二重ループ・とは?初心者向けにわかりやすく解説と実例共起語・同意語・対義語も併せて解説!

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二重ループ・とは?初心者向けにわかりやすく解説と実例共起語・同意語・対義語も併せて解説!
この記事を書いた人

高岡智則

年齢:33歳 性別:男性 職業:Webディレクター(兼ライティング・SNS運用担当) 居住地:東京都杉並区・永福町の1LDKマンション 出身地:神奈川県川崎市 身長:176cm 体系:細身〜普通(最近ちょっとお腹が気になる) 血液型:A型 誕生日:1992年11月20日 最終学歴:明治大学・情報コミュニケーション学部卒 通勤:京王井の頭線で渋谷まで(通勤20分) 家族構成:一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹 恋愛事情:独身。彼女は2年いない(本人は「忙しいだけ」と言い張る)


二重ループ・とは?

プログラミングでよく出てくる 二重ループ は、ループの中に別のループがある状態を指します。外側のループが一周するたびに、内側のループが全部回る仕組みです。名前の通り「二重」になっていることで、処理を2重に繰り返すことができ、表の作成やデータの組み合わせなど、さまざまな場面で使われます。

どんなときに使うか

データを一覧で取り扱うときや、行と列の全組み合わせを作成するときに有効です。例えるなら、教室の席順を全員分作るとき、行と列の組み合わせを作るときなどです。

基本の考え方

外側のループが「行」を、内側のループが「列」を担当すると考えると分かりやすいです。外側の各回で、内側のループが指定回数だけ動くことで、全ての組み合わせを訪問できます。

例を見て理解する

言語サンプルコード説明
Pythonfor i in range(3): for j in range(2): print(i, j)二重ループの典型的な形。外側の i が0,1,2 の間動くたび、内側の j が0と1の間動く。

このコードの実行結果は次のように見えます。出力は各組み合わせを新しい行に表示します。処理の総回数は 計算量は O(n*m) のように表され、n が外側の回数、m が内側の回数になります。

パフォーマンスと注意点

二重ループは、規模が大きくなると実行時間が急激に長くなることが多いです。n と m の積が大きいほど、処理回数が増えるので、パフォーマンスを意識して設計することが大切です。

実務上の工夫

無駄な反復を減らす工夫や、必要なときだけ内側のループを回す条件を加えることで、処理を速くできます。場合によっては、データを一度別の構造に変換してから処理する方が効率的なこともあります。

実務上の活用ケース

Webページのグリッド表示での全組み合わせ作成、表形式データの生成、ゲームのマップ探索など、データの全組み合わせを扱う場面で強力な手段となります。

まとめ

二重ループは、データの全組み合わせを作る基本的な手法です。初めは具体的な例で慣れ、計算量の感覚を掴むことから始めましょう。


二重ループの同意語

入れ子ループ
外側のループの中に内側のループが組み込まれている、いわゆるネストされたループのこと。外側の反復ごとに内側のループが実行され、全体の反復回数は外側×内側で計算されます。
ネストされたループ
英語の nested loop の直訳で、同じ意味。外側ループと内側ループが階層的に入れ子になっている構造を指します。
ネストループ
ネストをそのまま音にした表現。技術文書や会話で短く使われることが多いです。
ネスト型ループ
ネスト構造を取り入れたループの総称。二重・三重の入れ子を含む場合にも使われます。
多重ループ
複数のループが階層的に組み合わさった構造。二重ループ以上の入れ子を含むことが多いニュアンス。
二重入れ子
二重に入れ子になったループを指す表現。二重ループと同義として使われることがあります。

二重ループの対義語・反対語

単一ループ
二重ループを1つのループに統合した設計。外側と内側の2重反復を使わず、1回のループで全体を回す工夫。例: 二重のforを1つに置換する。
一重ループ
1重のループだけを用いる形。二重ループの対義語としてよく言及される表現。
ネストなしのループ
ループに他のループを入れ子にしない設計。結果としてネストがなく、理解しやすくなる。
ネスト解消実装
二重ループを解消するためにネストを崩した実装。データ構造の変更や関数の分割などで同等の処理を実現する
再帰的実装
再帰を用いて多重の反復を表現する方法。二重ループの代替として使われることがある。
直列処理
要素を順番に処理する直列的な処理。ネストを回避する設計方針の一つ。
並列処理
複数の反復を同時に実行する方法。ネストの代替として用いられ、パフォーマンスを狙うことがある。

二重ループの共起語

入れ子
二重ループの基本構造。外側のループの中に別のループが入っている状態。
ネスト
入れ子と同義。構造が階層的に入れ子になっている状態を指します。
外側のループ
二重ループの外側にある反復を担うループ。内側ループを繰り返し実行します。
内側のループ
二重ループの内側にある反復を担うループ。外側の条件に応じて回ります。
二次元配列
行と列を持つデータ構造。二重ループを使って全要素を走査・処理します。
行列
数学的な行と列のデータ構造。行列の訪問・演算などで二重ループを活用します。
配列
データを順番に並べた容器。二重ループで要素の組み合わせを全走査する場面が多いです。
アルゴリズム
二重ループは基本的な反復構造として、さまざまなアルゴリズムの実装に使われます。
バブルソート
隣接要素を比較して並べ替える代表的なアルゴリズム。通常は二重ループで実装します。
for文
反復を行う基本構文。外側・内側のループを組み合わせて二重ループを作ることが多いです。
while文
条件を満たす間反復する構文。二重ループの作成にも使われます。
時間計算量
二重ループは要素数の二乗に比例することが多く、時間計算量はO(n^2)になることが多いです。
計算量
処理に必要な計算の量。二重ループは計算量に大きな影響を与えます。
ネスト深さ
入れ子構造の深さ。深いネストは処理時間と可読性に影響します。
可読性
ネストが深いとコードの読みや理解が難しくなる指標です。
ループ最適化
二重ループを減らす・効率化する工夫の総称です。
break
内側のループを途中で抜けるキーワード。二重ループで使われる場面があります。
continue
現在の反復をスキップして次の反復へ進むキーワード。二重ループ内で使われることがあります。
デバッグ
二重ループは条件ミスや抜けのバグを生みやすく、デバッグが難しくなることがあります。
Python
Pythonでは二重ループを使って2次元データを処理する場面が多いです。
Java
Javaでも二重ループは一般的で、配列やコレクションの処理に使われます。
C++
C++でも配列・ベクターの処理などで二重ループを用いることが多いです。
2次元配列
二次元配列の要素を全走査するために二重ループを使います。
行列演算
行列の加算・積などの演算を二重ループで実装します。

二重ループの関連用語

二重ループ
外側ループと内側ループが入れ子になっている構造。外側の反復1回ごとに内側のループが全て実行されるのが典型。
外側ループ
二重ループの外側に位置するループ。外側の反復回数が全体の実行回数の大枠を決める。
内側ループ
外側の各反復ごとに実行されるループ。内側の反復回数は、外側の現在のインデックスや条件に依存することが多い。
ネスト
コードの中にループや条件、関数などを入れ子状に配置すること。読みやすさや保守性に影響する。
全探索
全ての可能性を順に調べる探索手法。二重ループは全探索を実現する代表的なパターンの一つ。
ペアの列挙
要素の全ペアを列挙して調べる操作。二重ループで実現されやすい典型例。
時間計算量
処理に要する時間の目安を表す指標。二重ループは一般に O(n^2) または O(nm) の時間計算量になることが多い。
break文
ループから早期に脱出するための文。条件を満たしたときに外側・内側のループを抜けるのに使われる。
continue
現在の反復をスキップして次の反復へ進む文。内側のループ内で不要な処理を避けるのに有効。
可読性の低下
ネストが深くなるとコードの理解が難しくなる。コメントや関数化で対処するのが大切。
デバッグの難易度
入れ子の深さが深いとデバッグが難しくなる。ステップ実行やブレークポイントの設定が複雑化する。
リファクタリング
ネストを減らすための設計見直し。アルゴリズムの変更、処理の分割や関数化を検討する。
ベクトル化
ループを回す代わりに行列演算やベクトル演算を用いて高速化する技法。適用範囲は言語やライブラリ次第。
2次元配列の走査
行列などの2次元データを全要素走査する際に二重ループがよく使われる基本パターン。
ネストの深さ
入れ子の深さが大きくなると可読性・保守性・パフォーマンスに影響する。適度な深さを意識する。

二重ループのおすすめ参考サイト


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