アルゴリズムとは【プログラミング学習】

※この記事は「2020年8月1日」に更新しました。

今回は、アルゴリズムについて。

プログラミングを学習する上で実は重要な知識だったりします。

なぜなら、プログラマーの基礎能力がこのアルゴリズムに関わる能力と言っても過言ではないからです。

それでは、解説していきます。

アルゴリズムとは

アルゴリズムとは

アルゴリズムと聞いてもよくわからないという方もいるかもしれません。

辞書などで調べてみるとアルゴリズムは特定の問題を解決したりするための計算手順や処理手順のこと。

つまり、何らかの問題を解決するために考えられた計算方法のことです。

数学で言うと等差数列の和の公式もアルゴリズムのようなものだと思います。

ガウスが小学生の頃、1 から 100 までの和を一瞬で導き出したのは有名です。

以下をご覧下さい。

1 + 2 + 3 + 4 + 5 + …
100 + 99 + 98 + 97 + 96 + …

知らない方のために解説しますが、順番に並べたものと逆順に並べたものを見ると、縦に足した数は全て 101 になります(差が等しいから)。

1~100 まで 100個 あるので、計算式は以下のようになります。

(101 × 100) / 2

つまり、答えは 5050 です。

まともに足し算するよりも圧倒的に早く解答を導き出せたかと思います。

この問題、100個くらいなら頑張れば計算できるでしょう。

しかし、数が増えれば増えるほど、まともに計算するのは不利になります。

プログラミングのアルゴリズムもこれと同じです。

設計を変えれば、処理速度が変わるということは珍しいことではありません。

そのためにプログラマーはアルゴリズムを理解する必要があるのです。



プログラミングで代表的なアルゴリズム

プログラミングで代表的なアルゴリズムを紹介します。

ソートアルゴリズム

私が C言語を学習したときに最初に理解したのがソートアルゴリズムです。

データを昇順や降順に並べ替えるときに使えます。

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。

バブルソートが一番簡単なので、興味のある方は実際にコーディングしてみると良いかと思います。

探索アルゴリズム

探索アルゴリズムは、例えば、データベースの中から、必要なデータを探索するときに効率よく取得する方法です。

一番シンプルなのが、線形探索です。

大げさな名前ですが、要は最初から最後まで順番に一つずつ見ていく方法です。

次にデータが整列済に限って有効な探索アルゴリズムが二分探索です。

名前の通り、データ群を二つに分けて、どちらのグループにあるかの判断を繰り返して、必要なデータを取得する方法です。

最後に

いかがでしょうか。

今回は、アルゴリズムについて、解説しました。

様々なソフトウェアが存在しますが、扱うデータ量が増えると急激に遅くなるものも中にはあります。

仕様だとか仕方がないと言ってしまえば、それまでなのですが、もしかしたら効率的なアルゴリズムを適用すれば解決できるのかもしれません。

アルゴリズムとはまた別の話ですが、管理人の似たような体験を紹介します。

私が大学4回生の頃、卒業研究で何らかの級数展開の計算が必要でした(内容は忘れました)。

当時、数学の計算をするソフトのようなものがあったのですが、動作を見ていると 1日中稼働していても終わりそうにない気配でした。

ソフト開発の会社に内定をもらっていたので、プログラミングの勉強ついでに C言語でコーディングしようと思いました。

後に理解したのですが、C言語は、コンパイラ言語なので、嘘のようにすぐ計算が終わりました。

色々なことを想定して、最適なプログラミング言語で最適なコードを書くのが優秀なプログラマーだと思います。

アルゴリズムの理解も優秀なプログラマーになるための必要な基礎力なのです。