Javaで台形の面積を求めるプログラムの作成方法を解説

この記事では、Javaを使って台形（トラペジウム）の面積を求める方法について詳しく解説します。台形とは、少なくとも1組の対辺が互いに平行になっている四角形のことです。平行な2つの辺は「底辺」と呼ばれ、平行でない残りの2つの辺は「脚」と呼ばれます。英語圏では trapezoid（トラペゾイド）と呼ばれることもあります。

台形の面積は、次の公式を使って計算できます。

面積 = (高さ ÷ 2) × (上底 + 下底)
すなわち、
面積 = ½ × （平行な2辺の長さの合計） × （平行な2辺間の垂直距離）

以下に具体的なイメージを示します。平行な2辺の長さを a、b、台形の高さを h としたとき、台形の面積は次の式で表されます。

入力

ここでは、入力値が次のようになっていると仮定します。

side_1 = 5
side_2 = 6
height = 6

出力

期待される出力は次のとおりです。

Area of trapezium is: 33.0

アルゴリズム

ステップ1 - 処理を開始する
ステップ2 - 整数型の変数 side_1、side_2、height の3つを宣言し、float型の変数 my_area を宣言する
ステップ3 - ユーザーから必要な値を読み込む、またはあらかじめ値を定義しておく
ステップ4 - 公式 (height / 2) × (side_1 + side_2) を使って台形の面積を計算し、結果を変数に格納する
ステップ5 - 計算結果を画面に表示する
ステップ6 - 処理を終了する

例1：ユーザーからの入力を受け付けて計算する場合

この例では、プロンプトに従ってユーザーが値を入力します。オンラインのコーディング実行ツールを使えば、ブラウザ上でそのまま動作を確認することもできます。

import java.util.Scanner;
public class AreaOfTrapezium {
   public static void main(String args[]){
      int side_1, side_2, height;
      System.out.println("必要なパッケージがインポートされました");
      Scanner my_scanner = new Scanner(System.in);
      System.out.println("読み込み用オブジェクトが定義されました");
      System.out.print("1つ目の平行な辺の長さを入力してください: ");
      side_1 = my_scanner.nextInt();
      System.out.print("2つ目の平行な辺の長さを入力してください: ");
      side_2 = my_scanner.nextInt();
      System.out.print("台形の高さを入力してください: ");
      height = my_scanner.nextInt();
      float my_area = (height / 2 * (side_1 + side_2));
      System.out.println("台形の面積は: " + my_area);
   }
}

出力

必要なパッケージがインポートされました
読み込み用オブジェクトが定義されました
1つ目の平行な辺の長さを入力してください: 5
2つ目の平行な辺の長さを入力してください: 6
台形の高さを入力してください: 6
台形の面積は: 33.0

例2：値をあらかじめ定義して計算する場合

こちらの例では、整数値が事前に定義されており、その値を参照して計算結果をコンソールに表示します。

public class AreaOfTrapezium {
    public static void main(String args[]){
        int side_1 = 5, side_2 = 6, height = 6;
        System.out.println("台形の平行な2辺と高さは " + side_1 + ", " + side_2 + " および " + height + " と定義されています");
        float my_area = (height / 2 * (side_1 + side_2));
        System.out.println("台形の面積は: " + my_area);
    }
}

出力

台形の平行な2辺と高さは 5, 6 および 6 と定義されています
台形の面積は: 33.0

注意点：整数除算による誤差に気をつけよう

上記のサンプルコードでは、height が int 型のため height / 2 は整数除算として処理されます。たとえば高さが5のような奇数の場合、5 / 2 は 2.5 ではなく 2 となり、計算結果に誤差が生じます。正確な面積を求めたい場合は、次のように計算順序を変更するか、浮動小数点数へキャストすることをおすすめします。

float my_area = ((side_1 + side_2) * height) / 2.0f;

このように書き換えることで、高さが奇数の場合でも正確な面積を得られます。台形の面積の単位は、辺の長さの単位を2乗したもの（cmなら cm² など）になる点にも注意しましょう。