プログラミング教育

アルゴリズムとは|プログラミングをする上での使い方、オススメ本をご紹介

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プログラミングを学んでいると、必ずアルゴリズムという言葉に行き当たります。

なんだか難しそうだな、という印象を与えるかもしれませんが、アルゴリズムを学ぶことで、優れたプログラミングを作れます。

そこで今回は、プログラミングに必須のアルゴリズムの考え方やその重要性、学習にぴったりのオススメの本やゲームについて紹介します。

この記事を読んでいただければ、アルゴリズムとプログラミングの関係性がわかり、しっかり学習してみよう、と感じていただけるでしょう。

ぜひ、ご覧ください。

 

アルゴリズムとは|プログラミングにおける必要性について

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アルゴリズムという言葉を聞いたことはあっても、いったいどういうもので、なぜ必要なのかを理解している方は少ないのではないでしょうか。

実は、プログラミング学習とは密接に関わっています。

そこでまずは、アルゴリズムとは何かと、その重要性について解説します。

 

アルゴリズムとはそもそも何か?

たとえば、AさんとBさんが、同じ書類を同じ手順で、同じようにコピーしたら、同じものが出てきますね。

このように、問題解決のために手順通りにやると、誰がやっても同じ結果になる手続きや計算方法を「アルゴリズム」といいます。

簡単にいうと、なにかをするときの「やり方」です。

しかし、問題によって解決方法は1通りではありません。

やり方を変更していくなかで、処理スピードがアップしたり、逆に時間がかかったりするかもしれません。

そんなふうに結果に至るまでの方法が複数あるとき、同じ動きをするなら、速く、簡単に処理させる方法を採用すべきであり、それがよいアルゴリズムとなります。

プログラミング言語を使って、問題の解決方法を記載したものをコンピュータのプログラムといいますが、アルゴリズムはプログラミングを作るための基本の考え方なのです。

 

プログラミングをする上でなぜアルゴリズムが重要なのか?

では、プログラミングをする上で、なぜアルゴリズムが重要なのでしょうか。

それは、よいアルゴリズムほど汎用性が高く、効率的であり、問題解決をスムーズにおこなえるからです。

たとえば、ロボットの腕をもっとスムーズに動かしたい、マシンの回転をもっと複雑にしたい、という問題を解決するために、どういう手順で指示を与えるかを考えます。

しかしそのとき、どんな手順でもいいわけではありません。

簡単に、スピーディに、効率よく動くように指示したほうがいいですね。

アルゴリズムは、その考え方の基礎となります。

遠回りして解決することもありますが、それだと処理に時間がかかり、なかなか達成できません。

プログラミングは汎用性が高く、高速で、効率よく行うことを重視しますが、アルゴリズムはその骨格となる部分です。

誰にでもわかりやすいものを作ろうとすれば、アルゴリズムを学ぶ必要があり、プログラミングを上達させるためには欠かせない要素です。

 

アルゴリズムの考え方

では、アルゴリズムの考え方にはどのようなものがあるのでしょうか。

ここでは、代表的なものを2つ紹介します。

1つ目は、「ソートアルゴリズム」です。

これはデータを昇順や降順で並べ替える仕組みのことで、たくさんリスト化されたデータを大きい順や小さい順に並べ替えて処理するケースはよくあります。

そのソートの方法として、横にある数の大きさを比較して並べる「バブルソート」、基準値を決めて、それよりも大きいか小さいかでグループ分けしていく「クイックソート」、配列を細かく分けて、再配列する「マージソート」などがあります。

それぞれを順番に見ていきましょう。

まずはバブルソートです。

以下のような仕組みになっています。

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次は、クイックソートを見てみましょう。

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さらに、マージソートです。

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2つ目は「検索アルゴリズム」です。

Yahoo!などの検索エンジンを使ったことがある人も多いと思いますが、検索したワードとの関連性が高く、信用性の高い結果をランキング方式で表示する方法です。

たくさんの中から探したいものを1つずつ調べていく「線形探索」や、大量のデータを半分に絞り込む作業を繰り返して目的のものを探す「二分探索」などの方法があります。

まずは線形探索を見てみましょう。

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次は、二分探索です。

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ちなみに、線形探索と二分探索では、二分探索の方が圧倒的に処理スピードは速くなります。

このように、アルゴリズムはより効率的に処理させるために必要で、どうすれば効率のよい、かつ汎用性の高い方法で指示を出せるかということを考えるプログラミングでも、大いに活用されています。

 

プログラミングをする上でのアルゴリズムを学習する方法

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プログラミングをする上で、アルゴリズムが大切だというのは理解していただけたかと思います。

しかし、どのように学習すればいいのか、悩みますよね。

そこで次は、アルゴリズムを学習する方法を3つ紹介します。

基礎から学べる方法ばかりなので、しっかり学習して、さらなるレベルアップを目指してください。

 

プログラミングにおけるアルゴリズムについて勉強できる本のご紹介

まずは、アルゴリズムがわかる本を2冊紹介します。

1冊目は、【プログラミングを学ぶ前に読むアルゴリズムえほん】です。


小学生低学年から読める、アルゴリズムの基本を学べる本です。

全4巻あり、1巻でアルゴリズムの基礎を身につけたら、それ以降の巻では並べ替えやフローチャートを用いた考え方へと進んでいきます。

物語仕立てなので読みやすく、コンピュータ言語を知らなくても、絵や図を見ながら、感覚的に理解できるので、入門編としては最適です。

2冊目は、【アルゴリズム図鑑 絵で見てわかる26のアルゴリズム】。

基本となる26のアルゴリズムと7つのデータ構造が、すべてイラストで解説されています。

ソートや検索の動きを図の中で追えるので、一目でわかり、頭の中にも残りやすいようになっています。

はじめてアルゴリズムを学習する人にはぴったりの1冊です。

 

ゲームでプログラミング・アルゴリズム学習ができる!?

実際のゲーム上でも、プログラミングやアルゴリズムの学習は可能です。

特に、小学生にも使いやすいプログラミングソフト「Scratch」を使ってみるのはどうでしょうか。

「Scratch」では、プログラミングブロックを使って、自分でゲームやアニメーションを作ることができます。

たとえば、クリックしてネコをつかまえるゲームを作りたいとき、「ネコを動かす」「クリックする」「つかまえたときに声を出させる」など、どういう順番で指示を出せばいいかがアルゴリズムです。

これをしっかりと作ってしまえば、あとはその通りにプログラミングしていくだけなので、アルゴリズムとプログラミングを一緒に学習・体験することができます。

Scratchの公式サイトでは他の人が作ったゲームと、組まれたプログラミングを見ることができるので、どういうプログラムを組めばどういう動きになるのかなどを確認できるのも大きな魅力でしょう。

 

プログラミング教室に通うのもオススメ

本を読んだり、自分でゲームをやったりして学ぶこともできますが、本格的にやるなら、プログラミング教室に通うのもオススメです。

基本から応用までを順序良く学習できて、実際にロボットを動かしたり、ゲームやアニメーションを作ったりなど、さまざまな方法でプログラミングを体感できます。

また、それが本当に効率的で、よいものかどうかを確認しながら、レベルアップしていけるのはプログラミング教室ならではです。

また、同じようにプログラミングを学ぶ仲間がいるのも教室の魅力です。

互いにコミュニケーションを取りながら切磋琢磨することで、学習意欲や向上心がわいてきますよ。

 

アルゴリズムの理解はプログラミング能力の向上につながる

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アルゴリズムについて紹介しましたが、いかがでしたでしょうか。

問題解決のためには、効率のよさや汎用性の高さという観点が欠かせません。

しかし、アルゴリズムの選び方によって、処理能力を上げることも下げることもできます。

ですから、優れたプログラミングを行うためには、アルゴリズムをしっかり学習しておかなくてはいけないのです。

アルゴリズムの学習は、最初は難しいと感じるかもしれませんが、一度マスターすると使いこなせるようになります。

プログラミングの学習の土台作りとして、ぜひ習得してください。

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