Kotlin練習問題2-6：コンストラクタを理解しよう

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Kotlinの初心者向け問題2-6：コンストラクタを理解しよう

この問題を解くために必要な知識：
【レベル１の知識】
コメントの書き方、変数と定数、基本データ型、算術演算と論理演算、入力と出力、import文、配列、分岐処理（if、if～else、when）、繰り返し処理（for、while、do～while）、Null安全、スマートキャスト

【レベル２の知識】
レベル１の知識、関数の定義と呼び出し、関数の戻り値、関数のオーバーロード、ラベルとジャンプ、例外処理、クラスの定義と使用、インスタンス、コンストラクタ、プロパティ、クラスの継承、クラスの拡張

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Kotlinの文法「コンストラクタ」とは

ここではコンストラクタの意味や使い方を復習します。必要ない方はここをクリックして練習問題へ飛びましょう。



Kotlinでは、クラスのインスタンスを生成する際に初期化処理を行うために「コンストラクタ」を使用します。

コンストラクタは、オブジェクト指向プログラミングで非常に重要な機能であり、クラスが持つプロパティに初期値を設定したり、オブジェクトの初期状態を決定する役割を担います。

コンストラクタとは？

コンストラクタは、クラスのインスタンスが生成される際に自動的に呼び出される関数です。

通常、インスタンスを生成する際に必要な初期化処理を行います。たとえば、クラスのプロパティに初期値を設定したり、他のメソッドを呼び出して初期設定を行うことが可能です。

Kotlinでは、クラスごとに1つ以上のコンストラクタを定義でき、これらを使い分けることで柔軟な初期化処理が可能となります。

Kotlinにおけるコンストラクタの書き方

Kotlinには「プライマリコンストラクタ」と「セカンダリコンストラクタ」の2種類があります。

プライマリコンストラクタ

プライマリコンストラクタはクラスのヘッダに直接定義されます。

以下のように、classキーワードの後に括弧で引数を指定します。

class Person(val name: String, var age: Int)

上記のコードでは、Personクラスのインスタンスを生成する際に、nameとageという2つのパラメータが必要です。

プライマリコンストラクタを使用すると、クラスのインスタンスが生成される際にこれらのパラメータが渡され、初期化されます。

セカンダリコンストラクタ

一方、セカンダリコンストラクタは、クラス内に定義される追加のコンストラクタです。

複数のコンストラクタを持ち、異なる初期化方法を実装したい場合に役立ちます。

class Person {
    var name: String
    var age: Int

    constructor(name: String, age: Int) {
        this.name = name
        this.age = age
    }
}

セカンダリコンストラクタでは、constructorキーワードを使って定義します。

この形式では、クラス内でプロパティの初期化を手動で行う必要があります。

コンストラクタの使用例

次に、Kotlinにおけるコンストラクタの使用例を見てみましょう。

以下は、Personクラスを使用して実際にオブジェクトを生成するコードです。

fun main() {
    // プライマリコンストラクタを使用してインスタンスを生成
    val person1 = Person("Alice", 30)
    println("${person1.name} is ${person1.age} years old.")

    // セカンダリコンストラクタを使用してインスタンスを生成
    val person2 = Person("Bob", 25)
    println("${person2.name} is ${person2.age} years old.")
}

class Person(val name: String, var age: Int) {
    // セカンダリコンストラクタ
    constructor(name: String) : this(name, 0)
}

この例では、Personクラスにプライマリコンストラクタとセカンダリコンストラクタが定義されています。

main関数内で、Personのインスタンスを生成し、それぞれのコンストラクタを使ってオブジェクトを初期化しています。

プライマリコンストラクタはnameとageの両方を初期化し、セカンダリコンストラクタはageをデフォルト値0で初期化します。

まとめ

Kotlinのコンストラクタは、クラスのインスタンスを生成する際に初期化処理を行うための重要な仕組みです。

プライマリコンストラクタを使うと簡潔にプロパティを初期化でき、セカンダリコンストラクタを使用すれば複数の初期化パターンを提供できます。これにより、柔軟かつ強力なクラス設計が可能になります。

クラスを使ってプログラムを構築する際、コンストラクタを理解することは必須のスキルです。




Kotlin練習問題2-6_コンストラクタを理解しよう

学校で使用する「教科書」を管理するためのシステムを作成しましょう。教科書の「タイトル」と「著者名」を管理します。

各教科書はクラスとして表現され、教科書クラスはインスタンス化時にコンストラクタを用いてタイトルと著者名を初期化します。

この問題の要件

以下の要件に従ってプログラムを作成してください。

  • Textbookという名前のクラスを作成すること。
  • Textbookクラスには2つのプロパティtitle（タイトル）とauthor（著者名）を持たせること。
  • Textbookクラスには、titleとauthorを初期化するためのコンストラクタを定義すること。
  • Textbookクラスのインスタンスを3つ作成し、それぞれ異なるタイトルと著者名を与えること。
  • 各インスタンスのタイトルと著者名をコンソールに出力すること。

ただし、以下のような実行結果となること。

－－－－－ ↓出力される結果の例↓ －－－－－

タイトル: Kotlin入門, 著者: 山田 太郎
タイトル: Javaの基礎, 著者: 佐藤 花子
タイトル: プログラミングの世界, 著者: 田中 一郎

－－－－－ ↑出力される結果の例↑ －－－－－

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。

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。

１．Textbookクラスの定義
　1-1. titleとauthorプロパティの宣言と初期化
　1-2. 教科書情報を表示するためのprintInfoメソッドの定義

２．main関数の定義
　2-1. Textbookオブジェクトのインスタンス化
　　2-1-1. Textbookクラスのインスタンスを3つ作成し、それぞれ異なるタイトルと著者名で初期化
　2-2. Textbookオブジェクトの情報を表示するためのprintInfoメソッドの呼び出し

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。

// 教科書クラスを定義
class Textbook(val title: String, val author: String) {
    // 教科書の情報を表示する関数
    fun printInfo() {
        /*【穴埋め問題１】
        ここに教科書のタイトルと著者を表示するコードを書いてください。
        例: println("タイトル: $title, 著者: $author")
        */
    }
}

// main関数
fun main() {
    /*【穴埋め問題２】
    ここにTextbookクラスのインスタンスを作成するコードを書いてください。
    例: val book1 = Textbook("Kotlin入門", "山田 太郎")
    */

    /*【穴埋め問題３】
    ここに各教科書の情報を表示するためのコードを書いてください。
    例: book1.printInfo()
    */
}

 

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。

解答例

この問題の一つの正解例とそのコードの解説を以下に示します。

正解コードの例

例えば以下のようなプログラムが考えられます。

********************

// 教科書クラスを定義
class Textbook(val title: String, val author: String) {
    // コンストラクタ: 教科書のタイトルと著者名を初期化する
    // このコンストラクタはクラスがインスタンス化される際に自動的に呼び出されます

    // 教科書の情報を表示する関数
    fun printInfo() {
        println("タイトル: $title, 著者: $author")
    }
}

// main関数
fun main() {
    // Textbookクラスのインスタンスを作成
    // ここで指定したタイトルと著者名がコンストラクタを通じて初期化されます
    val book1 = Textbook("Kotlin入門", "山田 太郎")
    val book2 = Textbook("Javaの基礎", "佐藤 花子")
    val book3 = Textbook("プログラミングの世界", "田中 一郎")

    // 各教科書の情報を表示
    book1.printInfo()
    book2.printInfo()
    book3.printInfo()
}

********************

正解コードの解説

Textbookクラスの定義

class Textbook(val title: String, val author: String) {
    fun printInfo() {
        println("タイトル: $title, 著者: $author")
    }
}
  • class Textbook: ここで、新しいクラスTextbookを定義しています。このクラスは教科書を表します。
  • val title: String, val author: String: これらは、教科書のタイトルと著者名を保持するプロパティです。コンストラクタを使用して、教科書のオブジェクトが作成されるときにこれらのプロパティが初期化されます。
  • fun printInfo(): この関数は、教科書のタイトルと著者名を出力します。printlnを使って、コンソールに情報を表示しています。

コンストラクタについて

class Textbook(val title: String, val author: String)
  • コンストラクタ: クラスがインスタンス化されるとき、つまり新しい教科書オブジェクトが作成されるときに自動的に呼び出される特殊な関数です。この例では、titleとauthorを渡すことで、それぞれのプロパティが初期化されます。

main関数

fun main() {
    val book1 = Textbook("Kotlin入門", "山田 太郎")
    val book2 = Textbook("Javaの基礎", "佐藤 花子")
    val book3 = Textbook("プログラミングの世界", "田中 一郎")

    book1.printInfo()
    book2.printInfo()
    book3.printInfo()
}
  • fun main(): Kotlinプログラムのエントリーポイントです。プログラムが実行されると、最初にこの関数が呼び出されます。
  • val book1 = Textbook("Kotlin入門", "山田 太郎"): ここで、Textbookクラスを使用して、新しい教科書オブジェクトbook1を作成しています。このとき、コンストラクタが呼び出され、タイトルと著者名が設定されます。
  • book1.printInfo(): 作成したオブジェクトの情報を出力します。同様に、book2やbook3も同じ方法で出力されます。
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この問題への質問・コメント

この問題を作成するにあたりAIを活用しています。

問題ないことは確認していますが、もし間違いや表現の違和感などありましたら、ご指摘頂けると大変助かります。






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