【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）

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

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。