====== １回目　導入回＋文字列 ======

===== 第1回授業：C++導入とCとの違い（入出力・文字列・書式制御） =====
==== 目標 ====
C言語の知識をもとに、C++の基本文法と文字列処理を理解する。

  * ''iostream'' を使った標準入出力を理解する。
  * ''std::string'' と ''char[]'' の違いを学ぶ。
  *  ''cout'' による書式制御を体験する。

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===== 授業構成（90分想定） =====
^ 時間 ^ 内容 ^ ポイント ^
| 0〜10分 | CとC++の関係 | 「C++はCの拡張」だが、文字列処理や入出力が高機能であることを紹介。 |
| 10〜30分 | 入出力の基本 | ''#include <iostream>'' / ''std::cout'' / ''std::cin'' の使い方。 ''using namespace std;'' の意味。 |
| 30〜55分 | 文字列の扱い | ''char[]'' と ''std::string'' の違いを説明。代入・連結・比較などを実演。 |
| 55〜80分 | 書式制御 | ''std::setw''、''std::setfill''、''std::fixed''、''std::setprecision'' など ''<iomanip>'' の使用。表形式出力の練習。 |
| 80〜90分 | まとめ・課題説明 | 文字列と入出力のまとめ。次回予告：「関数と参照」へ。 |

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===== 授業のねらい =====

  * C言語で扱いづらかった「文字列」や「入出力フォーマット」がC++で簡潔に扱えることを体感させる。
  * 今後の授業で使う ''std::string'' を習得し、OOPでのクラス利用にもスムーズに入れるようにする。

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===== 板書・スライド例 =====
==== Cの例（文字列と出力） ==== 

<code c>
#include <stdio.h>
int main() {
char name[32];
printf("Input your name: ");
scanf("%s", name);
printf("Hello, %s!\n", name);
return 0;
} </code>

==== C++の例（std::string版） ==== 

<code cpp>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
string name;
cout << "Input your name: ";
cin >> name;
cout << "Hello, " << name << "!" << endl;
return 0;
} </code>

**ポイント**

  * ''string'' は動的にサイズが変わる安全な文字列クラス。
  * 代入・連結・比較が簡単。

<code cpp>
string a = "Hello";
string b = "World";
string c = a + ", " + b;
if (a == "Hello") cout << c << endl;
</code>

^ 操作 ^ C (char[]) ^ C++ (std::string) ^
| 代入 | ''strcpy(s, "abc")'' | ''s = "abc";'' |
| 結合 | ''strcat(a, b)'' | ''a += b;'' |
| 比較 | ''strcmp(a, b) == 0'' | ''a == b'' |
| 長さ | ''strlen(a)'' | ''a.size()'' |

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===== 書式制御の例 =====

<code cpp>
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main() {
double pi = 3.14159265;
cout << fixed << setprecision(3);
cout << "pi = " << pi << endl;

```
cout << setw(10) << setfill('-') << 42 << endl;
return 0;
```

} </code>

**ポイント**

  * ''<iomanip>'' によりCの ''printf'' に近い整形出力が可能。
  * ''setw()''：桁幅指定、''setfill()''：埋め文字、''setprecision()''：小数点桁数指定。

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===== 演習課題 =====

  * 名前と年齢を入力し、整形して出力するプログラムを作成。
  * ''std::string'' を使って2つの単語を入力し、結合して表示する。
  * ''<iomanip>'' を使って3つの数値を整列表示する。

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===== 授業後課題（宿題） =====

  * ''std::string'' と ''char[]'' の違いを、3つの観点（代入・結合・安全性）で説明せよ。
  * 書式制御を使って表のようなスコア表示を作るプログラムを書け。

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===== 次回予告 =====
**第2回：関数と参照・オーバーロード**
C++独自の関数設計（参照渡し・デフォルト引数）を学び、関数の柔軟性を理解する。

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====== 補足資料 ======
===== 第1回授業補足編：書式制御とfmtライブラリ入門 =====
==== 目的 ====
C++における出力整形の幅を広げ、より実践的なフォーマット出力を理解する。

  * ''<iomanip>'' による標準的な書式指定を整理。
  * ''std::format''（C++20）や ''fmt'' ライブラリの書式構文を紹介。
  * ''printf'' との対応関係を示し、Cからの移行をスムーズにする。

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===== <iomanip>による標準フォーマットまとめ =====
^ 操作 ^ 操作関数 ^ 効果 ^ 使用例 ^
| 桁幅指定 | ''setw(n)'' | 指定幅に右寄せ | ''cout << setw(5) << 42;'' →   42 |
| 左寄せ | ''left'' | 出力を左寄せ | ''cout << left << setw(5) << 42;'' → 42   |
| 埋め文字 | ''setfill(c)'' | 空白を指定文字で埋める | ''cout << setfill('-') << setw(5) << 42;'' → ---42 |
| 進数指定 | ''dec'' / ''hex'' / ''oct'' | 10進・16進・8進表示 | ''cout << hex << 255;'' → ff |
| 小数点桁数 | ''setprecision(n)'' | 小数点以下の桁数指定 | ''cout << fixed << setprecision(2) << 3.14159;'' → 3.14 |
| 浮動小数点表記 | ''fixed'' / ''scientific'' | 固定小数点／指数表記 | ''cout << scientific << 0.00123;'' → 1.23e-03 |

**ポイント**

  * ''setw()'' は次の出力にのみ有効（毎回指定が必要）。
  * ''setfill()'' は継続して有効。
  * ''fixed'' を指定しない場合、自動的に最適化される。

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===== 応用例：表形式出力 ===== 

<code cpp>
#include <iostream>
#include <iomanip>
using namespace std;

int main() {
cout << left << setw(10) << "Name" << right << setw(8) << "Score" << endl;
cout << setfill('-') << setw(18) << "" << endl;
cout << setfill(' ');
cout << left << setw(10) << "Alice" << right << setw(8) << 95 << endl;
cout << left << setw(10) << "Bob"   << right << setw(8) << 87 << endl;
cout << left << setw(10) << "Chris" << right << setw(8) << 100 << endl;
} </code>

出力例： <code>
Name         Score
------------------

Alice           95
Bob             87
Chris          100 </code>

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===== std::format (C++20）とfmtライブラリ =====
C++20以降では、Python風の書式指定が可能な ''std::format'' が導入。旧環境では ''fmt'' ライブラリ（[https://github.com/fmtlib/fmt）を使用。](https://github.com/fmtlib/fmt）を使用。)

==== 使い方例 ==== 

<code cpp>
#include <format>
#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
string name = "Alice";
int score = 95;
double rate = 0.8765;
cout << format("Name: {:<10} | Score: {:>4d} | Rate: {:.2f}\n", name, score, rate);
} </code>

出力： <code>
Name: Alice      | Score:   95 | Rate: 0.88 </code>

==== fmtライブラリでの使用例（C++17以前） ==== 

<code cpp>
#include <fmt/core.h>
#include <string>

int main() {
std::string name = "Bob";
int age = 20;
fmt::print("Hello, {}! You are {} years old.\n", name, age);
} </code>

出力： <code>
Hello, Bob! You are 20 years old. </code>

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===== 比較：Cのprintf関数との違い =====
^ 操作 ^ printf ^ iostream ^ fmt / format ^
| 書式構文 | ''%d %f %s'' | 関数チェーン形式 | ''{}'' ベースのテンプレート式 |
| 型安全性 | × 弱い | ○ 強い | ○ 強い |
| 可読性 | △ | ○ | ◎ |
| 柔軟性 | ○ | ○ | ◎（動的組み立て可） |

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===== まとめ =====

  * ''<iomanip>'' は既存Cライクコードに馴染む標準方式。
  * ''std::format'' / ''fmt'' は現代的で読みやすく、ゲームデバッグ出力などに最適。
  * どちらも「Cのprintfより安全で拡張性が高い」という点を体験させるのが狙い。

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===== 次にやるとよい演習 =====

  * 数値を右寄せ・左寄せしてスコア表を整形。
  * ''fmt::print'' を使ってデバッグメッセージを出すツール関数を作る。
  * ''std::format'' で動的テキストを出力するプログラムを書く。