プログラミングをする際にとても重要なものが「アルゴリズム」です。机を作ったり、家を建てたりと何かを作る時には設計図が必要です。その設計図を作成する上でとても大切になるのがアルゴリズムです。より良いプログラミングを行うためには、より良い設計図が欠かせません。
同じような処理一つをとっても、効率的なアルゴリズムを選択すれば、処理速度を何十、何百倍にも加速させることも可能です。それだけアルゴリズムとは重要な考え方で、プログラマーのみならず、システムの設計をするSEなどにも求められる知識です。
今回は、プログラミング学習でこの設計図を作成するのに欠かせないアルゴリズムを学ぶことの意義、学ぶ方法などといったことについて取り上げます。
- アルゴリズムは処理の設計図を作成する基礎となる考え方で
- 正しく動くプログラムを作成するためには、論理的な思考が必要
- アルゴリズムを学ぶことで設計図の書き方や論理的思考が鍛えられる
- 初心者から中級者向けの学習サイトもあり、手軽にアルゴリズムの勉強ができる
目次
プログラミングのアルゴリズムとは？
まず、「アルゴリズム」とはいったいどのようなものなのでしょうか。アルゴリズムとは簡単に言うと以下のようになります。
「具体的な問題を解決するための手続きや手法のこと」
これでは少しわかりにくいですよね。つまり、「誰が」「何を」「何に対して行うか」などといったコンピューターが物事を行うための一連の方法と流れを示したものです。先ほど、物事をするための設計図のようなものであると説明しましたが、プログラミングを組み立てる上でアルゴリズムは設計図を作成する基礎となる考え方です。物事の処理の流れを書いたフローチャートなどを見たことのある方も多いと思いますが、これはアルゴリズムに基づいた処理を図式化したものです。
コンピューターがこちらの意図するような処理を正しく実行するためには、適切なアルゴリズムに基づいた指示を行う必要があります。これが間違っていると、コンピューターはこちらの意図している動きをしてくれません。
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アルゴリズム・データ構造を学ぶ意義
では、なぜ今アルゴリズムが大きく取り上げられているのでしょうか。どうしてプログラミングを行う上でアルゴリズムを学ぶことの意義が叫ばれるのでしょうか。また同じようにデータ構造を学ぶことが大切とも言われていますが、それはどうしてでしょうか。
それは、以下のような理由からです。
・プログラムを行う上で重要な論理的思考に慣れる
・構造や仕組みを理解しておくことで、スムーズな開発が可能になる
・仕組みを理解することで、問題発生時の迅速な解決が可能になる
まず、「プログラムを行う上で重要な論理的思考に慣れる」について、正しく動くプログラムを作成するためには、論理的な思考でプログラムを設計することが欠かせません。アルゴリズムを学ぶことで、組み立て方や思考力を養うことが出来ます。また、アルゴリズムやデータ構造を理解することで、プログラムをスムーズに開発することが可能になります。
そして、最後に、プログラム開発ではプログラム自体の問題を取り除くバグ取りが付き物です。こういった問題解決の際には、アルゴリズムやデータ構造をしっかりと理解した上で、論理的に考えられることが解決への最も近道となります。
こういったことから、プログラミングを行う上でアルゴリズムやデータ構造を学ぶことはとても大切だと言えます。
いつアルゴリズム・データ構造を学ぶべきか
では、それほど重要なアルゴリズムやデータ構造、これらはプログラミングを学ぶ上でどのタイミングで学習すれば良いのでしょうか。
結論から言うとアルゴリズムを学習するのはプログラム中級者と言えるようになった頃で良いと考えられます。それは以下のような理由からです。
・初心者のうちはとにかく知識を得ながらコードを書くことが大切
・中級レベルで、構造やアルゴリズムを意識することでより良いコードが書けるようになる
このように、アルゴリズムはある程度プログラムが書けるようになってから、より良いコードを書くために学ぶのがもっとも効果が高いと考えられます。ある程度プログラミングが行えるようになった時点で、おそらく効率の良いプログラミングをするためにアルゴリズムの必要性が出てくると考えられます。そこで学ぶことでより大きな効果が得られるでしょう。
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アルゴリズムの例・種類
では、一口にアルゴリズムを学ぶと言っても、いったいどのようなものがあるのでしょうか。ここでは2つの代表的なアルゴリズムを取り上げて説明します。
ソートアルゴリズム
大量のデータを扱う際に、昇順や降順でデータを並べ替えるアルゴリズムです。プログラムでは大量のデータがリストになっていて、それを処理するケースはたくさんあります。「バブルソート」「クイックソート」「マージソート」などがあります。
探索アルゴリズム
大量のデータの中から目的にあったものを探し出す時に使われるのが探索アルゴリズムです。「線形探索」や「二分探索」といった方法があります。
初心者におすすめのアルゴリズムに関する本・参考書
プログラミングをする上で大切なアルゴリズム、しかし初心者にとっては「なんだか難しそう」と敬遠されるケースも多いのではないでしょうか。
初心者でも学びやすいアルゴリズムに関する本や参考書にはどういったものがあるのでしょうか。ここでは2つの書籍を紹介します。
アルゴリズムをはじめよう
著者: 伊藤 静香 インプレス
この本では、基本的なアルゴリズムに絞ってフローチャートやイメージ図などを利用した解説をわかりやすくしています。初心者にとっては非常に役に立つことでしょう。
おうちで学べるアルゴリズムのきほん
著者：鈴木浩一 翔泳社
この本では、さまざまなアルゴリズムを紹介しながら、それが自宅のパソコンで試しながら学べるというものになっています。楽しみながらアルゴリズムの学習が出来るというのは面白いと言えます。
アルゴリズムを初めて学ぶような場合は、こういった参考書を利用するのが良いでしょう。
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初心者におすすめのアルゴリズムを学べるサイト
同じように、アルゴリズムを学べる初心者向けのWebサイトにはどういったものがあるのでしょうか。
Visualgo
さまざまなアルゴリズムを動作する画面と併せて見せてくれるサイトです。アルゴリズムは言葉だけでは理解するのが難しい側面がありますが、こういったビジュアルで見られることで理解しやすくなっています。
アルゴリズム入門編
学習サービス「Paizaラーニング」のページです。有料サイトですが、最初の部分などは無料で受けられるようになっています。基本的なところからよくまとまっていて、入門者が理解するのに役立つことでしょう。
初心者がアルゴリズムを学習するには、こういったサイトを利用するのも良いでしょう。
中級以上の方向けアルゴリズムに関する本・サイト
「もう初心者は卒業したよ」と言う中級者以上の方には、以下のような参考書やサイトがおすすめです。
本
1. アルゴリズムイントロダクション 第3版 総合版 (世界標準MIT教科書)
著者: T. コルメン 近代科学社
アルゴリズムの中級者を対象として書かれています。初心者には難しいと思いますが、1000ページもあり本格的にアルゴリズムを学ぶのにはとても良い本だと言えます。
サイト
アルゴリズムの基本・応用を動画にしてまとめているサイト。初心者にも使えますが、応用の内容もあるので中級者が利用するのもおすすめです。
このようにアルゴリズムが学べる参考書やサイトにはさまざまなものがあります。うまく活用して学習に役立ててください。
「ポテパンキャンプ」には現役エンジニアの講師が揃っています。完成したコードを講師がレビューするため、効率的なアルゴリズムを学ぶ機会もあります。
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まとめ
プログラミングで効率的なコードや設計図を書くために、その基礎の考え方となるアルゴリズムを学ぶことは、エンジニアになるために重要な要素です。
プログラミングは、コードの組み方一つで処理速度に大幅な差がでるものであるため、効率的なアルゴリズムを学んで、無駄のない処理が書ける理想のエンジニアを目指しましょう。
