ネタです

はじめに

Javaに限らず，プログラムを書いていると何重ものforループを書かなければならない時が発生します．

例. int型三次元配列の全ての要素を1にしたい．

final int n = 10;
final int[][][] cube = new int[n][n][n];

for (int i = 0; i < n; i++) {
  for (int j = 0; j < n; j++) {
    for (int k = 0; k < n; k++) {
      cube[i][j][k] = 1;
    }
  }
}

しかし，このようなループはネストが深くなったり行数が無駄に増えるため，プログラムの保守性が悪化する原因となります．
そこで，多重forループを一重にする方法を考えます．

forループの構文

問題を解決するために，まずはforループの構文を確認して行きます．
Eclipse JDTによると，for文は以下のような構成になっています

for (
[ ForInit ];
[ Expression ] ;
[ ForUpdate ] )
Statement

また，ForInitとForUpdateは以下のように定義されています．

ForInit:
Expression { , Expression }
ForUpdate:
Expression { , Expression }

ForInitとForUpdateは複数の式を指定できるので，ForInitに多重forループで必要となるそれぞれの変数の宣言をForUpdateで変数の更新を書くことができそうです．

やってみた

それでは実際に一重のforループにしていきます．

初期化式

先ほどの例だと，必要な変数はi,j,kの三つなので，初期化式は

int i = 0, j = 0, k = 0

で大丈夫そうです．

条件式

次に（終了）条件式ですが，今回の場合はj,kの値に関係なく，一番外側のループを制御するiについて

i < n

と書くことができます．

更新式

最後に更新式について考えていきます．
ループの内側を制御する変数から順番(k -> j -> i)に考えていきます．
まずkについてですが，ループの度にインクリメントし，なおかつkの値がnになるタイミングで0になればよいので

k = (k + 1) % n

と書けます．

次にjについてですが，jの更新のタイミングはkが0になったタイミングであり，それ以外では値は変わらないため

j = k == 0 ? (j + 1) % n : j

となります．

最後にiですが，更新のタイミングはk == 0 && j == 0なので

i = j == 0 && k == 0 ? i + 1 : i

です．

結果

これまでの結果を統合すると以下のように書き換えられます．

final int n = 10;
final int[][][] cube = new int[n][n][n];

for (int i = 0, j = 0, k = 0; i < n; k = (k + 1) % n, j = k == 0 ? (j + 1) % n : j, i = j == 0 && k == 0 ? i + 1 : i) {
  cube[i][j][k] = 1;
}

最初の三重ループのコードに比べるとネストが減り，すっきりした印象を受けたのではないでしょうか？

おわりに

今回は多重forループを一重ループに変換する方法を紹介しました．
ぜひこれを参考にしてコードの可読性を高めてください！