C#で 1〜10 をシャッフル表示― “まず動かす”→“メソッド化”→“正しいアルゴリズム”→“テストと VS 操作” まで一気に体験

2025年7月23日

1. 0. この記事で学ぶ流れ
2. 1. ステップ 1 ― Main だけで“動くもの”
3. 2. ステップ 2 ― シャッフルをメソッドに切り出す
- 3.1. int[] result = source.ToArray(); が必要な理由
4. 3. ステップ 3 ― Fisher-Yates で“正しい”シャッフル
5. 4. ステップ 4 ― NUnit + Assert.That で品質を守る
- 5.1. 4-1. テストコード
- 5.2. 4-2. Assert.That が優れるポイント
6. 5. ステップ 5 ― Visual Studio で NUnit テストを実行
7. 6. まとめ ― 小さなリファクタリングを回す

0. この記事で学ぶ流れ

ステップ	ゴール	キーワード
1	Main だけでとにかく動かす	乱数・配列
2	メソッド化して読みやすく	再利用・副作用防止
3	Fisher–Yates で正しいシャッフル	等確率・O(n)
4	NUnit + Assert.That で自動テスト	Constraint 構文
5	Visual Studio でテストを実行	Test Explorer

途中で出てくる ToArray() のコピー理由や「参照／参照先」の正しい言い回しも詳細に取り上げます。

1. ステップ 1 ― Main だけで“動くもの”

using System;
using System.Linq;

namespace ShuffleSample
{
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] numbers = Enumerable.Range(1, 10).ToArray();

            Random rnd = new Random();
            for (int i = 0; i < numbers.Length; i++)
            {
                int j = rnd.Next(numbers.Length);
                int temp = numbers[i];
                numbers[i] = numbers[j];
                numbers[j] = temp;
            }

            Console.WriteLine(string.Join(", ", numbers));
        }
    }
}

まず動く：結果が出ることで安心感。
乱数生成をループ外で 1 回、以外は効率を意識しない。

2. ステップ 2 ― シャッフルをメソッドに切り出す

using System;
using System.Linq;

namespace ShuffleSample
{
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int[] source   = Enumerable.Range(1, 10).ToArray();
            int[] shuffled = Shuffle(source);        // 呼び出すだけ
            Console.WriteLine(string.Join(", ", shuffled));
        }

        /// <summary>要素順は雑でも良い“とりあえず”シャッフル</summary>
        static int[] Shuffle(int[] source)
        {
            int[] result = source.ToArray();   // ★元配列を複製して守る
            Random rnd   = new Random();

            for (int i = 0; i < result.Length; i++)
            {
                int j = rnd.Next(result.Length);
                (result[i], result[j]) = (result[j], result[i]);
            }
            return result;
        }
    }
}

int[] result = source.ToArray(); が必要な理由

観点	説明
参照型	配列は参照型。メソッドには“参照値”が値渡しされるため、呼び出し元と同じ参照先（= 同一配列オブジェクト）を共有する。
副作用	コピーを取らずに並べ替えると、呼び出し元の配列まで変更されてしまう。
ToArray()	LINQ 拡張。要素を同順で新しい int[] にコピーする。安全だが O(n) のコストとメモリ 2 倍が必要。
代替案	var result = (int[])source.Clone(); や Array.Copy(…) でも可。目的は同じ。

3. ステップ 3 ― Fisher-Yates で“正しい”シャッフル

static int[] ShuffleFY(int[] source)
{
    int[] result = source.ToArray();  // 参照先を複製
    Random rnd   = new Random();

    for (int i = result.Length - 1; i > 0; i--)
    {
        int j = rnd.Next(i + 1);      // 0〜i
        (result[i], result[j]) = (result[j], result[i]);
    }
    return result;
}

すべての順列が等確率。
ループは n-1 回で O(n)、高速かつ偏りなし。

4. ステップ 4 ― NUnit + Assert.That で品質を守る

4-1. テストコード

using NUnit.Framework;
using System.Linq;

namespace ShuffleSample.Tests
{
    [TestFixture]
    public class ShuffleTests
    {
        [Test]
        public void ShuffleFY_UniquenessAndRange()
        {
            var src = Enumerable.Range(1, 10).ToArray();
            var dst = Program.ShuffleFY(src);

            Assert.That(dst, Has.Exactly(10).Items);
            Assert.That(dst, Is.Unique.And.EquivalentTo(src));
        }
    }
}

4-2. Assert.That が優れるポイント

AreEqual 系	That 系 (Constraint)
expected/actual が逆転しがち	actual → 条件の自然な語順
メソッドが乱立	Is, Has で条件を組合せ
簡素な失敗メッセージ	条件ごとに詳細な差分表示
拡張しづらい	独自 Constraint が実装容易

5. ステップ 5 ― Visual Studio で NUnit テストを実行

ソリューションを右クリック → [追加] > [新しいプロジェクト]
- NUnit Test Project (.NET Core) を選択。
テストプロジェクト → [プロジェクト参照の追加] で本体プロジェクトにチェック。
テストクラスを作成し [TestFixture] / [Test] 属性を付ける。
メニュー [テスト] > [Test Explorer] (Ctrl + E, T) を開く。
Run All (Ctrl + R, A) で実行。
赤／緑アイコンで結果確認。右クリック [デバッグ] でブレークポイントも利用可。