メモリトレース問題集 | 変数の値を追跡する練習

変数・代入のトレース

T-01変数

int a = 5, b = 10;
a = b;
b = a + 3;
a = b - a;

実行後の a, b の値は？

1行目: a=5, b=10
2行目: a=10, b=10（aにbの値を代入）
3行目: a=10, b=13（10+3）
4行目: a=3, b=13（13-10）
答え: a=3, b=13

T-02変数

int x = 7;
x = x * 2;
x += 3;
x %= 5;
x++;

最終的な x の値は？

x=7 → x=14(7*2) → x=17(14+3) → x=2(17%5=余り2) → x=3(2+1)
答え: x=3

T-03変数

int a = 3, b = 5, tmp;
tmp = a;
a = b;
b = tmp;

実行後の a, b, tmp の値は？（これは何をしている？）

tmp=3(aの元の値を退避) → a=5(bの値をaに) → b=3(tmpからaの元の値をbに)
答え: a=5, b=3, tmp=3
これは値の交換（swap）の典型パターンです。

T-04変数

int a = 10;
int b = a / 3;
int c = a % 3;
double d = (double)a / 3;

b, c, d の値は？

b = 10/3 = 3（整数除算で切り捨て）
c = 10%3 = 1（余り）
d = 10.0/3 = 3.333...（キャストでdouble除算に）
答え: b=3, c=1, d=3.333333

T-05変数

int a = 1;
a += a++;  // 未定義動作に注意
printf("%d\n", a);

出力は何？ヒント：これは「罠」問題です。

未定義動作です。同じ変数を1つの式の中で変更と参照を同時に行うと、C言語の仕様上結果は保証されません。
コンパイラによって 2 や 3 など異なる結果が出ます。
教訓: ++ と代入を同じ式で混ぜない。

T-06変数

int i = 0, sum = 0;
while (i < 5) {
    sum += i;
    i++;
}

各ループ後の i, sum を表で追跡せよ。

回	i(加算前)	sum += i	i++後
1	0	0+0=0	1
2	1	0+1=1	2
3	2	1+2=3	3
4	3	3+3=6	4
5	4	6+4=10	5

答え: i=5, sum=10（0+1+2+3+4）

T-07変数

int n = 12345, rev = 0;
while (n > 0) {
    rev = rev * 10 + n % 10;
    n /= 10;
}

各ループ後の n, rev を追跡せよ。このプログラムは何をしている？

回	n%10	rev	n
1	5	0*10+5=5	1234
2	4	5*10+4=54	123
3	3	5410+3=543*	12
4	2	54310+2=5432*	1
5	1	543210+1=54321*	0

答え: n=0, rev=54321
これは整数の桁を逆順にするプログラムです。

配列のトレース

T-08配列

int a[5] = {3, 1, 4, 1, 5};
a[0] = a[4];
a[2] = a[0] + a[1];
a[4] = a[2] - a[3];

配列 a の最終状態は？

初期: {3,1,4,1,5}
a[0]=a[4] → {5,1,4,1,5}
a[2]=a[0]+a[1] → {5,1,6,1,5}
a[4]=a[2]-a[3] → {5,1,6,1,5}
答え: {5, 1, 6, 1, 5}

T-09配列

int a[4] = {10, 20, 30, 40};
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    a[i] = a[i + 1];
}

配列 a の最終状態は？これは何をしている？

i=0: a[0]=a[1] → {20,20,30,40}
i=1: a[1]=a[2] → {20,30,30,40}
i=2: a[2]=a[3] → {20,30,40,40}
答え: {20, 30, 40, 40}
先頭要素を削除して左にシフトする処理（末尾が残る）。

T-10配列

int a[5] = {2, 8, 3, 9, 1};
int max = a[0], idx = 0;
for (int i = 1; i < 5; i++) {
    if (a[i] > max) {
        max = a[i];
        idx = i;
    }
}

各ステップで max, idx がどう変わるか追跡せよ。

i	a[i]	a[i]>max?	max	idx
初期	-	-	2	0
1	8	8>2 Yes	8	1
2	3	3>8 No	8	1
3	9	9>8 Yes	9	3
4	1	1>9 No	9	3

答え: max=9, idx=3

T-11配列

int a[5] = {5, 3, 8, 1, 4};
// バブルソート1回目（最小値を先頭に）
for (int j = 4; j > 0; j--) {
    if (a[j-1] > a[j]) {
        int tmp = a[j-1]; a[j-1] = a[j]; a[j] = tmp;
    }
}

1パス後の配列の状態を追跡せよ。

初期: {5,3,8,1,4}
j=4: a[3]>a[4]? 1>4 No → {5,3,8,1,4}
j=3: a[2]>a[3]? 8>1 Yes → {5,3,1,8,4}
j=2: a[1]>a[2]? 3>1 Yes → {5,1,3,8,4}
j=1: a[0]>a[1]? 5>1 Yes → {1,5,3,8,4}
答え: {1, 5, 3, 8, 4}（最小値1が先頭に来る）

T-12配列

int a[3][3] = {{1,2,3},{4,5,6},{7,8,9}};
int sum = 0;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    sum += a[i][i];
}

sum の値は？この処理は何を計算している？

a[0][0]=1, a[1][1]=5, a[2][2]=9
sum = 1+5+9 = 15
これは行列の対角線上の要素の合計（トレース）です。

ポインタのトレース

T-13ポインタ

int a = 10, b = 20;
int *p = &a;
*p = 30;
p = &b;
*p = *p + 5;

実行後の a, b, *p の値は？

p=&a → *p=30 → a=30
p=&b → *p=20+5=25 → b=25
答え: a=30, b=25, *p=25

T-14ポインタ

int a = 5, b = 10;
int *p = &a, *q = &b;
*p = *q;
*q = 0;
printf("%d %d\n", a, b);

出力は？

*p=*q → a=10（bの値をaに）
*q=0 → b=0
答え: 10 0

T-15ポインタ

int arr[4] = {10, 20, 30, 40};
int *p = arr;
printf("%d ", *p);
p += 2;
printf("%d ", *p);
printf("%d ", *(p - 1));
printf("%d\n", p[1]);

出力は？

p=arr → *p=10
p+=2 → pはarr[2]を指す → *p=30
*(p-1)=arr[1]=20
p[1]=*(p+1)=arr[3]=40
答え: 10 30 20 40

T-16ポインタ

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
int *p = arr + 1;
int *q = arr + 3;
printf("%d %d %ld\n", *p, *q, q - p);

出力は？

p=&arr[1] → *p=2
q=&arr[3] → *q=4
q-p = 3-1 = 2（要素数の差）
答え: 2 4 2

T-17ポインタ

int x = 100;
int *p = &x;
int **pp = &p;
**pp = 200;
printf("%d %d %d\n", x, *p, **pp);

出力は？（ダブルポインタ）

pp→p→x の連鎖。**pp=200 は x を200に変更。
x=200, *p=200, **pp=200（全部同じ場所を指す）
答え: 200 200 200

T-18ポインタ

int a[] = {10, 20, 30, 40, 50};
int *p = a;
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    *(p + i) *= 2;
}

配列 a の最終状態は？

各要素を2倍: {20, 40, 60, 80, 100}
*(p+i) は a[i] と同じ。ポインタ演算で配列を操作。

関数呼び出しのトレース

T-19関数

void add_ten(int x) { x += 10; }

int main(void) {
    int a = 5;
    add_ten(a);
    printf("%d\n", a);
}

出力は？

答え: 5
Cは値渡し。add_tenのxはaのコピーなので、xを変えてもaには影響しない。

T-20関数

void add_ten(int *px) { *px += 10; }

int main(void) {
    int a = 5;
    add_ten(&a);
    printf("%d\n", a);
}

出力は？（T-19との違いに注目）

答え: 15
ポインタ経由で渡しているので、*px += 10 は a 自体を変更する。

T-21関数

int mystery(int a, int b) {
    a = a + b;
    b = a - b;
    a = a - b;
    return a * 10 + b;
}
printf("%d\n", mystery(3, 7));

出力は？（関数内の a, b を1行ずつ追跡）

a=3, b=7
a=3+7=10
b=10-7=3
a=10-3=7
return 7*10+3 = 73
これは一時変数なしのswap。a,bが交換されて 7*10+3=73。

T-22関数

void modify(int arr[], int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) arr[i] *= 3;
}
int main(void) {
    int data[] = {1, 2, 3};
    modify(data, 3);
    printf("%d %d %d\n", data[0], data[1], data[2]);
}

出力は？（配列の値渡しとポインタ渡しの違い）

答え: 3 6 9
配列を関数に渡すとポインタとして渡されるので、関数内の変更は呼び出し元に反映される。intの値渡し(T-19)とは違う！

T-23関数

int factorial(int n) {
    if (n <= 1) return 1;
    return n * factorial(n - 1);
}
printf("%d\n", factorial(5));

コールスタックの展開と戻りを追跡せよ。

factorial(5) → 5 * factorial(4)
→ 5 * 4 * factorial(3)
→ 5 * 4 * 3 * factorial(2)
→ 5 * 4 * 3 * 2 * factorial(1)
→ 5 * 4 * 3 * 2 * 1（ベースケース）
= 5*4*3*2*1 = 120

文字列のトレース

T-24文字列

char s[] = "Hello";
s[0] = 'J';
s[4] = '!';
printf("%s\n", s);

出力は？メモリ上の各バイトは？

index	0	1	2	3	4	5
初期	H	e	l	l	o	\0
変更後	J	e	l	l	!	\0

答え: Jell!

T-25文字列

char s[] = "abcde";
int len = 0;
while (s[len] != '\0') len++;
printf("%d\n", len);

lenの変化を追跡し、出力を答えよ。

s[0]='a'≠'\0' → len=1
s[1]='b'≠'\0' → len=2
s[2]='c'≠'\0' → len=3
s[3]='d'≠'\0' → len=4
s[4]='e'≠'\0' → len=5
s[5]='\0' → ループ終了
答え: 5（strlenと同じ処理）

T-26文字列

char s[] = "Hello";
for (int i = 0; s[i]; i++) {
    if (s[i] >= 'a' && s[i] <= 'z')
        s[i] -= 32;
}
printf("%s\n", s);

各文字の変化を追跡せよ。

H: 大文字→変更なし
e: 小文字→e-32=E
l: 小文字→l-32=L
l: 小文字→l-32=L
o: 小文字→o-32=O
答え: HELLO（小文字→大文字変換。ASCIIコードで差は32）

総合問題

T-27総合

struct Point { int x, y; };
struct Point a = {3, 7};
struct Point b = a;
b.x = 10;
printf("a=(%d,%d) b=(%d,%d)\n", a.x, a.y, b.x, b.y);

出力は？（構造体の代入は値コピー？参照？）

答え: a=(3,7) b=(10,7)
構造体の代入は値コピー。bはaの独立したコピーなので、b.xを変えてもa.xは変わらない。

T-28総合

struct Point { int x, y; };
struct Point p = {1, 2};
struct Point *ptr = &p;
ptr->x = 10;
ptr->y = ptr->x + 5;
printf("(%d,%d)\n", p.x, p.y);

出力は？（アロー演算子経由の変更）

ptr->x=10 → p.x=10
ptr->y=10+5=15 → p.y=15
答え: (10,15)

T-29総合

int a[3] = {1, 2, 3};
int *p = a;
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    a[i] = a[(2-i)];
}

配列aの最終状態は？（これは「逆順」にならない。なぜ？）

i=0: a[0]=a[2] → {3,2,3}
i=1: a[1]=a[1] → {3,2,3}
i=2: a[2]=a[0] → {3,2,3}（a[0]は既に3に変わっている！）
答え: {3, 2, 3}（{3,2,1}にはならない）
理由: 前半の要素を上書きした後に、その値を使ってしまうため。正しい逆順には一時配列が必要。

T-30総合

int f(int *a, int *b) {
    *a += *b;
    *b = *a - *b;
    return *a + *b;
}
int main(void) {
    int x = 4, y = 6;
    int z = f(&x, &y);
    printf("%d %d %d\n", x, y, z);
}

出力は？（ポインタ経由での変更を追跡）

*a=&x, *b=&y
*a += *b → x=4+6=10
*b = *a-*b → y=10-6=4
return 10+4=14
答え: 10 4 14

T-31総合

int a[5] = {5, 2, 8, 1, 9};
for (int i = 0; i < 4; i++) {
    if (a[i] > a[i+1]) {
        int t = a[i]; a[i] = a[i+1]; a[i+1] = t;
    }
}

配列aの最終状態は？何が保証される？

i=0: 5>2 → swap → {2,5,8,1,9}
i=1: 5>8? No → {2,5,8,1,9}
i=2: 8>1 → swap → {2,5,1,8,9}
i=3: 8>9? No → {2,5,1,8,9}
答え: {2, 5, 1, 8, 9}
最大値(9)が末尾に来ることが保証される（バブルソート1パス・前方走査版）。

T-32総合

int count = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
    if (i % 3 == 0 && i % 5 == 0)
        count++;
}

countの最終値は？（全部追跡しなくてOK。規則を見つけよ。）

3と5の両方で割り切れる → 15の倍数をカウント。
1〜100の15の倍数: 15,30,45,60,75,90 の6個。
答え: count=6

T-33総合

int fib(int n) {
    if (n <= 1) return n;
    return fib(n-1) + fib(n-2);
}
printf("%d\n", fib(6));

fib(6)の値と、fib関数が合計何回呼ばれるか答えよ。

fib(6)=fib(5)+fib(4)=5+3=8
呼び出し回数: fib(6)→fib(5),fib(4)→...と展開していくと25回
fib(0)=0, fib(1)=1, fib(2)=1, fib(3)=2, fib(4)=3, fib(5)=5, fib(6)=8

T-34総合

char *p = "ABCDE";
printf("%c %c %s\n", *p, *(p+2), p+3);

出力は？（文字列リテラルのポインタ操作）

*p = 'A'
*(p+2) = 'C'
p+3 = "DE"（p+3以降の文字列）
答え: A C DE

T-35総合

int m[2][3] = {{1,2,3},{4,5,6}};
int result = 0;
for (int i = 0; i < 2; i++)
    for (int j = 0; j < 3; j++)
        if (m[i][j] % 2 == 0) result += m[i][j];

resultの値は？

偶数の要素: 2, 4, 6
result = 2+4+6 = 12

T-36総合

int a = 0xAB;  // 16進数
int hi = (a >> 4) & 0x0F;
int lo = a & 0x0F;
printf("hi=%d lo=%d\n", hi, lo);

出力は？（ビット演算のトレース）

0xAB = 1010 1011 (2進)
a>>4 = 0000 1010 → & 0x0F → 10 (0x0A)
a & 0x0F = 0000 1011 → 11 (0x0B)
答え: hi=10 lo=11（上位4bit=A=10, 下位4bit=B=11）

T-37総合

int gcd(int a, int b) {
    while (b != 0) {
        int tmp = b;
        b = a % b;
        a = tmp;
    }
    return a;
}
printf("%d\n", gcd(48, 18));

各ループの a, b, tmp を追跡せよ。

回	a	b	tmp	a%b
1	48	18	18	48%18=12
2	18	12	12	18%12=6
3	12	6	6	12%6=0
終了	6	0	-	-

答え: 6（48と18の最大公約数）

T-38総合

int *p = (int *)malloc(sizeof(int) * 3);
p[0] = 10; p[1] = 20; p[2] = 30;
int *q = p;
free(p);
// printf("%d\n", *q); ← これは安全？

free後に *q にアクセスするとどうなる？

未定義動作（ダングリングポインタ）
qはpと同じ場所を指していたが、free(p)で解放済み。qはまだ同じアドレスを指しているが、その領域はもう使えない。
教訓: free後は関連するポインタも全てNULLにする。

T-39総合

int a[4] = {10, 20, 30, 40};
int *p = a, *q = a + 3;
while (p < q) {
    int t = *p; *p = *q; *q = t;
    p++; q--;
}

配列aの最終状態は？何をしている？

1回目: p=a[0],q=a[3] → swap(10,40) → {40,20,30,10}, p++,q--
2回目: p=a[1],q=a[2] → swap(20,30) → {40,30,20,10}, p++,q--
p>=q → 終了
答え: {40, 30, 20, 10}
これは配列の逆順（in-place reverse）。両端から中心に向かってswapする。

T-40総合

int binary_search(int a[], int n, int key) {
    int lo = 0, hi = n - 1;
    while (lo <= hi) {
        int mid = (lo + hi) / 2;
        if (a[mid] == key) return mid;
        else if (a[mid] < key) lo = mid + 1;
        else hi = mid - 1;
    }
    return -1;
}
// a = {2, 5, 8, 12, 16, 23, 38, 56}, key = 23

lo, hi, mid の変化を追跡し、何回のループで見つかるか答えよ。

回	lo	hi	mid	a[mid]	判定
1	0	7	3	12	12<23 → lo=4
2	4	7	5	23	23==23 → 発見!

答え: 2回目で index=5 を返す

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