第3部　アルゴリズムの記述方法

第3部　アルゴリズムの記述方法

このワークの目標

アルゴリズムは、同じ処理でも複数の方法で表せます。

このワークでは、次の3つの記述方法を練習します。

1. 日本語で書く
2. フローチャートで書く
3. IPAの基本情報技術者試験で使われる疑似言語で書く

さらに、書かれたアルゴリズムを上から順にたどり、変数や配列の値がどのように変化するかをトレースします。

1．同じアルゴリズムを3通りで表す

記述方法が違っても、表している処理の内容は同じです。

例として、変数 a と b の差を正の値で求め、変数 c に代入するアルゴリズムを見てみよう。

1-1．日本語による記述

1．aがbより大きいかを調べる。
2．aがbより大きい場合は、aからbを引いた値をcに代入する。
3．そうでない場合は、bからaを引いた値をcに代入する。

1-2．フローチャートによる記述

図1　aとbの差を求めるフローチャート

1-3．疑似言語による記述

if (a ＞ b)
    c ← a － b
else
    c ← b － a
endif

1-4．3つの記述をトレースする

a が3、b が8のとき、どのように処理が進むかを確認しよう。

日本語・フローチャート・疑似言語のどれを読んでも、同じ順番で処理をたどることが大切です。

2．日本語でアルゴリズムを書く

日本語で記述するときは、「何となく意味が伝わる文章」ではなく、実行する順番が一つに決まる手順を書きます。

2-1．日本語で書くときのポイント

• 一つの番号には、一つの処理を書く
• 処理を実行する順番に並べる
• 使用する変数を明確にする
• 値を入力する場所と、結果を出力する場所を書く
• 選択では、条件が真の場合と偽の場合を書く
• 反復では、繰り返す条件と処理を書く
• 「適当に」「必要なら」「いい感じに」など、判断基準が決まらない表現を避ける

曖昧な記述

点数が高かったら合格と表示する。

「高い」が何点以上なのか決まっていないため、実行する人によって結果が変わってしまいます。

明確な記述

1．変数scoreの値が60以上かを調べる。
2．60以上なら「合格」と表示する。
3．60未満なら「不合格」と表示する。

練習1　手順を正しい順番に並べよう

3つの整数 a、b、c の合計を表示する手順になるように、次の処理を並べ替えよう。

• 合計 sum を表示する
• sum ← a ＋ b ＋ c とする
• a、b、c に整数を入力する
• sum を0で初期化する

解答：＿＿＿＿ → ＿＿＿＿ → ＿＿＿＿ → ＿＿＿＿

練習2　曖昧な部分を直そう

次の記述の問題点を見つけ、誰が実行しても同じ結果になるように書き直そう。

敵が近くにいたら攻撃する。

問題点：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

書き直し：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

1．プレイヤーと敵の距離を求める。
2．距離が2.0以下なら、敵を攻撃状態にする。
3．距離が2.0より大きければ、何もしない。

3．フローチャートでアルゴリズムを書く

フローチャートは、処理を記号で表し、流れ線でつないだ図です。

3-1．主な記号を確認しよう

図2　フローチャートで使用する主な記号

特に、次の違いを確認しておこう。

定義済み処理の記号は、単に複数の処理を大きく囲むための記号ではありません。別に定義されている関数やサブルーチンを呼び出す場所に使います。

3-2．流れ線の読み方

• 基本の流れは、上から下へ進む
• 判断記号には、真または偽になる条件式を書く
• 判断から分かれる流れには、Yes と No を付ける
• 分岐した流れは、必要に応じて後で一つに合流する
• 逆方向へ戻る場所や、向きが分かりにくい場所には矢印を付ける
• 記号の途中や、意味のない位置から流れ線を出さない

3-3．複雑なフローチャートを読んでみよう

図3　選択と反復を組み合わせたフローチャート

この図には、順次・選択・反復が組み合わされています。START から流れ線をたどり、条件に応じて進む道を選びます。

練習3　フローチャートをトレースしよう

図3について、次の条件のときに通る処理を順番に書こう。同じ処理を繰り返す場合は、そのことも書こう。

（1）天気は晴れで、スケボーを2回した後に疲れた

START
  ↓
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
  ↓
END

（2）天気は晴れではなく、財布に800円入っている

START
  ↓
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
  ↓
END

（3）天気は晴れではなく、財布に1500円入っている。メダルを2回投入した後、メダルがなくなった

START
  ↓
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
  ↓
END

START
→ お布団から出る
→ 「天気は晴れ？」Yes
→ 公園へ行く
→ 「疲れた？」No
→ スケボーする
→ 「疲れた？」No
→ スケボーする
→ 「疲れた？」Yes
→ おうちに帰る
→ END

START
→ お布団から出る
→ 「天気は晴れ？」No
→ ゲーセンに行く
→ 「財布に1000円以上ある？」No
→ おうちに帰る
→ END

START
→ お布団から出る
→ 「天気は晴れ？」No
→ ゲーセンに行く
→ 「財布に1000円以上ある？」Yes
→ メダルを購入（500円）
→ 「メダルは残ってる？」Yes
→ メダルゲームに投入
→ 「メダルは残ってる？」Yes
→ メダルゲームに投入
→ 「メダルは残ってる？」No
→ おうちに帰る
→ END

練習4　使う記号を選ぼう

次の内容を書くときに使う記号を答えよう。

4．IPA疑似言語でアルゴリズムを書く

疑似言語は、特定のプログラミング言語に依存せず、プログラムに近い形でアルゴリズムを表す記述方法です。

このワークでは、IPAの基本情報技術者試験で使われる記述形式に合わせます。ただし、配列の要素番号は授業に合わせて 0から始めます。

4-1．基本の表記

← は代入です。右側の式を先に計算し、その結果を左側の変数へ入れます。

x ← x ＋ 1

これは、「現在の x に1を足し、その結果を新しい x の値にする」という意味です。

4-2．主な演算子

mod は、割り算の余りを求める演算子です。

7 mod 3 ＝ 1

4-3．選択

if (条件式)
    条件式が真のときの処理
elseif (別の条件式)
    別の条件式が真のときの処理
else
    どの条件式も偽のときの処理
endif

上から条件を調べ、最初に真になった条件に対応する処理だけを実行します。不要な elseif や else は省略できます。

4-4．前判定の反復

while (条件式)
    繰り返す処理
endwhile

条件式が真の間、処理を繰り返します。最初から条件式が偽なら、繰り返す処理は一度も実行されません。

4-5．回数を指定する反復

for (i を 0 から 4 まで 1 ずつ増やす)
    繰り返す処理
endfor

この例では、i は0、1、2、3、4の順に変化し、処理を5回実行します。

4-6．後判定の反復

do
    繰り返す処理
while (条件式)

先に処理を実行してから条件を調べるため、処理は必ず一度は実行されます。

4-7．関数と手続

○整数型: max2(整数型: a, 整数型: b)
    if (a ＞ b)
        return a
    else
        return b
    endif

先頭の ○ は、関数または手続の宣言を表します。この例では、2つの整数のうち大きい値を返します。

C言語のソースコードではありません。波括弧 { } や行末のセミコロンは使わず、if は endif、while は endwhile、for は endfor で閉じます。

練習5　疑似言語の穴を埋めよう

変数 score が60以上なら「合格」、60未満なら「不合格」と出力する疑似言語を完成させよう。

if (＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿)
    "合格"を出力する
＿＿＿＿
    "不合格"を出力する
＿＿＿＿

if (score ≧ 60)
    "合格"を出力する
else
    "不合格"を出力する
endif

5．疑似言語をトレースする

トレースでは、プログラムを頭の中だけで動かさず、変数の値を表に書きます。

5-1．変数を使った反復のトレース

次の疑似言語を実行したとき、最後に出力される値を答えよう。

整数型: i ← 1
整数型: total ← 0

while (i ≦ 4)
    total ← total ＋ i
    i ← i ＋ 1
endwhile

totalを出力する

出力：＿＿＿＿＿＿

5-2．配列を使ったアルゴリズムのトレース

次の疑似言語は、配列の中にある偶数だけを合計します。

整数型の配列: data ← {5, 2, 8, 4}
整数型: i
整数型: sum ← 0

for (i を 0 から 3 まで 1 ずつ増やす)
    if (data[i] mod 2 ＝ 0)
        sum ← sum ＋ data[i]
    endif
endfor

sumを出力する

出力：＿＿＿＿＿＿

6．3つの記述方法を変換する

練習6　日本語から疑似言語へ変換しよう

次の日本語によるアルゴリズムを、疑似言語に直そう。

1．変数xが0より大きいかを調べる。
2．0より大きい場合は「正」と出力する。
3．そうでない場合に、xが0と等しければ「0」と出力する。
4．どちらでもない場合は「負」と出力する。

if (＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿)
    ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
elseif (＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿)
    ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
else
    ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
endif

if (x ＞ 0)
    "正"を出力する
elseif (x ＝ 0)
    "0"を出力する
else
    "負"を出力する
endif

練習7　日本語からフローチャートへ変換しよう

次の処理を、紙にフローチャートで書こう。

1．変数scoreの値が60以上かを調べる。
2．60以上なら「合格」と表示する。
3．60未満なら「不合格」と表示する。
4．表示後に処理を終了する。

使用する記号：端子、判断、処理、流れ線

7．総合練習

配列 data の最大値を求めるアルゴリズムを完成させよう。配列の内容は {4, 9, 2, 7, 5} とします。

7-1．日本語の穴埋め

1．maxにdata[＿＿]の値を代入する。
2．iを＿＿から＿＿まで1ずつ増やしながら、3と4を繰り返す。
3．data[i]が＿＿より大きいかを調べる。
4．大きい場合は、＿＿の値をmaxに代入する。
5．maxを出力する。

7-2．疑似言語の穴埋め

整数型の配列: data ← {4, 9, 2, 7, 5}
整数型: i
整数型: max ← data[＿＿]

for (i を ＿＿ から ＿＿ まで 1 ずつ増やす)
    if (＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿)
        max ← ＿＿＿＿＿＿
    endif
endfor

maxを出力する

7-3．トレース表

出力：＿＿＿＿＿＿

7-4．フローチャート

7-2の疑似言語と同じ処理になるように、紙にフローチャートを書こう。

1．maxにdata[0]の値を代入する。
2．iを1から4まで1ずつ増やしながら、3と4を繰り返す。
3．data[i]がmaxより大きいかを調べる。
4．大きい場合は、data[i]の値をmaxに代入する。
5．maxを出力する。

整数型の配列: data ← {4, 9, 2, 7, 5}
整数型: i
整数型: max ← data[0]

for (i を 1 から 4 まで 1 ずつ増やす)
    if (data[i] ＞ max)
        max ← data[i]
    endif
endfor

maxを出力する

8．まとめ

• 日本語では、処理の順番と条件を曖昧にせず書く
• フローチャートでは、記号と流れ線をたどって処理を読む
• 判断から分かれる流れには、Yes と No を付ける
• 定義済み処理は、すでに定義された関数やサブルーチンの呼出しに使う
• 疑似言語では、代入を ← で表す
• if、while、for は、それぞれ対応する終了語で閉じる
• トレースするときは、変数や配列の値を表に書く
• 記述方法が変わっても、表しているアルゴリズムは同じである

参考

• IPA 令和8年度 基本情報技術者試験 科目B 公開問題