アルゴリズムの表し方

0. どういうまとまりか

プログラムを書く前に、どういう手順で解くかを決めます。その手順がアルゴリズムで、
言葉・図・擬似コードのどれで表しても、中身は同じ手順です。

分かれ目は次の 3 つ。

• どんなアルゴリズムも、順次・分岐（選択）・反復の 3 つの基本構造の組み合わせで書ける。
• フローチャートでは、判断（条件で分かれる）はひし形、処理は長方形、始まりと終わり（端子）は角の丸い長方形。
• アクティビティ図は「処理の流れ」、状態遷移図は「状態の移り変わり」を描く。

1. アルゴリズムとは

根拠: 学習指導要領 情報Ⅰ-(3)-ア-(イ)

アルゴリズムは、問題を解くための手順を、誰がやっても同じ結果になるように書いたものです。
同じ問題にも複数のアルゴリズムがあり、正しさのほかに、速さや分かりやすさで比べます。

アルゴリズムとは何か？

問題を解くための手順を、明確で有限な手続きとして表したもの

各段階であいまいさが無く、有限の手順で必ず終わることが求められる。

同じ問題を解くアルゴリズムが複数あるとき、正しさのほかに何で比べるか？

処理の速さ（手順の回数）や、必要な記憶領域、分かりやすさ

同じ結果が出ても、データが増えたときの処理の回数が大きく違うことがある。

2. 3 つの基本構造

根拠: 学習指導要領 情報Ⅰ-(3)-ア-(イ)

どれほど複雑な手順も、3 つの基本構造を組み合わせ、入れ子にすれば書けます。
この 3 つだけで書くやり方を構造化プログラミングといいます。

アルゴリズムの 3 つの基本構造は？

順次・分岐（選択）・反復（繰り返し）

この 3 つの組み合わせで、どんなアルゴリズムも表せる。

順次構造とは？

処理を上から順に 1 つずつ実行する構造

途中で飛んだり戻ったりしない、いちばん基本の流れ。

分岐（選択）構造とは？

条件が成り立つかどうかで、実行する処理を選ぶ構造

Python では if・elif・else で書く。

反復構造とは？

条件が成り立つ間、または決めた回数だけ、同じ処理を繰り返す構造

Python では for・while で書く。

3. フローチャート

根拠: 学習指導要領 情報Ⅰ-(3)-ア-(イ)

フローチャート（流れ図）は、処理の流れを決まった形の記号と矢印で表す図です。記号の形は JIS で決まっています。
流れは原則として上から下、左から右へ進みます。

フローチャートで、条件によって流れが分かれる「判断」の記号の形は？

ひし形

出口が 2 つ（Yes／No など）あり、条件の成否で進む先が変わる。

フローチャートで、開始・終了を表す「端子」の記号の形は？

角の丸い長方形

計算や代入を表す「処理」は、角のある長方形。

フローチャートで、データの入力・出力を表す記号の形は？

平行四辺形

「データ」の記号。キーボードからの入力や、画面への表示に使う。

フローチャートのループ端の記号は、どう使うか？

繰り返しの始まりと終わりに、上下で対にして置く

始まりの記号に繰り返しの条件や回数を書き、その間の処理を繰り返す。

4. アクティビティ図・状態遷移図・擬似コード

根拠: 学習指導要領 情報Ⅰ-(3)-ア-(イ)

アクティビティ図と状態遷移図は、どちらもソフトウェアの設計で使う図（UML）の一種です。
フローチャートと同じく処理の流れを描けるのがアクティビティ図、
「いまどの状態にあるか」で動きが変わる仕組みを描くのが状態遷移図です。

アクティビティ図は何を表す図か？

処理（アクティビティ）の流れを、開始から終了まで矢印でつないで表す図

開始は黒丸、終了は二重丸（黒丸を円で囲んだもの）、分岐はひし形で描く。並行して進む処理も描ける。

状態遷移図は何を表す図か？

とりうる状態と、どんなきっかけ（イベント）でどの状態に移るか（遷移）を表す図

信号機・自動販売機・エアコンのように、今の状態によって同じ操作への反応が変わるものを描く。

擬似コードとは何か？

特定のプログラミング言語に縛られず、文章に近い形で手順を書いたもの

細かな文法を気にせず手順を考えられ、そのあと実際の言語に直しやすい。