextInt();				// ユーザーから上限値を取得

        Random random = new Random();				// Randomクラスのインスタンス生成
        int randomNumber = random.nextInt(Limit);	// 0からupperLimit-1の乱数を生成
        System.out.println("生成された乱数: " + randomNumber);
    }
}

このプログラムではRandomクラスとScannerクラスの両方をインポートし、ユーザーが指定した範囲で乱数を生成しています。

これにより、ユーザーが入力した値を活用し、柔軟な乱数生成が可能となります。

なお、現時点ではコードの細かい意味は深く考えずに暗記するようにと書いていますが、レッスン５-１：クラスの基礎を理解しよう の記事でもう一度このコードを紹介し、そこでは詳細な解説をしています。

まとめ｜import文と乱数生成で広がるプログラム表現

今回の学習では、import文を使って外部クラスを利用するための基本を理解し、Randomクラスをプログラムに組み込む方法を学びました。

また、Scannerと組み合わせることで、ユーザーからの入力をもとにランダムな値を生成する実践的なコードも書けるようになりました。

これらを使いこなせば、ゲームやシミュレーション、テストデータ作成など、より自由度の高いプログラムを作ることができます。

次のレッスンでは、さらにプログラムに多様な動きを加えるための新しい構文や仕組みを学び、実装力を一歩ずつ伸ばしていきましょう。

練習問題｜RandomとScannerをインポートして使おう

Javaのimport文を使用し、他のクラスをプログラム内で利用できるようにする方法を学びましょう。

この問題ではユーザーが入力した数値とプログラムが生成する乱数を使って、二つの数の合計を表示するプログラムを作成します。

この問題の要件

以下の要件に従ってコードを完成させてください。

  1. import文を使ってjava.util.Scannerとjava.util.Randomクラスをインポートすること。
  2. Scannerクラスを使ってユーザーからの整数入力を受け取り、その値を変数userNumberに格納すること。
  3. Randomクラスを使って1から100の間で乱数を生成し、その値を変数randomNumberに格納すること。
  4. ユーザーが入力した数と生成された乱数の合計を計算し、以下の形式で画面に表示すること：
    • 「あなたが選んだ数: (ユーザーが入力した数)」
    • 「生成されたランダムな数: (生成された乱数)」
    • 「二つの数の合計: (合計)」

ただし、以下のような実行結果となること。

1から100の間で好きな数字を入力してください: 45
あなたが選んだ数: 45
生成されたランダムな数: 67
二つの数の合計: 112

この問題を解くヒント

１からコードを組み立てることが難しい場合は、以下のヒントを開いて参考にしましょう。

Q
ヒント１【コードの構成を見る】

正解のコードは上から順に以下のような構成となっています。
（※下記の□はコード内のインデントを表しています）

１：java.util.Randomクラスをインポート
２：java.util.Scannerクラスをインポート
３：Mainクラスの定義
　　□　メインメソッドの定義
　　□　□　Scannerクラスを使い、ユーザーから整数を入力して変数userNumberに代入
　　□　□　ユーザーに「1から100の間で好きな数字を入力してください: 」と表示
　　□　□　Randomクラスを使用して乱数を生成し、変数randomNumberに代入
　　□　□　ユーザーが入力した数と生成した乱数を表示
　　□　□　二つの数の合計を計算し、合計結果を表示

Q
ヒント２【穴埋め問題にする】

以下のコードをコピーし、コメントに従ってコードを完成させて下さい。

import java.util.Random;  // 乱数を生成するためのクラス
import java.util.Scanner; // ユーザーからの入力を受け取るためのクラス

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Scannerクラスを使用してユーザーからの入力を受け取る
        /*【穴埋め問題1】
        ここにScannerクラスを使用してユーザーから整数を入力し、変数userNumberに代入するコードを書いてください。
        */

        // Randomクラスを使用して乱数を生成
        /*【穴埋め問題2】
        ここにRandomクラスを使用して1から100の範囲で乱数を生成し、変数randomNumberに代入するコードを書いてください。
        */

        // 結果を出力
        System.out.println("あなたが選んだ数: " + userNumber);
        System.out.println("生成されたランダムな数: " + randomNumber);
        System.out.println("二つの数の合計: " + (userNumber + randomNumber));
    }
}

このヒントを見てもまだ回答を導き出すのが難しいと感じる場合は、先に正解のコードと解説を見て内容を理解するようにしましょう。

練習問題の解答と解説

この問題の正解コードとその解説は以下の通りです。

クリックして開いて確認してください。

Q
正解コード
import java.util.Random;  // 乱数を生成するためのクラス
import java.util.Scanner; // ユーザーからの入力を受け取るためのクラス

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // Scannerクラスを使用してユーザーからの入力を受け取る
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("1から100の間で好きな数字を入力してください: ");
        int userNumber = scanner.nextInt();  // ユーザーが入力した数を取得

        // Randomクラスを使用して乱数を生成
        Random random = new Random();
        int randomNumber = random.nextInt(100) + 1;  // 1から100の間で乱数を生成

        // 結果を出力
        System.out.println("あなたが選んだ数: " + userNumber);
        System.out.println("生成されたランダムな数: " + randomNumber);
        System.out.println("二つの数の合計: " + (userNumber + randomNumber));
    }
}
Q
正解コードの解説

コードをブロックごとに分割して解説します。

import文

import java.util.Random;  // 乱数を生成するためのクラス
import java.util.Scanner; // ユーザーからの入力を受け取るためのクラス

最初にimport文を使ってjava.util.Randomとjava.util.Scannerをインポートしています。

import文はJavaで他のパッケージに含まれるクラスを使いたい時に必要です。

Mainクラスとmainメソッド

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

MainクラスはJavaプログラムのエントリーポイントです。

すべてのJavaアプリケーションはクラスを持ち、メインメソッドであるmainから処理が始まります。

このmainメソッド内で実際にプログラムの処理が進みます。

Scannerクラスでユーザーからの入力を受け取る

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("1から100の間で好きな数字を入力してください: ");
        int userNumber = scanner.nextInt();  // ユーザーが入力した数を取得

ここではScannerクラスを使ってユーザーから数値を入力してもらいます。

new Scanner(System.in)によってユーザーの入力を読み取るためのScannerオブジェクトが作成されます。

その後nextInt()メソッドを使い、ユーザーが入力した整数を取得して変数userNumberに格納します。

Randomクラスで乱数を生成

        Random random = new Random();
        int randomNumber = random.nextInt(100) + 1;  // 1から100の間で乱数を生成

ここではRandomクラスを使って1から100の範囲で乱数を生成します。

new Random()でRandomオブジェクトを作成し、nextInt(100) + 1で0から99までの整数に1を足すことで、1から100の範囲で乱数が生成されます。

生成された数値はrandomNumberに格納されます。

結果の出力

        System.out.println("あなたが選んだ数: " + userNumber);
        System.out.println("生成されたランダムな数: " + randomNumber);
        System.out.println("二つの数の合計: " + (userNumber + randomNumber));
    }
}

最後にユーザーが入力した数(userNumber)と生成された乱数(randomNumber)、そしてその合計値を表示します。

System.out.printlnはコンソール画面にメッセージを出力するためのメソッドです。

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