クラスは知ってるけれどクラスの使い道がわからないあなたへ

「クラスは知ってるけどクラスの使い道がわからない」
「クラスとインスタンスの違いがよくわからない」

初心者にありがちなことだと思います。
クラスの存在価値がわかるまでって意外と大変です。

クラス・インスタンス・オブジェクト指向といえばJavaな気がします。
今日はクラスのありがたみをJavaのサンプルコードを用いながら、
簡単にではありますが説明してみたいと思います。

ここではクラスの「使い方」ではなくて「使い道」について話していきます。
（使い方がわからなくても、ついていけるとは思います）

それではまずは、簡単な問題を出してみたいと思います。
怖がらないでください。

(1)あるグラフの上に、図のようなに3つの点が有ります。この3つの点の座標を持つプログラムを書いてみてください。

特に強いこだわりがなければ、ファイル名はLesson.javaとつけることにしましょう。

f:id:cocodrips:20150214002429p:plain

かけましたか？
書けたら、次の問題をみてみましょう。

(2) 点1と、点2の距離をプリントするプログラムを書いてください。

追記(2/14)
自分がユークリッド距離ではなくマンハッタン距離を求めるサンプルコードを書いてたので、
マンハッタン距離を求めてください( ˘•ω•˘ ) すみません。
マンハッタン距離はこのへんを見るとわかると思います：
Tech Tips: いろいろな距離概念

どうですか？そんなに難しくなかったでしょう？

それではこの問題のサンプルコードを見ていきます。

【初心者レベル1】サンプルプログラム

とっても単純に書いた例を見てみましょう。

public class Lesson {
    public static void main(String[] args) {
        int x1 = 1;
        int y1 = 1;
        
        int x2 = 2;
        int y2 = 5;
        
        int x3 = 5;
        int y3 = 4;
        
        System.out.println(Math.abs(x1 - x2) + Math.abs(y1 - y2));

    }
}

このプログラムを見て笑った人は、きっと「配列」の存在を知っているのでしょう。
配列を使ったプログラムも見てみましょう。

【初心者レベル2】サンプルプログラム

public class Lesson {
    public static void main(String[] args) {
        int points[][] = new int[3][3];
        points[0][0] = 1;
        points[0][1] = 1;

        points[1][0] = 2;
        points[1][1] = 5;

        points[2][0] = 5;
        points[2][1] = 4;

        System.out.println(Math.abs(points[0][0] - points[1][0]) + Math.abs(points[0][1] - points[1][1]));

    }
}

こんな感じにになりましたか？
さてさて、宣言する変数の数は減りましたが、なんだか何をしているのかわからないコードになりましたね。

このコードを1ヶ月後にあなた、もしくは他の人が見たとします。

System.out.println(Math.abs(points[0][0] - points[1][0]) + Math.abs(points[0][1] - points[1][1]));

points[0][0]ってなんでしょうか？

0番目のポイントの・・・0番目？
これだけ見てもわからなくなくなってしまう可能性があります。

ここで登場するのがクラスです。
points[0][0]が、points[0].x って書けたら、
これは0番目のポイントの、x座標かな？って見た瞬間に思えます。

これから、座標を保持するPointクラスを作ってみます。

座標を保持するPointクラスを作ってみる

さっきと別ファイルを作って、Point.javaと名前をつけましょう。

public class Point {
    public int x;
    public int y;
}

これで完成です！ xとyという値を持つPointクラスを作りました。
早速使ってみましょう！
配列をつかったコードを、Pointクラスを使ったコードに書き換えてみます。
自分で書けるかも？って思った人は、サンプルコードを見る前に、自分でかいてみてください。

クラスを使ったサンプルコード

作ったPointクラスの使い方はこんなかんじでしたね。

Point point = new Point();

サンプルコードはこうなります。

public class Lesson {
    public static void main(String[] args) {
        Point points[] = new Point[3];
        
        points[0] = new Point();
        points[0].x = 1;
        points[0].y = 1;

        points[1] = new Point();
        points[1].x = 2;
        points[1].y = 5;

        points[2] = new Point();
        points[2].x = 5;
        points[2].y = 4;

        System.out.println( Math.abs(points[0].x - points[1].x) + Math.abs(points[0].y - points[1].y));
    }
}

xとyがあって、座標を管理してるっぽい感じになってきました。
でもコード量が一番はじめよりだいぶ増えてしまいましたね・・・。

でもまだくじけないでください。
今からもっとこのサンプルコードはさっぱりします。

コンストラクタって知ってますか？

クラスを知っている人なら、聞いたことが有るんじゃないでしょうか。
コンストラクタは、「クラスの生成時に呼ばれる特別な関数」みたいなものです。
Javaでは、クラス名と同じ名前の関数がコンストラクタとなり、new を書いた時に呼ばれます。

先ほどサンプルコードで、こんなふうに書きましたよね。

points[0] = new Point();
points[0].x = 1;
points[0].y = 1;

でも、わざわざnew Point()ってして、xとyに入れて・・・
めんどくさくないですか？
コンストラクタを使うと、実はこれ、次のサンプルみたいに書けるんです。

points[0] = new Point(1, 1);

3行から1行に減りました！

でもこう書いただけじゃまだ動きません。
コンストラクタの関数をかいてないですからね。

コンストラクタをPoint.javaに追加してみましょう。

public class Point {
    public int x;
    public int y;

    // ここを追加
    Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y; 
    }
}

Pointクラスのコンストラクタは、x, yを受け取り、Pointクラスのオブジェクトから、
.x や .y でアクセスできるところに代入します。

さて、このコンストラクタを追加したら、
先ほどのサンプルコードを、コンストラクタを使った形に書き換えてみましょう。

コンストラクタを使ってポイントクラスのオブジェクトを作る

サンプルコードがこんなかんじになります。

public class Lesson {
    public static void main(String[] args) {
        Point points[] = new Point[3];

        points[0] = new Point(1, 1);
        points[1] = new Point(2, 5);
        points[2] = new Point(5, 4);

        System.out.println(Math.abs(points[0].x - points[1].x) + Math.abs(points[0].y - points[1].y));
    }
}

行数が！減りました！
やったー！

クラスって怖くなくないですか？
最初は配列だった値に、名前をつけてあげただけです。

ここまで来たら、あと少しです！
次は、クラスに関数を追加してあげましょう。

Pointクラスに関数を追加してみよう

今まで、サンプルコードでは1番目の点と、2番目の点の距離をprintしてきました。
でも、もしこのあと、2番目と3番目の距離、
3番目と1番目の距離もプリントするとしたら・・・？
このままだと、こんなふうに書くことになります。

public class Lesson {
    public static void main(String[] args) {
        Point points[] = new Point[3];

        points[0] = new Point(1, 1);
        points[1] = new Point(2, 5);
        points[2] = new Point(5, 4);

        System.out.println(Math.abs(points[0].x - points[1].x) + Math.abs(points[0].y - points[1].y));
        System.out.println(Math.abs(points[1].x - points[2].x) + Math.abs(points[1].y - points[2].y));
        System.out.println(Math.abs(points[2].x - points[0].x) + Math.abs(points[2].y - points[0].y));
    }
}

System.out.println(Math.abs(points[0].x - points[1].x) + Math.abs(points[0].y - points[1].y));
この1行は、ほとんど同じなのに、何度も書いていてめんどくさいですね・・・。

おんなじことを書くのはプログラマーにとって悪なのです！
こんなのは、関数にしてしまいましょう！

Point.javaを開いて、自分自身の座標と、もう一つの座標の距離を測る関数を追加します。

public class Point {
    public int x;
    public int y;

    Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y; 
    }
    
    // ここを追加
    int distance(Point other) {
        return Math.abs(this.x - other.x) + Math.abs(this.y - other.y);
    }
}

ちょっと難しくなってきましたか？
でも、この関数を加えると、Pointクラスは、もう一つのPointクラスのオブジェクトを受け取ると、
自分の座標と、もう一つの座標の距離を返してくれる機能を持ったのです！
どうやって使うのでしょうか？

先ほど以下のように書いていた部分ですが・・・・

Math.abs(points[0].x - points[1].x) + Math.abs(points[0].y - points[1].y)

こんな風に書けるようになりました。

points[0].distance(points[1])

ちょっとよくこの文字の並びを見てみましょう。むしろ声に出して読みましょう。
points[0].distance(points[1])

「points[0] でぃすたんす points[1]」
どうみても、どう聞いてもこれはpoints[0]とpoints[1]の距離だってことがわかるようになりました。
これなら1ヶ月後の自分がみても、何をしていたか理解できそうです！よね？

最初と最後のサンプルコードを比べてみる

比べてみましょう！
最初に配列を使った時は、こんなかんじでしたね。

Lesson.java

public class Lesson {
    public static void main(String[] args) {
        int points[][] = new int[3][3];
        points[0][0] = 1;
        points[0][1] = 1;

        points[1][0] = 2;
        points[1][1] = 5;

        points[2][0] = 5;
        points[2][1] = 4;

        System.out.println(Math.abs(points[0][0] - points[1][0]) + Math.abs(points[0][1] - points[1][1]));

    }
}

それが、こんなふうに２つのファイルになりました！

Lesson.java

public class Lesson {
    public static void main(String[] args) {
        Point points[] = new Point[3];

        points[0] = new Point(1, 1);
        points[1] = new Point(2, 5);
        points[2] = new Point(5, 4);

        System.out.println(points[0].distance(points[1]));
    }
}

Point.java

public class Point {
    public int x;
    public int y;

    Point(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y; 
    }
    
    int distance(Point other) {
        return Math.abs(this.x - other.x) + Math.abs(this.y - other.y);
    }
}