C言語で数値のビットを回転させるプログラムの書き方【左回転・右回転】

指定された数値のビットを回転させるCプログラムを作成するには、あらかじめ以下のポイントを考慮しておく必要があります。

• ビットを左から右、または右から左のいずれかの方向に回転させます。
• 左回転では、各ビットが左方向へ1ビットずつシフトされ、はみ出した最上位ビット（MSB）が最下位ビット（LSB）側へ移動します。
• 右回転では、各ビットが右方向へ1ビットずつシフトされ、はみ出した最下位ビット（LSB）が最上位ビット（MSB）側へ移動します。
• 対象となる数値を用意し、プログラムの仕様に応じて左回転・右回転のいずれかを実行します。
• ユーザーは実行時に、回転させる回数とともに対象の数値を入力します。

プログラム1：左回転

以下は、指定された数値に対して左回転を実行するCプログラムです。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
    int number, rotate, Msb, size;
    printf("Enter any number:");
    scanf("%d",&number);
    printf("Enter number of rotations:\n");
    scanf("%d",&rotate);
    size = sizeof(int) * 8;
    rotate %= size;
    while(rotate--){
        Msb = (number >> size) & 1;
        number = (number << 1) | Msb;
    }
    printf("After Left rotation the value is = %d\n",number);
    return 0;
}

このプログラムでは、sizeof(int) * 8でint型のビット幅（一般的な環境では32ビット）を取得し、rotate %= sizeによって回転回数をビット幅の範囲内に正規化しています。ループ内では最上位ビットを取り出して変数Msbに退避し、数値を1ビット左へシフトした後、退避しておいたビットを最下位ビットとしてOR結合することで、循環する左回転を実現しています。

実行結果1

上記のプログラムを実行すると、次のような結果が出力されます。

Enter any number:12
Enter number of rotations:
2
After Left rotation the value is = 48

この例では、入力した12（2進数で「1100」）を2回左回転すると、48（2進数で「110000」）になります。

プログラム2：右回転

続いて、指定された数値に対して右回転を実行するCプログラムを紹介します。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
    int number,rotate, Lsb, size;
    printf("Enter any number:");
    scanf("%d",&number);
    printf("Enter number of rotations:\n");
    scanf("%d",&rotate);
    size = sizeof(int) * 8;
    rotate %= size;
    while(rotate--){
        Lsb = number & 1;
        number = (number >> 1) &(~(1<<size));
        number=number|(Lsb<<size);
    }
    printf("After right rotation the value is = %d\n",number);
    return 0;
}

こちらのプログラムでは、最下位ビットを変数Lsbに退避させてから数値を1ビット右へシフトし、退避しておいたビットを最上位ビット側へ戻すことで、循環する右回転を行っています。

実行結果2

上記のプログラムを実行すると、次のような結果が出力されます。

Enter any number:18
Enter number of rotations:
2
After right rotation the value is = 4

この例では、入力した18（2進数で「10010」）を2回右回転すると、4（2進数で「100」）になります。