Go言語 big.Rat 型とは？SetInt() を中心とした入門ガイド
2025-06-01
big.Rat.SetInt() は、Go の math/big パッケージで提供されている、有理数 (分数) を扱うための型である big.Rat のメソッドの一つです。このメソッドは、与えられた整数値を big.Rat 型の変数に設定するために使用されます。
具体的には、以下のような処理を行います。
- 引数として
big.Int型の値を受け取ります。 これは、設定したい整数値を表すbig.Int型のポインタです。 - レシーバ (
big.Rat型の変数) の値を、受け取ったbig.Int型の値を持つ有理数として設定します。 このとき、分母は暗黙的に1となります。つまり、整数は分母が 1 の分数として表現されるわけです。
コード例で見てみましょう。
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
// big.Rat 型の変数を宣言します。
r := new(big.Rat)
// 設定したい整数値を big.Int 型で作成します。
integerValue := big.NewInt(123)
// SetInt() メソッドを使って、r に integerValue を設定します。
r.SetInt(integerValue)
// 設定された r の値を出力します。
fmt.Println(r.String()) // Output: 123/1
// 別の整数値を設定してみましょう。
anotherIntegerValue := big.NewInt(-45)
r.SetInt(anotherIntegerValue)
fmt.Println(r.String()) // Output: -45/1
}
この例では、以下の処理が行われています。
r := new(big.Rat)で、新しいbig.Rat型の変数rを作成しています。integerValue := big.NewInt(123)で、値が 123 のbig.Int型の変数integerValueを作成しています。r.SetInt(integerValue)で、rの値をintegerValue(123) を分子、1 を分母とする有理数として設定しています。r.String()は、big.Ratの値を "分子/分母" の形式の文字列で返します。- 同様に、
-45という整数値を持つbig.Int型の変数をSetInt()でrに設定し、その結果を出力しています。
- 有理数の計算を行う際に、初期値として整数を設定したい場合。
big.Int型の整数値をbig.Rat型の変数に簡単に変換したい場合。
-
引数の型の間違い
big.Rat.SetInt()の引数は*big.Int型である必要があります。もし、通常のint型の変数や、他の型（例えばstring）を直接渡すと、コンパイルエラーが発生します。- エラー例
package main import ( "fmt" "math/big" ) func main() { r := new(big.Rat) intValue := 123 // int 型の変数 // r.SetInt(intValue) // コンパイルエラー: cannot use intValue (variable of type int) as *big.Int value in argument to r.SetInt bigIntValue := big.NewInt(intValue) r.SetInt(bigIntValue) // 正しい使い方 fmt.Println(r.String()) } - トラブルシューティング
引数が*big.Int型であることを確認し、必要であればbig.NewInt()関数を使ってint型の値を*big.Int型に変換してください。
-
big.Rat 型の変数の初期化忘れ
big.Rat型の変数は、new(big.Rat)でポインタとして初期化するか、またはbig.Rat{}のようにゼロ値で初期化する必要があります。初期化せずに使用しようとすると、予期せぬ動作やパニックを引き起こす可能性があります。- 注意点
SetInt()はレシーバ (rinr.SetInt()) の値を変更するメソッドです。nil ポインタに対してこのメソッドを呼び出すと、ランタイムエラーが発生します。 - エラー例
package main import ( "fmt" "math/big" ) func main() { var r *big.Rat // 初期化していないポインタ integerValue := big.NewInt(123) // r.SetInt(integerValue) // ランタイムエラー: panic: runtime error: invalid memory address or nil pointer dereference r = new(big.Rat) // 正しい初期化 r.SetInt(integerValue) fmt.Println(r.String()) } - トラブルシューティング
big.Rat型の変数を使用する前に、必ずnew(big.Rat)で初期化するか、ゼロ値で宣言していることを確認してください。
-
意図しない値の設定
SetInt()は与えられたbig.Intの値をそのまま設定します。もし、何らかの計算結果をbig.Ratに設定したい場合は、SetInt()ではなく、他のbig.Ratのメソッド（例えばSetFrac()など）を検討する必要があります。- トラブルシューティング
設定したい値が本当に整数値であるか、それとも分数であるべきかを再確認し、適切なメソッドを使用してください。
-
big.Int 型の変数の変更による影響
SetInt()に渡したbig.Int型の変数を後で変更しても、big.Rat型の変数の値は自動的に更新されません。big.RatはSetInt()が呼び出された時点でのbig.Intの値をコピーして保持します。- 例
package main import ( "fmt" "math/big" ) func main() { integerValue := big.NewInt(10) r := new(big.Rat) r.SetInt(integerValue) fmt.Println("初期値:", r.String()) // Output: 初期値: 10/1 integerValue.SetInt64(20) // integerValue の値を変更 fmt.Println("integerValue変更後:", r.String()) // Output: integerValue変更後: 10/1 (r の値は変わらない) } - トラブルシューティング
big.Intの値を変更した後にbig.Ratの値を更新したい場合は、再度SetInt()を呼び出す必要があります。
例1: 整数の基本的な設定
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
// 新しい big.Rat 型の変数を生成します。
r := new(big.Rat)
// 設定したい整数値を big.Int 型で作成します。
integerValue := big.NewInt(150)
// SetInt() メソッドを使って、r に integerValue を設定します。
r.SetInt(integerValue)
// 設定された r の値を文字列として出力します (分子/分母の形式)。
fmt.Println("r の値:", r.String()) // Output: r の値: 150/1
}
この例では、整数値 150 を big.Int 型で作成し、SetInt() メソッドを使って big.Rat 型の変数 r に設定しています。出力結果からわかるように、整数は分母が 1 の分数として表現されます。
例2: 複数の整数の設定と表示
複数の big.Rat 変数に異なる整数値を設定し、それらの値を表示する例です。
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
func main() {
r1 := new(big.Rat)
int1 := big.NewInt(100)
r1.SetInt(int1)
fmt.Println("r1 の値:", r1.String()) // Output: r1 の値: 100/1
r2 := new(big.Rat)
int2 := big.NewInt(-50)
r2.SetInt(int2)
fmt.Println("r2 の値:", r2.String()) // Output: r2 の値: -50/1
r3 := new(big.Rat)
int3 := big.NewInt(0)
r3.SetInt(int3)
fmt.Println("r3 の値:", r3.String()) // Output: r3 の値: 0/1
}
この例では、正の整数、負の整数、そしてゼロをそれぞれ big.Int 型で作成し、異なる big.Rat 変数に設定しています。
例3: 関数内で SetInt() を使用する
関数内で big.Rat 変数を作成し、SetInt() を使って値を設定して返す例です。
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
// 整数値を受け取り、その値を設定した big.Rat を返す関数
func createBigRatFromInt(val int64) *big.Rat {
r := new(big.Rat)
intValue := big.NewInt(val)
r.SetInt(intValue)
return r
}
func main() {
rat1 := createBigRatFromInt(25)
fmt.Println("rat1 の値:", rat1.String()) // Output: rat1 の値: 25/1
rat2 := createBigRatFromInt(-75)
fmt.Println("rat2 の値:", rat2.String()) // Output: rat2 の値: -75/1
}
この例では、createBigRatFromInt 関数が int64 型の引数を受け取り、その値を big.Int に変換した後、SetInt() を使って big.Rat に設定して返します。
例4: 構造体の中で big.Rat を使用し、SetInt() で初期化する
構造体のフィールドとして big.Rat を持ち、そのフィールドを SetInt() で初期化する例です。
package main
import (
"fmt"
"math/big"
)
// データ構造体
type MyData struct {
Value *big.Rat
Name string
}
func main() {
data := MyData{
Value: new(big.Rat),
Name: "データ1",
}
intValue := big.NewInt(200)
data.Value.SetInt(intValue)
fmt.Printf("%s の値: %s\n", data.Name, data.Value.String()) // Output: データ1 の値: 200/1
}
この例では、MyData 構造体が *big.Rat 型の Value フィールドを持っています。main 関数内で MyData のインスタンスを作成し、その Value フィールドに対して SetInt() を使って整数値を設定しています。
代替メソッド
-
big.NewRat()関数は、与えられた分子 (a) と分母 (b) を持つ新しいbig.Ratを生成します。整数値をbig.Ratに設定する場合、分母を常に1にすることでSetInt()と同じ結果を得られます。- コード例
package main import ( "fmt" "math/big" ) func main() { intValue := int64(123) r := big.NewRat(intValue, 1) // 分子に整数、分母に 1 を指定 fmt.Println(r.String()) // Output: 123/1 negativeIntValue := int64(-45) r2 := big.NewRat(negativeIntValue, 1) fmt.Println(r2.String()) // Output: -45/1 } - 利点
big.Int型の変数を明示的に作成する必要がないため、コードが少し簡潔になる場合があります。特に、直接的な整数リテラルからbig.Ratを作成したい場合に便利です。 - 注意点
引数はint64型です。もしint型の変数を使用する場合は、明示的な型変換が必要です。
-
big.Rat.SetFloat64(f float64) を使用する (精度に注意)
big.Ratは有理数を正確に表現できますが、float64は浮動小数点数であり、内部的には近似値で表現されます。SetFloat64()を使用すると、float64の近似値を可能な限り正確な有理数としてbig.Ratに設定します。- コード例
package main import ( "fmt" "math/big" ) func main() { floatValue := 150.0 r := new(big.Rat) err := r.SetFloat64(floatValue) if err != nil { fmt.Println("SetFloat64 エラー:", err) return } fmt.Println(r.String()) // Output: 150/1 anotherFloatValue := -25.0 r2 := new(big.Rat) err = r2.SetFloat64(anotherFloatValue) if err != nil { fmt.Println("SetFloat64 エラー:", err) return } fmt.Println(r2.String()) // Output: -25/1 } - 利点
float64型の変数から直接big.Ratを作成できます。 - 注意点
浮動小数点数の性質上、完全に正確な有理数表現が得られない場合があります。特に、循環小数などをfloat64で表現しようとすると、近似値が設定されることになります。整数値を設定する場合でも、内部的には浮動小数点数を経由するため、わずかな誤差が生じる可能性は否定できません。エラーハンドリングも必要です。
-
big.Rat.SetString(s string) を使用する
SetString()メソッドは、文字列を解析してbig.Ratの値を設定します。整数を表す文字列（例: "123", "-45", "0"）を渡すことで、SetInt()と同様の結果を得られます。- コード例
package main import ( "fmt" "math/big" ) func main() { stringValue := "200" r := new(big.Rat) _, ok := r.SetString(stringValue) if !ok { fmt.Println("SetString エラー:", stringValue) return } fmt.Println(r.String()) // Output: 200/1 negativeStringValue := "-75" r2 := new(big.Rat) _, ok = r2.SetString(negativeStringValue) if !ok { fmt.Println("SetString エラー:", negativeStringValue) return } fmt.Println(r2.String()) // Output: -75/1 } - 利点
文字列形式で整数値が与えられている場合に便利です。また、分数形式の文字列（例: "3/4"）も解析できます。 - 注意点
文字列が有効な数値形式でない場合、エラーが発生する可能性があります。戻り値のokを確認してエラーハンドリングを行う必要があります。
どの方法を選ぶべきか
- 整数値が文字列として与えられている場合
big.Rat.SetString()が適しています。 - float64 型の変数から変換する場合
big.Rat.SetFloat64()を使用できますが、精度に関する注意が必要です。 - 整数リテラルから直接 big.Rat を作成したい場合
big.NewRat(intValue, 1)が簡潔に記述できます。 - big.Int 型の変数がすでに存在する場合
big.Rat.SetInt()が最も直接的で効率的な方法です。