ArithmeticException の原因は？：Java におけるゼロ除算

2024/05/28

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero というエラーは「ゼロ除算」が原因です。 1 / 0 のようにゼロで割ることは数学では未定義です。そのため、Java ではゼロ除算を行うと ArithmeticException がスローされたり、Infinity または NaN が返されたりします。これを避けるには、分母がゼロにならないように条件分岐を追加する必要があります。

事象

次のプログラムでは ArithmeticException が発生します。

サンプルコード

class Scratch {
    public static void main(String[] args) {
        var n = 1 / 0;
    }
}

実行結果

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

原因

1 / 0 のように「ゼロで割ること」は、ゼロ除算と呼ばれています。数学では、ある数を 0で割ることは定義されておらず、ゼロ除算の計算結果は未定義です。

Java では、ゼロ除算実行時の挙動は、整数型と浮動小数点数型で異なります：

整数型：ArithmeticException がスローされます
浮動小数点型：Infinity または NaN が返されます

public class ZeroDivision {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            int result = 10 / 0;
            System.out.println(result);
        } catch (ArithmeticException e) {
            System.out.println("0で割ることはできません: " + e.getMessage());
        }
    }
}

public class FloatZeroDivision {
    public static void main(String[] args) {
        double result1 = 10.0 / 0;
        double result2 = -10.0 / 0;
        double result3 = 0.0 / 0;

        System.out.println("10.0 / 0 = " + result1); // Infinity
        System.out.println("-10.0 / 0 = " + result2); // -Infinity
        System.out.println("0.0 / 0 = " + result3);  // NaN
    }
}

対応方法

ゼロ除算を回避するためには、除算前にゼロ除算が発生しないように条件分岐を追加します。

例えば、タスクの進捗率を計算するメソッドについて考えてみましょう。タスクの進捗率は、次の数式で計算する仕様とします：

タスク進捗率 = (完了したタスク数 / 全体のタスク数) * 100

このとき、全体のタスク数が 0 の場合にゼロ除算が発生する可能性があります。そこで、全体のタスク数が 0 の場合には、進捗率を 0 として返すように条件分岐を追加します。

public int calculateProgress(int completed, int total) {
    if (total == 0) {
        // 全タスク数が0の場合、進捗率を0%として扱う
        return 0.0;
    }
    return ((double) completed / total) * 100;
}

まとめ

Java において、整数型でのゼロ除算は ArithmeticException がスローされます
浮動小数点数型でのゼロ除算は Infinity または NaN が返されます
ゼロ除算を回避するためには、除算前にゼロ除算が発生しないように条件分岐を追加します

Java