最初に「あい」を学ぶことば日本語でプログラミング入門（Mindで定番アルゴリズム： 線形キュー）

はじめに

本記事シリーズは母国語のプログラミング言語が存在するという文化的価値をアピールするためのもので、プログラミング一般の入門を意図するものではありません。とはいっても題材としては定番アルゴリズムのいくつかを疑似言語ではなくコンパイル・実行可能なプログラミング言語の日本語で書いてみようというたてつけとなります。

Mind（マインド）

プログラミング言語Mind（マインド）は自然な日本語で記述できるスタック指向の軽量中間コードコンパイラ言語です。ただし単語間の分かち書きが必須であくまで形式言語です。逆ポーランド記法¹の範囲で分かち書きされた日本語単語の語順が自然と日本語の語順となるという意味の「自然さ」で書くことができ、独自の軽量中間コードのランタイム実行で非常に高速です。実装言語はCまたはMind。初版の登場は1985年で2025年は生誕４０周年となりました。

Mind（マインド）の入手方法

無償版のMind version 8 (windows版linux版)を下記の公式サイトからダウンロードできます。フリーメールでかまいませんのでメールアドレスをご登録くださいませ。

定番アルゴリズム：線形キューとは

アルゴリズムは、問題を解決するための手順や計算方法を意味します。アルゴリズムにはいくつかの定番ロジックが存在します。

ここではその中のひとつ「線形キュー」を扱ってみます。「線形キュー」（またはただの「キュー」）は先に入れた要素から順に取り出すデータ構造とロジックです。

お題のソースコード

下図のようなインデックス構造を構築します。

初期状態
index: 1   2   3   4   5   ...
       ↑
  0   head (先頭)
  ↑
tail (末尾)

初期状態ではheadが１を指していて、tailは０となっています。

３つデータを挿入（tailが３へ移動）
index: 1   2   3   4   5   ...
       ↑
  0   head (先頭)
  　　　　　　　↑
　　　　　　　tail (末尾)

３つデータを挿入すると、tailが３に移動します。このときキューサイズも３に増加します。

１つデータを取出（headが2へ移動）
index: 1   2   3   4   5   ...
           ↑
  0      head (先頭)
  　　　　　　　↑
　　　　　　　tail (末尾)

１つデータを取出すると、headが１のデータを返し、headは２へ移動します。キューサイズは１つ減少し２になります。

もう１つデータを取出（headが3へ移動）
index: 1   2   3   4   5   ...
    　　       ↑
  0     　　 head (先頭)
  　　　　　　　↑
　　　　　　　tail (末尾)

もう１つデータを取出すると、headが２のデータを返し、headは３へ移動します。キューサイズは１つ減少し１になります。

もう１つデータを取出（headが4へ移動）
index: 1   2   3   4   5   ...
    　　       　　 ↑
  0     　　      head (先頭)
  　　　　　　　↑
　　　　　　　tail (末尾)

もう１つデータを取出すると、headが３のデータを返し、headは４へ移動します。キューサイズは１つ減少し０になります。

データを格納する入れ物は数値の場合は１次元配列の変数とします。インデックスの位置を先頭と尻尾で管理する変数も設けます。キューサイズはインデックスの尻尾と先頭の差分で算出できますが、この実装例では図示していませんが、別の変数で管理してデータの挿入の都度一つ増加、取り出しの都度一つ減少させます。

Mindの配列の基数は１です。基数０の配列を使った一般的なプログラミング言語の実装とはインデックスの扱いが異なる点にご留意ください。

下記がソースコード全文となります。今回は幅優先探索の実装で利用するため、ライブラリとして定義して、テスト用のメイン部分を別ソースとしました。

ライブラリ

queue.src

キュー深さ最大は　定数　１００。

キュー値は　キュー深さ最大の　変数。
キュー先頭は　変数。
キュー尻尾は　変数。
キューサイズは　変数。

キューを初期化するとは （・　→　・）　
    キュー先頭を　セットし
    キュー尻尾を　クリアし
    キューサイズを　クリアすること。
    
キューに入れるとは （キュー値　→　・）　
    キューサイズが　キュー深さ最大に　等しい　ならば　「キューがオーバーフローしました。」で　重大エラー　つぎに　
    キュー尻尾を　一つ増加し
    （キュー値を）　キュー値（キュー尻尾）に　入れ
    キューサイズを　一つ増加すること。

キューから出すとは （・　→　先頭キュー値）　
    キューサイズが　０に　等しい　ならば　「キューは空です。」で　重大エラー　つぎに
    キュー値（キュー先頭）を　返し　（→　先頭キュー値）
    キュー先頭を　一つ増加し
    キューサイズを　一つ減少すること。

キューは空？とは （・　→　真偽）
    キューサイズが　０に　等しい。

キュー値配列の「キュー深さ最大」はお題のキューイング対象数列より大きめに確保してありますが、この実装は線形キューのため取り出されたデータ領域（取り出し後のインデックスのキュー値）はクリアされません。再利用は想定していない一般的な実装です。

テスト実行用メインプログラム

queuetest.src

"queue"を　コンパイルする。

メインとは （・　→　・）
    キューを初期化し
    １を　キューに入れ
    ２を　キューに入れ
    ３を　キューに入れ
    ４を　キューに入れ
    ここから
        キューが空？ ならば　打ち切り つぎに
        キューから出して　数値表示し　改行し
    繰り返すこと。

お題のソースコードをコンパイル

では、コンパイルしてみます。Mind8によるコンパイル結果です。

C:\developments\vscode\mind9\algorithm>mind queuetest file

日本語プログラミング言語 Ｍｉｎｄ Version 8.07 for Windows
          Copyright(C) 1985 Scripts Lab. Inc.
コンパイル中 .. 終了
Coping.. c:\pmind\bin\mindex.exe --> queuetest.exe

実行結果

実行結果です。

C:\developments\vscode\mind9\algorithm>queuetest          
1
2
3
4

相当かなり芸のない出力ですが、キューに入れた値から取り出されていることがわかります

おわりに

いかがでしたでしょうか？わたしはわが国に母語によるプログラミング言語が存在することを誇りに思っております。言語は文化。こんにちの日本語のポップスやアニメソングなどが海外でそのまま歌われるような近況を鑑みますと、純然たる技術基盤として超強力な米欧発プログラミング言語勢と存在意義を争うこともなく、日本語の文化として海外でも日本語プログラミング言語の愛される日が来るのやもしれません。

1. 演算子を被演算子の中間に記述する中置記法 1 + 2、前に記述する前置記法（ポーランド記法）+ 1 2、後に記述する後置記法（逆ポーランド記法）1 2 +がある。日本語は１と ２を 足す。 ↩