Programming

Algorithm

講師 石川敢也

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このクラスの目的

プログラミングの基本となるアルゴリズムを理解して、 フローチャートの書き方を身につけるクラスです。

一方的に講義を聞いているだけの科目ではありません。

講義の進め方

アルゴリズムを自分で考えながら、基礎となるパターン、考え方を確実に習得していきます。講義と意見交換を 交互に繰り返して、無理のないように進行していきます。

成績評価

シラバスを参照してください。

Guidance

講師紹介

石川 敢也 （いしかわ かんや）

ラクパス 代表

法政大学大学院 イノベーション・マネジメント研究科 特任講師。

元ISO/IEC 27001 審査員補、読売・日本テレビ文化センター 講師。

著書「情報処理教科書 iパスクイズ222 ITパスポート試験攻略の書」（翔泳

社）、共著 「情報処理教科書 情報セキュリティマネジメント 要点整理&予想

問題集」（翔泳社）、「インターネットから子供を守る！」、「初級シスアド対策

問題集」（ローカス）、「Excel＆Word完全解決！」（宝島）など。

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「プログラミング」を、 小学生にわかるように説明してください。

プログラミングとは？

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プログラミング

コンピュータプログラムを作成することにより、 人間の意図した処理を行うようにコンピュータに 指示を与える行為。

プログラミングの過程で、ソースコードを記述することをコーディングという。

プログラミングをする人をプログラマという。

コンピュータプログラムを記述するための形式言語を プログラミング言語という。多くの種類がある。

Programming

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Wikipediaより抜粋・編集・修正して引用

プログラミング言語（プログラム言語） プログラミング言語は、情報を組織し処理するタスクについての理解を容易にし、アルゴリズムを正確に表現することができる。

数行の短いスクリプトから、数百人のプログラマが書く

巨大なシステムまで、様々なプログラムがある。

プログラミング言語の特徴

人間の会話と比較して、正確性と完全性の要求性が

非常に高い。

Programming Language

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Wikipediaより抜粋・編集・修正して引用

スクリプト言語 ソースコードをその場で機械語に翻訳する。

コンパイラ言語に比べて、習得が容易と言われている。

コードをすぐに実行できる。

代表的な言語

JavaScript

PHP

Ruby

Python

Perl

Scripting Language

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コンパイラ言語 ソースコードを事前にコンパイルしてから動作する。

コンパイルとは、人間の言葉に近い高水準言語で

書かれたソースコードを、コンピュータが実行できる

オブジェクトコードに変換する作業。

コンパイラにより変換されたプログラムは、リンカに

よってリンクされることで、実行可能になる。

代表的な言語

Java

C

C++

C#

Compiler Language

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C

多くのプログラム言語に影響を与えている言語。

関数の集合体なので全体の構造を把握しやすい。

メモリーや周辺機器等を簡単な方法で直接制御できる。

C++やVRゲーム開発にも使われるC#なども。

Java言語

仮想マシンで動く。高い汎用性。オブジェクト指向。

学びやすくライブラリの数が膨大。

Visual Basic

Microsoft offeceに搭載されている。

Windowsのみで動作。

代表的なプログラミング言語（１）

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JavaScript

オブジェクト指向言語でわかりやすい文法。

Webブラウザで動作する可能。スマートフォンも。

Webエンジニアには欠かせないスクリプト言語。

Python

開発シェアが急上昇しているスクリプト言語。

AIやSNSなどの開発にも使われている。

Webアプリから人工知能の開発まで応用できる。

PHP

サーバーで動作するスクリプト言語。

HTMLの中に埋め込んでユーザ管理などで利用。

他のスクリプト言語に比べて容易。データーベースも。

代表的なプログラミング言語（２）

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R

ビッグデータの統計データ分析に使う。

利用が急拡大しているスクリプト言語。

Ruby on Rails（RoR）

オープンソースのWebアプリケーションフレームワーク。

他のフレームワークより少ないコードで比較的、

容易に開発できるよう考慮されている。

まつもとゆきひろ氏が開発したRubyで書かれている。

HTML ／CSS

HTMLは、Webページの要素や構造を定義する言語。

CSSは、Webページのデザインを定義する言語。

代表的なプログラミング言語（3）

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CASL／CASL II

情報処理技術者試験におけるプログラミング能力試験のために、CAP-Xの後継として策定されたアセンブリ言語。

動作する（という設定）なのは、学習用に単純化された

仮想計算機で、「COMET」と呼ばれています。

2001年に基本情報技術者試験がスタートするときに、

仕様の改訂が行われて「CASL II」になりました。

アセンブリ言語（Assembler Language）

プログラム可能な機器を動作させるための機械語を、

人間にわかりやすい形で記述する、低水準言語。

「Assemble」は「結合する、組み立てる」という意味です。

学習用のプログラミング言語

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Progate https://prog-8.com/

無料で始められる、初心者向け学習サイト。

ドットインストール https://dotinstall.com/

3分動画で学ぶプログラミング学習サイト。

paizaラーニング https://paiza.jp/

Java、Python、PHPなどのプログラミング言語に対応。

CodeMonkey https://codemonkey.jp/

ゲームで学ぶプログラミング学習サイト。

オンラインプログラミング学習サービス

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準備 テキストエディタ（「メモ帳」など）を起動しよう。

後でブラウザ（IE、Chrome、Firefoxなど）も使います。

今からの実習に必要な用語 HTML

タグ

絶対パスと相対パス

とりあえず、少しだけやってみましょう

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タグ HTMLでマークアップのための使う命令。

< >で囲うことで、コンテンツの本文と区別する。

命令を開始する「開始タグ」と命令を終える「終了タグ」がある。

<〇〇〇〇> 開始タグ ～ </〇〇〇〇> 終了タグ

終了タグは省略可能または記述しないもの、逆に、

省略できない（省略してはいけない）ものがある。

例えば<title>はWebページのタイトルを指定するタグ。

タグの構造

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<title> ブラウザのタブや、ブックマークで表示されるタイトルを指定。

<title>HTMLを学習中</title>

Webページのタイトルを書きます

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<br>は改行を命令するタグです。

<title>HTMLを学習中</title>

こんにちは。<br>

私は〇〇〇〇〇です。<br>

よろしくお願いします。

コンテンツの文章を書きます

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HTMLの形式として保存するには、 拡張子を「.ｈｔｍｌ」にして保存します。

.（ドット、ピリオド）を忘れないように。

ファイル名.ｈｔｍｌ で、デスクトップに保存。

HTMLとして保存してみましょう

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Internet ExplorerやChromeなどのブラウザで保存したファイルを開いてみましょう。

ブラウザで表示してみましょう

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<h1>は、続く文章を見出しとして定義するタグで、 終了タグ</h1> と一緒に、 <h1> ～ </h1>の形で使います。

<title>HTMLを学習中</title>

<h1>こんにちは。</h1><br>

私は〇〇〇〇〇です。<br>

よろしくお願いします。

<h1>を<h2>に変えると、どうなりますか？

「こんにちは」を見出しに指定しよう

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<font color=“red”>～ </font>は、～の部分を 赤で表示する命令です。 “red”の部分を16進数“ #ff0000 ”でも指定できます。

<title>HTMLを学習中</title>

<h1>こんにちは。</h1><br>

私は<font color="red">〇〇〇〇〇</font>です。<br>

よろしくお願いします。

青はblue（#0000f）、緑はgreen（#008000）です。

いろいろな色を試してみましょう。

文字の色を変えてみましょう

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例えば、ラクパスのWebサイトへのリンクは、 <a href=“http://rakupass.com/”>と書きます。

このタグには終了タグはありません。

<title>HTMLを学習中</title>

<h1>こんにちは。</h1><br>

私は<font color="red">〇〇〇〇〇</font>です。<br>

よろしくお願いします。<br>

<a href=“http://rakupass.com/”>石川先生のサイトです。</a>

リンクをつけてみましょう

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<ul>

<li>月曜日</li>

<li>火曜日</li>

<li>水曜日</li>

<li>木曜日</li>

<li>金曜日</li>

<li>土曜日</li>

<li>次は何曜日ですか？</li>

</ul>

箇条書きもできます

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できましたか？

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今日はこのくらいにしておきましょう。 続きは「HTML」のクラスで学びます。

「アルゴリズム」を、 おじいちゃん、おばあちゃんに説明してください。

アルゴリズムとは？

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アルゴリズム 数学、コンピューティング、言語学などの分野において、問題を解くための手順を定式化した形で表現したもの。

「算法」や「解法」などと訳されることもある。

「問題」は、その「解」を持っているが、アルゴリズムは 正しくその解を得るための具体的手順および根拠を 与える。

多くの場合において効率性が重要となる。

コンピュータにアルゴリズムをソフトウェア的に 実装するものがコンピュータプログラムである。

人間より速く大量に計算ができるのがコンピュータの強みであるが、計算が正しく効率的であるためには、 正しく効率的なアルゴリズムに基づいたプログラムが必要。

Algorithm

26 Wikipediaより抜粋・編集・修正して引用

次の質問です

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バケツA には5リットルの水が入る。

バケツＢは3リットルの水が入る。

このバケツで1リットルの水を計ってください。

Ａ 容量5ℓ Ｂ 3ℓ

命令 バケツＡ（容量5ℓ） バケツＢ（容量3ℓ）

1 Ａに水を入れる 5 0

2 Ａの水をＢに移動 2 3

3 Ｂの水を捨てる 2 0

4 Ａの水をＢに移動 0 2

5 Ａに水を入れる 5 2

6 Ａの水をＢに移動 4 3

7 Ｂの水を捨てる 4 0

8 Ａの水をＢに移動 1 3

解答（１）

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命令 バケツＡ（容量5ℓ） バケツＢ（容量3ℓ）

1 Bに水を入れる 0 3

2 Bの水をAに移動 3 0

3 Bに水を入れる 3 3

4 Bの水をAに移動 5 1

解答（2）

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解答（１）と解答（２）、どちらが効率が良いでしょうか？

３組の夫婦がいて川を渡ろうとしています。

しかし、２人乗りの小船が一隻しかありません。

夫はやきもち焼きなので、妻は夫がいない

ときは、他の男と一緒の船には乗りません。

さて、この３組の夫婦が川を渡るには、

どうすればいいでしょうか？

もう1問やってみましょう

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３組の夫婦を「夫Ａ、妻a」、「夫Ｂ、妻ｂ」、「夫Ｃ、妻ｃ」と呼びます。

Ａとａが渡ります

ａを降ろして、Ａが戻ります

ｂとｃが渡ります

ｂを降ろしてｃが戻ります

ＡとＢが渡ります

Ａとａが戻ります

ＡとＣが渡ります

ｂが戻ります

ａとｃが渡ります

ｃが戻ります

ｂとｃが渡れば完了です

解答

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丸を一つ描いてください。

丸の下に三角をひとつ描いてください。

三角の左右に、斜めにした

細長い長方形をひとつづつ、

三角の下にも二つ描いてください。

何に見えますか？

紙とペンを用意してください

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どのように伝えれば正しい絵が描けたのでしょうか？

解答例

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鍋に油を引いてコンロの火をつける。

タマネギを切って鍋で炒める。

肉を切って鍋で炒める。

じゃがいもを切って鍋で炒める。

鍋に水を入れて煮る。

カレーのルーを鍋に入れる。

さらに煮込む。

カレーライスの作り方を教えてください

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「カレーの作り方」をフローチャートにしてみましょう

フローチャートの書き方（1）

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端子（開始・終了）

処理

判断

矢印・順序

線・処理の流れ

準備

フローチャートの書き方（2）

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表示

ループ始端

ループ終端

データ

書類・帳票

入力

フローチャートの原則

最初と最後は端子を書く

上から下へ流れる（逆行するときは矢印で繋ぐ）

左から右へ流れる（逆行するときは矢印で繋ぐ）

線や矢印は交差しない（重ならない）

記号の中には内容が分かる文字や数式を書く

流れの前後を定義するときは矢印を使う

フローチャートを書くときのルール

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カレーは無事にできましたか？

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順次構造 命令を順番に実行・処理していく。

Sequence

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選択構造 処理が条件によって判断されて分岐する。

Selection

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反復構造(1) 前判定 条件が成立していれば繰り返し実行する。

継続条件／終了条件

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反復構造（２） 後判定 条件が成立していれば繰り返し実行する。

後判定の繰り返し

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フローチャートに「タマネギが飴色になったら水を入れる」を追加しよう

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家から教室に来るまでの手順をフローチャートにしてください

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構造化チャート

流れ図の他にもアルゴリズムを表現する手法がある。

順次、選択、反復の構造のみで表現する図法のこと。

ＰＡＤ（Problem Analysis Diagram）

日立製作所で考案された構造化チャート。

ＮＳチャート（Nassi Shneiderman Chart）

線や矢印ではなく四角の枠を組み合わせて表現する。

Structured Chart

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ソート

不規則なデータを一定の規則に従って整列させる作業。

昇順（Ascending Order）

値の小さい方から大きい方へ順に並べる。

降順（Descending order）

値を大きい方から小さい方へ順に並べる。

Sort

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挿入ソート（基本挿入法）

先頭の要素をソート（整列）済みの要素と考えて、この配列に

次の要素を適切な位置に挿入する。

ソート済み要素の次に位置する要素を、整列済みである

配列の適切な位置に追加してソートを完成させていく。

ヒープソート（Heap Sort）

リストから要素を取り出し、順に整列済みリストに追加する。

ヒープは、子要素は親要素より常に大きいか等しい木構造。

Insertion Sort

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バブルソート（隣接交換法、基本交換法）

隣接する要素と値の大きさを比較して、

順序が逆の場合には、隣の要素と入れ替えを行う。

選択ソート（Selection Sort）

最大・最小値の要素を探索して入れ替えを行う。

この他にも、マージソート、クイックソート、

シェルソートなど、さまざまなアルゴリズムがある。

Bubble Sort

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二分探索（にぶんたんさく）

（１）順番にデータを並び替える（ソートする）

（１）目的の値と中央の値との大・小を比較

（２）目的値が大・小のどちらかを判断

（３）目的の値にたどり着くまで繰り返す

Binary Search

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「はい」か「いいえ」で答えられる質問を、4回だけすることができます。

20 歳以上 36 歳未満である田中さんの

年齢を当ててください。

二分探索クイズ

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「数独」をやってみよう！

９×９のセルに１から９までの数字を書くパズル

ルールは下記の三つだけ

一列に同じ数字を2回使ってはいけない

一行で同じ数字を2回使ってはいけない

1ブロックで同じ数字2回を使ってはいけない

Number Place

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数独にチャレンジ！

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構造化チャート

流れ図の他にアルゴリズムを表現する手法。

ＰＡＤ（Problem Analysis Diagram）

日立製作所で考案された構造化チャート。

ＮＳチャート（Nassi Shneiderman chart）

線や矢印ではなく四角の枠を組み合わせて表現する。

構造化チャート

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ソフトウェア開発技術者試験 〔2005年春期 午前問題 問40 改題〕

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構造化チャートに関する記述として、最も適切なものはどれか。

ア ジャンプを表現する方法を持たず、モジュール内の論理構造を

表現するのに適した図式である。

イ システム分析・設計に用いられる図式であり、システムの

状態の変化を記述するのに適している。

ウ データの流れを表すのが容易な図式であるが、処理の手順を

表しにくい。

エ モジュール構造図を示す図式目次と、各モジュールの機能を

入力・処理・出力の形式で記述した図であり、構造化手法の特徴

であるトップダウン設計に向いている。

解答 ア

構造化チャートは、順次、選択、反復を表現する図です。

矢印を使わないので、流れをジャンプさせることはできません。

お疲れさまでした！

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