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    Java言語による堅牢な数値判定プログラム作成の手引き

    用途集
    目次

    Javaでの数字判定の基本

    プログラミングにおいて、入力値が数値かどうかを判定することは基本的かつ重要な処理である。ユーザーからの入力、ファイルからの読み込み、外部APIからのレスポンスなど、様々な場面で数値判定が必要となる。Javaでは数値判定のための複数の手法が提供されており、適切な手法を選択することでより堅牢なプログラムを構築できる。

    数値判定において最も留意すべき点は、Javaでは数値型と文字列型が明確に区別されていることである。たとえば「123」という文字列と、123という整数値は全く異なるデータ型として扱われる。プログラムの中では、これらの型変換と検証を適切に行う必要がある。

    文字列が整数かどうかを判定する方法

    文字列が整数を表しているかどうかを判定する最も基本的な方法は、例外処理を活用する方法である。Integer.parseInt()メソッドを使用し、変換できれば整数、できなければ整数ではないと判断する。

    public static boolean isValidFormattedNumber(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 通貨記号（オプション）
    // 3桁ごとのカンマ区切りを持つ数値パターン
    // ^ - 文字列の先頭
    // [¥$€£]? - 通貨記号（オプション）
    // [+-]? - 符号（オプション）
    // (\d{1,3}(,\d{3})*) - 3桁ごとにカンマ区切りされた数字
    // (\.\d+)? - 小数点と小数部（オプション）
    // $ - 文字列の末尾
    return str.matches("^[¥$€£]?[+-]?(\\d{1,3}(,\\d{3})*)(\\.\\d+)?$");
}

// 使用例
System.out.println(isValidFormattedNumber("1,234,567.89"));  // true
System.out.println(isValidFormattedNumber("$1,234.56"));     // true
System.out.println(isValidFormattedNumber("1234,567"));      // false（カンマの位置が不正）

    このコードでは例外処理を使用しているが、実際のプロダクション環境では例外が発生した場合にスタックトレースの生成などによりコストが高くなる点に注意すべきである。try-catchブロック自体は、例外が発生しなければほとんどオーバーヘッドは生じない。しかし、頻繁に実行される処理で例外が多数発生するような状況では、正規表現や文字単位の検証といった他の方法も検討する価値がある。例外は異常系の処理に使用し、通常の制御フローには使用しないことが推奨される。

    より厳密に整数判定を行うには、空文字列や極端に大きな数値に対する処理も考慮すべきである。

    // 基本的な整数判定
public static boolean isInteger(String str) {
    try {
        Integer.parseInt(str);
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

// より厳密な検証を含む整数判定
public static boolean isValidInteger(String str) {
    // 空文字列や null のチェック
    if (str == null || str.trim().isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 先頭の符号（+/-）を許容する
    String trimmedStr = str.trim();
    int startIdx = 0;
    if (trimmedStr.startsWith("+") || trimmedStr.startsWith("-")) {
        startIdx = 1;
    }
    
    // 残りの文字が全て数字かチェック
    for (int i = startIdx; i < trimmedStr.length(); i++) {
        if (!Character.isDigit(trimmedStr.charAt(i))) {
            return false;
        }
    }
    
    // 数値の範囲チェック
    try {
        Long.parseLong(trimmedStr); // intの範囲外もチェックするためLongを使用
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false; // 数値範囲外（桁あふれ）の場合
    }
}

// 同様のパターンを他のメソッドにも適用すべきです

    このメソッドでは文字単位で数字かどうかを判定してから、最終的にLong型に変換を試みている。これにより、Integer.MAX_VALUEを超えるような大きな数値も適切に処理できる。また、Longの範囲を超える値に対しては、必要に応じてBigIntegerを使用することも検討できるだろう。

    文字列が小数かどうかを判定する方法

    小数（浮動小数点数）の判定においては、整数判定と同様の考え方で行うことができるが、小数点の存在を許容する必要がある。

    public static boolean isDouble(String str) {
    if (str == null || str.trim().isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    try {
        // 文字列をdouble型に変換を試みる
        Double.parseDouble(str);
        // 変換に成功した場合はtrueを返す
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        // 変換に失敗した場合はfalseを返す
        return false;
    }
}

// 使用例
System.out.println(isDouble("123.45"));     // true
System.out.println(isDouble("123"));        // true（整数も小数として有効）
System.out.println(isDouble("-123.45"));    // true
System.out.println(isDouble("1.23e4"));     // true（科学的記数法も有効）
System.out.println(isDouble("abc"));        // false

    上記のコードでは、Double.parseDouble()メソッドを使用しているため、整数形式（「123」）や科学的記数法（「1.23e4」）なども小数として有効と判定される。これはJavaの言語仕様に基づく挙動である。

    小数判定では、ロケールごとの小数点記号の違い（ピリオドやカンマなど）にも注意が必要である。欧米では小数点として「.」（ピリオド）が使用されるが、欧州の一部では「,」（カンマ）が使用される。国際化対応が必要な場合は、DecimalFormatクラスとParsePositionクラスを組み合わせる方法も検討すべきである。

    public static boolean isLocaleSpecificDouble(String str, Locale locale) {
    if (str == null || str.trim().isEmpty() || locale == null) {
        return false;
    }
    
    // 指定されたロケールに従った数値フォーマッタを生成
    NumberFormat format = NumberFormat.getInstance(locale);
    ParsePosition pos = new ParsePosition(0);
    
    // 文字列を解析
    Number number = format.parse(str, pos);
    
    // 解析に成功し、かつ文字列全体が消費されたか確認
    return number != null && pos.getIndex() == str.length();
}

// 使用例（フランスのロケールでは小数点がカンマ）
System.out.println(isLocaleSpecificDouble("123,45", Locale.FRANCE));  // true
System.out.println(isLocaleSpecificDouble("123.45", Locale.US));      // true

    この方法を使用すれば、異なるロケールの数値表記にも対応できる。国際的なアプリケーション開発では極めて重要な考慮点である。

    正規表現を活用した数値判定テクニック

    より複雑な数値判定や、特定のパターンに準拠した数値かどうかを判定する場合には、正規表現が非常に強力なツールとなる。

    public static boolean isNumberUsingRegex(String str, String pattern) {
    if (str == null || str.trim().isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 指定されたパターンに一致するか判定
    return str.trim().matches(pattern);
}

// 整数判定用の正規表現パターン
final String INTEGER_PATTERN = "^[+-]?\\d+$";
// 小数判定用の正規表現パターン（小数点以下の桁が任意）
final String DECIMAL_PATTERN = "^[+-]?\\d+(\\.\\d+)?$";
// 科学的記数法を含む浮動小数点数判定用の正規表現パターン
final String FLOAT_PATTERN = "^[+-]?\\d+(\\.\\d+)?([eE][+-]?\\d+)?$";

// 使用例
System.out.println(isNumberUsingRegex("123", INTEGER_PATTERN));       // true
System.out.println(isNumberUsingRegex("123.45", DECIMAL_PATTERN));    // true
System.out.println(isNumberUsingRegex("1.23e4", FLOAT_PATTERN));      // true

    正規表現を使用することの利点は、数値の形式を細かく指定できることである。例えば、「整数部分は最大3桁、小数部分は必須で2桁まで」といった条件を正確に表現できる。

    // 特定のフォーマットに従った数値判定（例：整数部最大3桁、小数部2桁まで）
final String SPECIFIC_FORMAT = "^[+-]?\\d{1,3}(\\.\\d{1,2})?$";

System.out.println(isNumberUsingRegex("123.45", SPECIFIC_FORMAT));    // true
System.out.println(isNumberUsingRegex("1234.5", SPECIFIC_FORMAT));    // false（整数部が4桁）

    正規表現は柔軟性が高いが、定義が複雑になるとパフォーマンスや可読性に影響する場合がある。実際の使用においては、処理頻度や要件の複雑さに応じて、最適な手法を選択することが重要である。

    また、正規表現は数値の有効範囲（例：Integer.MAX_VALUEを超えていないか）までは検証できないことに注意が必要である。このような場合は、正規表現での判定後に追加の検証を行うことが望ましい。

    主要な判定メソッドの活用法

    Javaで数値判定を行う場合、標準ライブラリに含まれる様々なメソッドを活用することができる。それぞれのメソッドには特徴と適用範囲があり、要件に応じて適切に選択する必要がある。ここでは主要な判定メソッドとその活用法について解説する。

    Character.isDigitメソッドの使い方と限界

    Character.isDigit()メソッドは、単一の文字が数字かどうかを判定するメソッドである。このメソッドはUnicodeの数字文字（0〜9だけでなく、アラビア数字や漢数字なども含む）に対応している。

    public static boolean isAllDigits(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 文字列内の全ての文字について判定
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        if (!Character.isDigit(str.charAt(i))) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

// 使用例
System.out.println(Character.isDigit('5'));         // true
System.out.println(Character.isDigit('０'));        // true（全角数字）
System.out.println(Character.isDigit('-'));         // false
System.out.println(Character.isDigit('.'));         // false

System.out.println(isAllDigits("12345"));           // true
System.out.println(isAllDigits("１２３４５"));      // true（全角数字）
System.out.println(isAllDigits("123.45"));          // false（小数点が含まれる）
System.out.println(isAllDigits("-123"));            // false（マイナス記号が含まれる）

    Character.isDigit()メソッドの限界は、数字文字以外の符号（+, -）や小数点（.）、科学的記数法の指数表記（e, E）などを数値の一部として認識できない点にある。そのため、このメソッドだけで完全な数値判定を行うことは困難である。

    また、複数桁の数値を判定する場合は、単に各文字が数字かどうかを確認するだけでなく、その配置も考慮する必要がある。例えば「123.456」という文字列は数値として有効だが、「123..456」や「.123」は言語や仕様によっては無効となる場合がある。

    さらに、このメソッドはUnicodeの数字文字全般に対応しているため、「１２３」（全角数字）も数字と判定される。アプリケーションの要件によっては、これが望ましくない場合もあるだろう。特定の数字表現のみを許容したい場合は、正規表現や追加の検証が必要になる。

    // ASCII数字（0-9）のみを許容する場合
public static boolean isAsciiDigitsOnly(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        char c = str.charAt(i);
        if (c < '0' || c > '9') {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

System.out.println(isAsciiDigitsOnly("12345"));     // true
System.out.println(isAsciiDigitsOnly("１２３４５")); // false（全角数字）

    このように、Character.isDigit()メソッドは単一文字の判定には便利だが、数値全体の判定には追加の処理が必要になる。

    Integer.parseIntとtry-catchによる判定

    Integer.parseInt()メソッドは文字列を整数値に変換するメソッドであるが、変換できない場合はNumberFormatExceptionをスローする。この例外処理を利用して、文字列が整数かどうかを判定できる。

    public static boolean isIntegerWithParsing(String str) {
    if (str == null || str.trim().isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    try {
        Integer.parseInt(str.trim());
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

// 使用例
System.out.println(isIntegerWithParsing("123"));        // true
System.out.println(isIntegerWithParsing("-456"));       // true
System.out.println(isIntegerWithParsing("123.45"));     // false
System.out.println(isIntegerWithParsing("2147483648")); // false（Integer.MAX_VALUE + 1）

    parseInt()メソッドを使った判定方法は、シンプルで直感的だが、いくつかの考慮点がある。まず、整数の範囲に関する制約である。Integer.parseInt()が処理できるのは、-2,147,483,648から2,147,483,647までの整数値である。これを超える値に対してはNumberFormatExceptionが発生する。

    より広い範囲の整数値を扱いたい場合は、Long.parseLong()やBigIntegerクラスを使用する方法がある。

    public static boolean isLongInteger(String str) {
    if (str == null || str.trim().isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    try {
        Long.parseLong(str.trim());
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

// 使用例
System.out.println(isLongInteger("2147483648"));        // true（Integerの範囲外だがLongの範囲内）
System.out.println(isLongInteger("9223372036854775808")); // false（Longの範囲外）

    また、例外処理を使った判定は便利だが、例外の発生はパフォーマンス上のコストが比較的高いことに注意すべきである。頻繁に呼び出される処理では、正規表現や文字単位のチェックといった他の方法も検討する価値がある。

    // 例外を使わない整数判定（基本的なケース）
public static boolean isIntegerWithoutException(String str) {
    if (str == null || str.trim().isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    String trimmed = str.trim();
    int startIndex = 0;
    
    // 符号の処理
    if (trimmed.startsWith("+") || trimmed.startsWith("-")) {
        if (trimmed.length() == 1) return false; // 符号のみは無効
        startIndex = 1;
    }
    
    // 残りの文字がすべて数字かチェック
    for (int i = startIndex; i < trimmed.length(); i++) {
        if (!Character.isDigit(trimmed.charAt(i))) {
            return false;
        }
    }
    
    // 範囲チェックは省略（必要に応じて追加）
    return true;
}

    このアプローチでは例外処理を避けられるが、数値の範囲チェックには別途対応が必要になる。実際のアプリケーションでは、処理頻度や正確性の要件に応じて、最適な方法を選択すべきである。

    Double.parseDoubleを使った浮動小数点の判定

    浮動小数点数（小数）の判定には、Double.parseDouble()メソッドを使用する方法が一般的である。整数判定と同様に、例外処理を活用する。

    public static boolean isDoubleWithParsing(String str) {
    if (str == null || str.trim().isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    try {
        Double.parseDouble(str.trim());
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

// 使用例
System.out.println(isDoubleWithParsing("123.45"));     // true
System.out.println(isDoubleWithParsing("-123.45"));    // true
System.out.println(isDoubleWithParsing("123"));        // true（整数も小数として有効）
System.out.println(isDoubleWithParsing("1.23e4"));     // true（科学的記数法）
System.out.println(isDoubleWithParsing("abc"));        // false

    Double.parseDouble()メソッドは、Javaの浮動小数点リテラルの構文に従った文字列を解析する。これには整数形式、小数形式、科学的記数法などが含まれる。したがって、「123」（整数形式）も有効な浮動小数点数として判定される。

    浮動小数点数の判定における重要な考慮点として、精度と表現範囲がある。double型は64ビット（約15桁の精度）であり、非常に大きな値や小さな値、高精度の小数が必要な場合は、BigDecimalクラスの使用を検討すべきである。

    public static boolean isBigDecimal(String str) {
    if (str == null || str.trim().isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    try {
        new BigDecimal(str.trim());
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

// 使用例
System.out.println(isBigDecimal("123.456789012345678901234567890")); // true

    また、浮動小数点演算の特性により、一部の小数は正確に表現できない（例：0.1は2進数で正確に表現できない）ことに注意が必要である。金融計算などの高精度が求められる場面では、BigDecimalの使用が推奨される。

    さらに、国際化対応の観点からは、ロケールごとの小数点記号の違いに留意すべきである。例えば、フランスやドイツなどでは小数点としてカンマ（,）が使用される。JavaのDouble.parseDouble()メソッドはデフォルトで米国のロケール（小数点は「.」）に従うため、異なるロケールの数値表記を処理するには、DecimalFormatクラスとParsePositionクラスを組み合わせる方法が適している。

    NumberFormatExceptionの適切な処理方法

    Integer.parseInt()やDouble.parseDouble()などのメソッドを使用した数値判定では、不正な形式の入力に対してNumberFormatExceptionがスローされる。この例外の適切な処理方法は、アプリケーションの要件によって異なる。

    基本的な数値判定では、例外をキャッチして無効な入力と判断するシンプルなアプローチが一般的である。

    public static boolean isNumber(String str) {
    try {
        Double.parseDouble(str);
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

    しかし、実際のアプリケーションではより詳細なエラー処理が必要になることが多い。例えば、ユーザーに適切なエラーメッセージを提供する場合、例外の種類や原因に応じたメッセージを表示すべきである。

    public static String validateNumber(String input) {
    if (input == null || input.trim().isEmpty()) {
        return "入力が空です。数値を入力してください。";
    }
    
    String trimmed = input.trim();
    
    // 数値形式の妥当性チェック
    try {
        Double.parseDouble(trimmed);
    } catch (NumberFormatException e) {
        // エラーの詳細分析
        if (trimmed.contains(" ")) {
            return "空白を含む数値は無効です。";
        }
        
        if (trimmed.matches(".*[a-zA-Z].*")) {
            return "英字を含む数値は無効です。";
        }
        
        if (trimmed.matches(".*[^0-9.eE+-].*")) {
            return "無効な文字を含んでいます。";
        }
        
        // 小数点の数をチェック
        int decimalCount = 0;
        for (char c : trimmed.toCharArray()) {
            if (c == '.') decimalCount++;
        }
        
        if (decimalCount > 1) {
            return "小数点が複数含まれています。";
        }
        
        // その他のケース
        return "無効な数値形式です。";
    }
    
    // 範囲チェックなど、追加の検証
    try {
        double value = Double.parseDouble(trimmed);
        if (Double.isInfinite(value) || Double.isNaN(value)) {
            return "数値が範囲外または定義されていません。";
        }
    } catch (Exception e) {
        return "予期せぬエラーが発生しました。";
    }
    
    return "有効な数値です。";
}

// 使用例
System.out.println(validateNumber("123.45"));     // "有効な数値です。"
System.out.println(validateNumber("123..45"));    // "小数点が複数含まれています。"
System.out.println(validateNumber("123abc"));     // "英字を含む数値は無効です。"

    適切なエラーメッセージを提供することで、ユーザーはより迅速に問題を修正できるようになる。

    例外処理におけるもう一つの重要な考慮点は、パフォーマンスへの影響である。例外のスローとキャッチは比較的コストの高い操作であるため、頻繁に実行される処理（例：大量のデータ処理、ループ内の処理など）では避けるべきである。

    // 高頻度処理向けの数値判定（例外を使わないアプローチ）
public static boolean isNumericEfficient(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 正規表現による基本チェック
    // 整数部分か小数部分のいずれかが必須であることを確認
    if (!str.matches("^[+-]?(\\d+(\\.\\d*)?|\\.\\d+)([eE][+-]?\\d+)?$")) {
        return false;
    }
    
    // 追加の妥当性チェック（オプション）
    // 例：「.」だけの入力や「+」だけの入力を拒否
    if (str.equals(".") || str.equals("+") || str.equals("-")) {
        return false;
    }
    
    return true;
}

    最後に、NumberFormatExceptionの処理において、ログ記録の重要性も強調しておく。開発時やデバッグ時には、例外の詳細情報（スタックトレースなど）を記録することで、問題の原因特定が容易になる。

    public static boolean isNumberWithLogging(String str) {
    try {
        Double.parseDouble(str);
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        // ログ記録（実際の実装ではロギングフレームワークを使用）
        System.err.println("数値変換エラー: " + str);
        System.err.println("例外メッセージ: " + e.getMessage());
        // 必要に応じてスタックトレースも記録
        // e.printStackTrace();
        return false;
    }
}

    このようなログ記録は開発環境やテスト環境では有用だが、プロダクション環境では適切なログレベル（DEBUG, INFO, WARNなど）の選択やパフォーマンスへの影響を考慮すべきである。

    特殊なケースへの対応

    前章で解説した基本的な数値判定手法に加え、実際のアプリケーション開発においては様々な特殊ケースに対応する必要がある。ユーザー入力やデータ交換の場面では、負の数値、科学的記数法、書式付き数値（カンマや通貨記号を含む）、全角数字など多様な形式の数値表現が存在する。これらに適切に対応することで、より堅牢なアプリケーションを構築できる。本章では、これらの特殊ケースへの対応方法について詳細に解説する。

    負の数値の正しい判定方法

    負の数値は数学的計算において必須の要素であり、適切に判定できなければならない。基本的な整数・小数判定メソッドは負の数値にも対応しているが、より細かい制御が必要な場合もある。

    まず、parseIntやparseDoubleを使用した基本的な方法は、標準でマイナス記号に対応している。

    public static boolean isValidNumber(String str) {
    try {
        // マイナス記号を含む文字列も正しく変換される
        Double.parseDouble(str);
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

// 使用例
String negativeInt = "-123";
String negativeDouble = "-45.67";
System.out.println(isValidNumber(negativeInt));    // true
System.out.println(isValidNumber(negativeDouble)); // true

    上記のコードは単純かつ効果的であるが、正規表現を使用した判定においては、マイナス記号を明示的に指定する必要がある。正規表現パターンの先頭に「[+-]?」を追加することで、プラス記号とマイナス記号の両方を任意で許容することができる。

    public static boolean isValidNumberWithRegex(String str) {
    // 符号（+/-）を許容する正規表現パターン
    // ^ - 文字列の先頭
    // [+-]? - +または-が0回または1回出現
    // \d+ - 1つ以上の数字
    // (\.\d+)? - 小数点とそれに続く1つ以上の数字が0回または1回出現
    // $ - 文字列の末尾
    return str != null && str.matches("^[+-]?\\d+(\\.\\d+)?$");
}

// 使用例
System.out.println(isValidNumberWithRegex("-123"));     // true
System.out.println(isValidNumberWithRegex("+456.78"));  // true
System.out.println(isValidNumberWithRegex("--123"));    // false（マイナス記号が2つ）

    負の数値を判定する際の重要な考慮点は、マイナス記号の位置である。有効な負の数値では、マイナス記号は必ず数字の前に配置される。また、マイナス記号が複数ある場合や、数字の間にある場合は無効と判断すべきである。

    文字単位で判定を行う場合は、先頭のマイナス記号を特別に処理する必要がある。

    public static boolean isValidNegativeInteger(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    int startIndex = 0;
    // 先頭がマイナス記号の場合
    if (str.charAt(0) == '-') {
        // マイナス記号のみの場合は無効
        if (str.length() == 1) {
            return false;
        }
        startIndex = 1;
    }
    
    // 残りの部分がすべて数字かチェック
    for (int i = startIndex; i < str.length(); i++) {
        if (!Character.isDigit(str.charAt(i))) {
            return false;
        }
    }
    
    return true;
}

// 使用例
System.out.println(isValidNegativeInteger("-123"));  // true
System.out.println(isValidNegativeInteger("-"));     // false（マイナス記号のみ）
System.out.println(isValidNegativeInteger("1-23"));  // false（マイナス記号が途中にある）

    負の数値の判定において、もう一つの重要な考慮点は、数値の範囲である。特に整数型（int, long）には最小値と最大値が定義されており、それを超える値は適切に処理する必要がある。例えば、Integer.MIN_VALUEの絶対値はInteger.MAX_VALUEより1大きいため、-Integer.MIN_VALUEはInteger型では表現できない。このような場合、Long型やBigInteger型の使用を検討すべきである。

    public static boolean isValidIntRange(String str) {
    try {
        // 文字列をint型に変換
        int value = Integer.parseInt(str);
        // 変換に成功すれば範囲内と判断
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        // 変換に失敗した場合（範囲外または不正な形式）
        if (isValidNumberWithRegex(str)) {
            // 形式は正しいが範囲外の可能性
            try {
                // より大きな型で試す
                Long.parseLong(str);
                // Longには収まるがIntegerには収まらない
                return false;
            } catch (NumberFormatException e2) {
                // Longでも表現できない大きな数
                return false;
            }
        }
        // 不正な形式
        return false;
    }
}

// 使用例
System.out.println(isValidIntRange("-2147483648"));   // true（Integer.MIN_VALUE）
System.out.println(isValidIntRange("-2147483649"));   // false（Integer.MIN_VALUE - 1）

    このように、負の数値の判定においては、符号の処理と範囲のチェックを適切に行うことが重要である。特に入力検証やデータ変換のシナリオでは、これらの考慮点を忘れずに実装すべきである。

    科学的記数法（1.23E4など）の判定

    科学的記数法（Scientific Notation）は、非常に大きな数値や小さな数値を簡潔に表現するための記法である。Javaでは「1.23E4」（12300を表す）や「5.67e-3」（0.00567を表す）といった形式をサポートしている。このような表記の数値を正しく判定するための方法を解説する。

    Double.parseDouble()やFloat.parseFloat()メソッドは標準で科学的記数法に対応しているため、基本的な判定では特別な処理は不要である。

    public static boolean isValidScientificNotation(String str) {
    try {
        Double.parseDouble(str);
        // 科学的記数法を含むかどうか
        return str.toLowerCase().contains("e");
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

// 使用例
System.out.println(isValidScientificNotation("1.23E4"));  // true
System.out.println(isValidScientificNotation("5.67e-3")); // true
System.out.println(isValidScientificNotation("123"));     // false（科学的記数法ではない）
System.out.println(isValidScientificNotation("1.23ex4")); // false（不正な形式）

    より厳密に科学的記数法の形式を検証するには、正規表現を使用する方法が効果的である。科学的記数法の基本的なパターンは「整数部.小数部E指数部」であり、これを正規表現で表現できる。

    public static boolean isStrictScientificNotation(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 科学的記数法の正規表現パターン
    // ^ - 文字列の先頭
    // [+-]? - 符号（オプション）
    // (\d+(\.\d*)?|\.\d+) - 有効な数値部分：
    //   \d+(\.\d*)? - 整数部+任意の小数部
    //   |\.\d+ - または小数点から始まる小数部
    // [eE] - eまたはE（必須）
    // [+-]? - 指数の符号（オプション）
    // \d+ - 1つ以上の数字（指数部）
    // $ - 文字列の末尾
    return str.matches("^[+-]?(\\d+(\\.\\d*)?|\\.\\d+)[eE][+-]?\\d+$");
}

// 使用例
System.out.println(isStrictScientificNotation("1.23E4"));  // true
System.out.println(isStrictScientificNotation("5.67e-3")); // true
System.out.println(isStrictScientificNotation(".123e4"));  // true（整数部がない形式）
System.out.println(isStrictScientificNotation("123"));     // false（Eがない）
System.out.println(isStrictScientificNotation("1.23E"));   // false（指数部がない）

    科学的記数法を判定する際の重要なポイントは、「E」または「e」の前後に有効な数値が存在することである。仮数部は「整数部+小数部」または「小数部のみ」の形式が有効であり、「.123e4」のような整数部がない表現も正当な科学的記数法である。また、指数部は整数である必要があり、小数は許容されない（例：「1.23E4.5」は無効）。

    実際のアプリケーションでは、通常の数値形式と科学的記数法の両方を許容することが一般的である。以下に、両方の形式に対応した判定メソッドを記す。

    public static boolean isValidNumericValue(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 一般的な数値形式と科学的記数法の両方に対応する正規表現
    // ^ - 文字列の先頭
    // [+-]? - 符号（オプション）
    // \d+ - 1つ以上の数字
    // (\.\d+)? - 小数点と1つ以上の数字（オプション）
    // ([eE][+-]?\d+)? - 科学的記数法部分（オプション）
    // $ - 文字列の末尾
    return str.matches("^[+-]?\\d+(\\.\\d+)?([eE][+-]?\\d+)?$");
}

// 使用例
System.out.println(isValidNumericValue("123"));       // true（整数）
System.out.println(isValidNumericValue("123.45"));    // true（小数）
System.out.println(isValidNumericValue("1.23E4"));    // true（科学的記数法）
System.out.println(isValidNumericValue("-5.67e-3"));  // true（負の科学的記数法）

    科学的記数法を使用する際の重要な考慮点として、数値の範囲がある。科学的記数法は非常に大きな数値や小さな数値を表現できるが、Javaのdouble型にも限界がある（約±1.7×10^308）。これを超える値はDouble.POSITIVE_INFINITYやDouble.NEGATIVE_INFINITYとして扱われる。

    public static void checkScientificRange(String str) {
    try {
        double value = Double.parseDouble(str);
        if (Double.isInfinite(value)) {
            System.out.println("範囲外の値です（無限大）");
        } else if (Double.isNaN(value)) {
            System.out.println("数値ではありません（NaN）");
        } else {
            System.out.println("有効な範囲内の値です: " + value);
        }
    } catch (NumberFormatException e) {
        System.out.println("不正な数値形式です");
    }
}

// 使用例
checkScientificRange("1.23E308");  // 有効な範囲内
checkScientificRange("1.8E308");   // 範囲外（無限大）

    科学的記数法は特に科学技術計算や大量のデータ処理において重要である。適切に判定し処理することで、より広範囲の数値を扱うことが可能になる。

    カンマや通貨記号を含む数値の判定

    実際のアプリケーションでは、「1,234.56」や「$100」といった書式付き数値を扱うことが多い。これらは人間にとって読みやすい形式だが、そのままではparseDoubleなどのメソッドでは処理できない。カンマや通貨記号を含む数値を正しく判定・変換するための方法を解説する。

    最も単純なアプローチは、不要な文字（カンマや通貨記号）を除去してから変換を行う方法である。

    public static boolean isFormattedNumber(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // カンマや通貨記号を除去
    String cleaned = str.replaceAll("[,¥$€£]", "");
    
    try {
        Double.parseDouble(cleaned);
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

// 使用例
System.out.println(isFormattedNumber("1,234.56"));    // true
System.out.println(isFormattedNumber("$100"));        // true
System.out.println(isFormattedNumber("€1,234.56"));   // true
System.out.println(isFormattedNumber("1,234,56"));    // false（カンマの位置が不正）

    この方法は簡単だが、カンマの位置が正しいかどうかまでは検証していない。より厳密な検証を行うには、正規表現を使用するか、NumberFormatクラスを活用する方法がある。

    正規表現を使用した例を以下に記す。

    public static boolean isValidFormattedNumber(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 通貨記号（オプション）
    // 3桁ごとのカンマ区切りを持つ数値パターン
    // ^ - 文字列の先頭
    // [¥$€£]? - 通貨記号（オプション）
    // [+-]? - 符号（オプション）
    // (\d{1,3}(,\d{3})*) - 3桁ごとにカンマ区切りされた数字
    // (\.\d+)? - 小数点と小数部（オプション）
    // $ - 文字列の末尾
    return str.matches("^[¥$€£]?[+-]?(\\d{1,3}(,\\d{3})*)(\\.\\d+)?$");
}

// 使用例
System.out.println(isValidFormattedNumber("1,234,567.89"));  // true
System.out.println(isValidFormattedNumber("$1,234.56"));     // true
System.out.println(isValidFormattedNumber("1234,567"));      // false（カンマの位置が不正）

    より強力な方法として、JavaのNumberFormatクラスとParsePositionクラスを組み合わせることで、ロケールに応じた書式付き数値を正確に解析できる。

    public static boolean isValidCurrencyAmount(String str, Locale locale) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 指定されたロケールの通貨フォーマッタを取得
    NumberFormat format = NumberFormat.getCurrencyInstance(locale);
    ParsePosition pos = new ParsePosition(0);
    
    // 文字列を解析
    Number number = format.parse(str, pos);
    
    // 解析に成功し、かつ文字列全体が消費されたか確認
    return number != null && pos.getIndex() == str.length();
}

// 使用例
System.out.println(isValidCurrencyAmount("$1,234.56", Locale.US));          // true
System.out.println(isValidCurrencyAmount("￥1,234", Locale.JAPAN));          // true
System.out.println(isValidCurrencyAmount("1.234,56 €", Locale.GERMANY));    // true

    NumberFormatクラスを使用すると、通貨記号だけでなく、ロケールごとの数値表記の違い（小数点としてピリオドを使用するか、カンマを使用するかなど）にも対応できる。これは国際化対応のアプリケーションでは特に重要である。

    カンマや通貨記号を含む数値を数値型に変換するには、以下のようなメソッドが使用できる。

    public static double parseFormattedNumber(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        throw new IllegalArgumentException("入力が空です");
    }
    
    // カンマや一般的な通貨記号を除去
    String cleaned = str.replaceAll("[,¥$€£]", "");
    
    try {
        return Double.parseDouble(cleaned);
    } catch (NumberFormatException e) {
        throw new IllegalArgumentException("不正な数値形式です: " + str);
    }
}

// 使用例
try {
    double value = parseFormattedNumber("$1,234.56");
    System.out.println("変換結果: " + value);  // 1234.56
} catch (IllegalArgumentException e) {
    System.out.println("エラー: " + e.getMessage());
}

    より複雑な書式（例：「¥1,234.56-」のように負の符号が末尾にある形式）に対応するには、DecimalFormatクラスを使用してカスタムパターンを定義する方法もある。

    public static BigDecimal parseComplexFormat(String str, String pattern, Locale locale) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        throw new IllegalArgumentException("入力が空です");
    }
    
    DecimalFormat format = (DecimalFormat) NumberFormat.getInstance(locale);
    format.applyPattern(pattern);
    format.setParseBigDecimal(true);
    
    try {
        // 文字列を解析
        ParsePosition pos = new ParsePosition(0);
        Number number = format.parse(str, pos);
        
        if (number == null || pos.getIndex() != str.length()) {
            throw new IllegalArgumentException("不正な数値形式です: " + str);
        }
        
        return (BigDecimal) number; // BigDecimalとして返す
    } catch (Exception e) {
        throw new IllegalArgumentException("解析エラー: " + e.getMessage());
    }
}

// 使用例（負の符号が末尾にあるパターン）
try {
    BigDecimal value = parseComplexFormat("1,234.56-", "#,##0.00;#,##0.00-", Locale.US);
    System.out.println("変換結果: " + value);  // -1234.56
} catch (IllegalArgumentException e) {
    System.out.println("エラー: " + e.getMessage());
}

    このように、カンマや通貨記号を含む数値を扱う場合は、単純な文字の除去から、より高度なフォーマット解析まで、様々なアプローチが存在する。アプリケーションの要件や対象ユーザーに応じて、適切な方法を選択すべきである。

    全角数字・半角数字の統一的な処理

    日本語環境では、「１２３」（全角数字）と「123」（半角数字）の両方が使用される。ユーザー入力やデータ交換では、これらを適切に処理する必要がある。全角数字と半角数字を統一的に扱うための方法を解説する。

    最も基本的なアプローチは、全角数字を半角数字に変換してから処理を行う方法である。

    public static String convertFullWidthToHalfWidth(String str) {
    if (str == null) {
        return null;
    }
    
    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        char c = str.charAt(i);
        // 全角数字（U+FF10〜U+FF19）を半角数字（U+0030〜U+0039）に変換
        if (c >= '０' && c <= '９') {
            sb.append((char) (c - '０' + '0'));
        } 
        // 全角マイナス記号（U+FF0D）を半角マイナス記号（U+002D）に変換
        else if (c == '－') {
            sb.append('-');
        } 
        // 全角プラス記号（U+FF0B）を半角プラス記号（U+002B）に変換
        else if (c == '＋') {
            sb.append('+');
        } 
        // 全角小数点（U+FF0E）を半角小数点（U+002E）に変換
        else if (c == '．') {
            sb.append('.');
        }
        // 全角カンマ（U+FF0C）を半角カンマ（U+002C）に変換
        else if (c == '，') {
            sb.append(',');
        }
        // その他の文字はそのまま追加
        else {
            sb.append(c);
        }
    }
    
    return sb.toString();
}

    この変換を行った後は、通常の数値判定・変換メソッドを適用できる。より効率的な方法として、Java標準ライブラリのNormalizerクラスを使用する方法もある。

    import java.text.Normalizer;
import java.text.Normalizer.Form;

public static String normalizeDigits(String str) {
    if (str == null) {
        return null;
    }
    
    // Unicode正規化（互換等価性）を適用
    // 全角文字と半角文字の区別がなくなる
    String normalized = Normalizer.normalize(str, Form.NFKC);
    
    return normalized;
}

// 使用例
String mixed = "１２３456７８９";
String normalized = normalizeDigits(mixed);
System.out.println("正規化前: " + mixed);       // １２３456７８９
System.out.println("正規化後: " + normalized);  // 123456789

    Normalizer.Form.NFKCは互換等価性による正規化を行い、全角数字を半角数字に変換するだけでなく、その他の互換文字（例：全角アルファベット、合成文字など）も正規化する。

    数値判定と組み合わせる場合は、以下のようになる。

    public static boolean isNumericMixedWidth(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 全角/半角の正規化
    String normalized = Normalizer.normalize(str, Normalizer.Form.NFKC);
    
    try {
        Double.parseDouble(normalized);
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

// 使用例
System.out.println(isNumericMixedWidth("１２３４５"));        // true
System.out.println(isNumericMixedWidth("１２３.４５６"));      // true
System.out.println(isNumericMixedWidth("１２３４５６７８９０")); // true
System.out.println(isNumericMixedWidth("１２３円"));          // false

    全角数字と半角数字が混在する文字列から数値を抽出する必要がある場合は、正規表現と組み合わせることも有効である。

    public static String extractNumbersMixedWidth(String str) {
    if (str == null) {
        return null;
    }
    
    // 全角/半角の正規化
    String normalized = Normalizer.normalize(str, Normalizer.Form.NFKC);
    
    // 数字、小数点、マイナス記号のみを抽出
    return normalized.replaceAll("[^0-9.-]", "");
}

// 使用例
String mixedText = "価格は１,２３４.５６円です。";
String extracted = extractNumbersMixedWidth(mixedText);
System.out.println("抽出結果: " + extracted);  // 1234.56

    ただし、このような単純な抽出では「1,234.56」のような文字列から「1234.56」を得るには有効だが、「123-456」のような場合は「123-456」となり、有効な数値とはならない点に注意が必要である。より複雑なケースでは、正規表現を工夫するか、抽出後に追加の処理を行う必要がある。

    全角数字・半角数字の統一的な処理は、特に日本語や中国語などの環境でユーザー入力を扱う場合に重要である。正規化によって入力形式の揺れを吸収し、より使いやすいアプリケーションを構築できる。

    最後に、文字コード変換と数値判定を組み合わせた、総合的なユーティリティメソッドの例を記す。

    public static boolean isValidNumberAnyFormat(String str) {
    if (str == null || str.isEmpty()) {
        return false;
    }
    
    // 1. 全角/半角の正規化
    String normalized = Normalizer.normalize(str, Normalizer.Form.NFKC);
    
    // 2. カンマや通貨記号の除去
    String cleaned = normalized.replaceAll("[,¥$€£]", "");
    
    // 3. 数値判定
    try {
        Double.parseDouble(cleaned);
        return true;
    } catch (NumberFormatException e) {
        return false;
    }
}

// 使用例
System.out.println(isValidNumberAnyFormat("１,２３４.５６"));  // true
System.out.println(isValidNumberAnyFormat("￥１２３，４５６"));  // true
System.out.println(isValidNumberAnyFormat("１２３円"));        // false

    このようなユーティリティメソッドを活用することで、様々な形式の数値入力に対応できるようになる。ただし、具体的な要件（例：どの通貨記号を許容するか、カンマの位置の厳密さなど）に応じて、メソッドをカスタマイズする必要がある点に留意されたい。

    以上。

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