2024/9/22

球の表面積/体積計算

シャボン玉

球の表面積/体積の計算式

半径rと円周率π)から球の表面積と体積を計算するプログラムを解説します。

球の半径r

球の表面積と体積は、以下のように計算できます。半径×半径×円周率でで計算できます。

球の表面積/体積の計算式

円周率π(パイ)は、

3.141592…

で、小数点以下は無限に続きます。

Javaソースコード

ここでは、キーボードから半径を入力して、球の表面積と体積を表示するプログラムを紹介します。

AreaofBall1.java

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import java.util.Scanner;

public class AreaofBall1 {
	public static void main( String[] args ) {
		double r;	// 半径
		double area;	// 表面積
		double volume;	// 体積

		// キーボード入力
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);

		// 半径の入力
	        System.out.print( "半径:" );
		r = scanner.nextDouble();

		// 球の表面積計算 (4πr*r)
		area = 4.0 * Math.PI * r * r;

		// 球の体積計算 (4/3πr*r*r)
		volume = 4.0 / 3.0 * Math.PI * r * r * r;

		// 球の表面積を表示
		System.out.println( "球の表面積:" + area );

		// 球の体積を表示
		System.out.println( "球の体積:" + volume );
	}
}

コンパイル ソースコードが「ANSI」の場合

C:\talavax\javasample>javac -encoding sjis AreaofBall1.java

コンパイル ソースコードが「UTF-8」の場合

C:\talavax\javasample>javac AreaofBall1.java

実行

C:\talavax\javasample>java AreaofBall1

実行結果

半径:10
球の表面積:1256.6370614359173
球の体積:4188.790204786391

半径10をキーボードから入力して球の表面積と体積を計算した結果です。

ここからは、このソースコードを上から順番に解説していきます。

001
import java.util.Scanner;

Javaクラスライブラリの中から「java.util.Scanner」というパッケージにあるクラスを、このプログラム内で使うために記述します。 この記述により、Scannerクラスが利用できるようになります。これでキーボードから値の入力が行えるようになります。

003
public class AreaofBall1 {

クラス名を、AreaofBall1としています。

004
	public static void main( String[] args ) {

このmainメソッドからプログラムを実行します。

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		double r;	// 半径
		double area;	// 表面積
		double volume;	// 体積

このプログラムで使う変数を宣言しています。

009
010
		// キーボード入力
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);

Scannerクラスを作成しています。

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		// 半径の入力
	        System.out.print( "半径:" );
		r = scanner.nextDouble();

キーボードから入力した半径の値をdouble型変数rに代入します。入力した値が数値で無い場合、エラーを表示してプログラムを強制終了します。

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		// 球の表面積計算 (4πr*r)
		area = 4.0 * Math.PI * r * r;

球の表面積計算した値をdouble型変数areaに代入しています。表面積計算に使う円周率は、Java定数Math.PIの値を使っています。

Math.PI定数

public static double Math.PI
・円周率πの値
  3.141592...
019
020
		// 球の体積計算 (4/3πr*r*r)
		volume = 4.0 / 3.0 * Math.PI * r * r * r;

球の体積計算した値をdouble型変数volumeに代入しています。体積計算に使う円周率は、Java定数Math.PIの値を使っています。

022
023
		// 球の表面積を表示
		System.out.println( "球の表面積:" + area );

球の表面積計算結果をコンソール出力しています。

025
026
		// 球の体積を表示
		System.out.println( "球の体積:" + volume );

球の体積計算結果をコンソール出力しています。

Javaソースコード(計算部分をメソッドにしたもの)

次に、球の表面積と体積を計算する処理をメソッドにしたJavaソースコードを紹介します。

AreaofBall2.java

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053
import java.util.Scanner;

public class AreaofBall2 {
	// 球の表面積を求めるメソッド
	// r : 半径
	public static double calc_AreaofBall( double r )
	{
		double area;

		// 球の表面積計算 (4πr*r)
		area = 4.0 * Math.PI * r * r;

		return area;
	}

	// 球の体積を求めるメソッド
	// r : 半径
	public static double calc_VolumeofBall( double r )
	{
		double volume;

		// 球の体積計算 (4/3πr*r*r)
		volume = 4.0 / 3.0 * Math.PI * r * r * r;

		return volume;
	}

	// メイン
	public static void main( String[] args ) {
		double r;	// 半径
		double area;	// 表面積
		double volume;	// 体積

		// キーボード入力
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);

		// 半径の入力
	        System.out.print( "半径:" );
		r = scanner.nextDouble();

		// メソッドを呼んで球の表面積計算
		area = calc_AreaofBall( r );

		// メソッドを呼んで球の体積計算
		volume = calc_VolumeofBall( r );

		// 球の表面積を表示
		System.out.println( "球の表面積:" + area );

		// 球の体積を表示
		System.out.println( "球の体積:" + volume );
	}
}

コンパイル ソースコードが「ANSI」の場合

C:\talavax\javasample>javac -encoding sjis AreaofBall2.java

コンパイル ソースコードが「UTF-8」の場合

C:\talavax\javasample>javac AreaofBall2.java

実行

C:\talavax\javasample>java AreaofBall2

実行結果

半径:10
球の表面積:1256.6370614359173
球の体積:4188.790204786391

半径10をキーボードから入力して球の表面積と体積を計算した結果です。

出力結果は、AreaofBall1.javaと同じです。

それでは、このソースコードを上から順番に解説していきます。

001
import java.util.Scanner;

Javaクラスライブラリの中から「java.util.Scanner」というパッケージにあるクラスを、このプログラム内で使うために記述します。 この記述により、Scannerクラスが利用できるようになります。これでキーボードから値の入力が行えるようになります。

003
public class AreaofBall2 {

クラス名を、AreaofBall2としています。

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	// 球の表面積を求めるメソッド
	// r : 半径
	public static double calc_AreaofBall( double r )
	{
		double area;

		// 球の表面積計算 (4πr*r)
		area = 4.0 * Math.PI * r * r;

		return area;
	}

引数とした与えられた半径rと円周率球の表面積を計算して戻すメソッドです。

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	// 球の体積を求めるメソッド
	// r : 半径
	public static double calc_VolumeofBall( double r )
	{
		double volume;

		// 球の体積計算 (4/3πr*r*r)
		volume = 4.0 / 3.0 * Math.PI * r * r * r;

		return volume;
	}

引数とした与えられた半径rと円周率で球の体積を計算して戻すメソッドです。

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	// メイン
	public static void main( String[] args ) {

このmainメソッドからプログラムを実行します。

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		double r;	// 半径
		double area;	// 表面積
		double volume;	// 体積

このプログラムで使う変数を宣言しています。

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		// キーボード入力
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);

Scannerクラスを作成しています。

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039
		// 半径の入力
	        System.out.print( "半径:" );
		r = scanner.nextDouble();

キーボードから入力した半径の値をdouble型変数rに代入します。入力した値が数値で無い場合、エラーを表示してプログラムを強制終了します。

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		// メソッドを呼んで球の表面積計算
		area = calc_AreaofBall( r );

球の表面積計算した値をdouble型変数areaに代入しています。

044
045
		// メソッドを呼んで球の体積計算
		volume = calc_VolumeofBall( r );

球の体積計算した値をdouble型変数volumeに代入しています。

047
048
		// 球の表面積を表示
		System.out.println( "球の表面積:" + area );

球の表面積計算結果をコンソール出力しています。

050
051
		// 球の体積を表示
		System.out.println( "球の体積:" + volume );

球の体積計算結果をコンソール出力しています。

以上です。

面積計算のコンテンツ

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