【入門】アルゴリズムとは？初学者向けにわかりやすく解説
はじめに
「アルゴリズム」という言葉を聞くと、難しそう…と感じる方も多いと思います。
でも、実は私たちの日常生活でもアルゴリズムは使われています。
この記事では、初学者向けにアルゴリズムの意味や種類を、シンプルに解説します。
アルゴリズムとは？
アルゴリズム（Algorithm）とは、問題を解決するための手順や方法のことです。
コンピュータにとっては「何を」「どの順番で」「どうやって」行うかを決めた設計図のようなものです。
- プログラム = アルゴリズムをコードとして表現したもの
- 良いアルゴリズム = より速く・正確に・効率よく問題を解ける手順
日常での例え
料理のレシピを思い浮かべてみてください。
- 材料をそろえる
- 手順に沿って調理する
- 盛り付ける
これがそのままアルゴリズムです。
手順を変えれば、時間や出来上がりの質も変わります。
簡単な例：最大値を探す
「配列の中から一番大きい数字を見つける」アルゴリズムの例です。
- 最初の数字を「最大値」と仮定する
- 次の数字と比べ、大きければ最大値を更新する
- 最後まで繰り返す
- 最大値を返す
この手順をコード化すれば、プログラムとして動きます。
アルゴリズムの種類（ざっくり）
アルゴリズムにはいろいろな種類があります。
-
探索アルゴリズム：データの中から目的のものを探す
例）線形探索、二分探索 -
ソートアルゴリズム：データを並べ替える
例）バブルソート、クイックソート -
最適化アルゴリズム：最も効率の良い解を探す
例）経路探索（Dijkstra法） -
暗号アルゴリズム：データを安全にやり取りする
例）AES、RSA
アルゴリズムの種類説明（一部抜粋）
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線形探索
リストの最初の要素から順に、探している要素かどうかを一つずつ確認していきます。
探している要素が見つかったら、その場所（インデックス）を返して探索を終了します。
リストの最後まで確認しても見つからなかった場合、その要素はリストに存在しないと判断します。 -
二分探索
まず、リストの中央の要素を確認します。
その中央の要素と、探している要素を比較します。
探している要素が中央の要素と一致した場合、探索は終了です。
探している要素が中央の要素より小さい場合、目的の要素はリストの左半分にあると判断し、右半分は探索対象から除外します。
探している要素が中央の要素より大きい場合、目的の要素はリストの右半分にあると判断し、左半分は探索対象から除外します。
残った半分の中から、再び中央の要素を比較するという手順を、目的の要素が見つかるまで繰り返します。 -
バブルソート
リストの先頭から隣り合う2つの要素を比較します。
もし、前の要素が後ろの要素より大きければ、それらを交換します。
これをリストの最後まで繰り返すと、一番大きな要素がリストの一番後ろに移動します。これを「1回のパス」と呼びます。
次に、最後の要素を除いたリストに対して、同じ手順を繰り返します。
なぜアルゴリズムが重要なのか
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処理速度が変わる
同じ問題でも、手順次第で何倍も速くなる -
資源の節約
CPUやメモリの無駄を減らせる -
応用範囲が広い
検索エンジン、地図アプリ、ECサイトなど、ほぼ全てのITサービスで利用されている
まとめ
- アルゴリズム = 問題を解決するための手順
- 良いアルゴリズムは「速く・正確に・効率よく」動く
- プログラムはアルゴリズムをコンピュータに伝える作業
これからプログラミングを学ぶ方は、コードだけでなく「手順」を意識してみると、より理解が深まります。