基礎理論② アルゴリズム・データ構造

アルゴリズムとは

アルゴリズムとは、問題を解決するための手順やルールのことです。「何を、どの順番で行うか」を整理して表します。効率の良いアルゴリズムほど、短い時間で目的を達成できます。

試験でこう出る：効率性（計算量）に関する問題が出ますが、ITパスポートでは基本的な理解が問われるレベルです。「決まった手順で解決するもの」という定義を押さえればOK。

小学生でもわかる説明：料理のレシピみたいに、やることの順番を決めた「やり方メモ」です。

フローチャートはアルゴリズムを図で表したものです。丸は開始・終了、四角は処理、ひし形は判定など、ルール化された記号を使います。処理の流れが視覚的に理解でき、間違いを見つけやすくなります。

試験でこう出る：記号の意味（ひし形＝判定、四角＝処理）が頻出。矢印の流れから「結果の予測」をする問題も出ます。

小学生でもわかる説明：することの流れを矢印を使って分かりやすく表す図です。

データ構造とは、データを効率よく扱うための整理方法です。代表例が配列です。配列は同じ種類のデータを順番に並べ、番号（インデックス）で管理します。データへのアクセスが速く、検索や変更が簡単です。

試験でこう出る：配列の特徴（同じ型のデータを連続して格納）と「番号でアクセス」がポイントです。

小学生でもわかる説明：ものを番号順に並べて入れる箱の行列みたいなものです。

キューは先に入れたデータが先に出てくるFIFO（First In First Out）の構造です。スーパーのレジの列のように、順番に処理していきます。

試験でこう出る：FIFOというキーワードがそのまま選択肢に登場します。キュー＝列というイメージが大事です。

小学生でもわかる説明：順番どおりに前から出てくる、ならんで待つ列です。

スタックは後から入れたデータが先に出てくるLIFO（Last In First Out）の構造です。積み重ねた本の山の一番上から取るイメージです。

試験でこう出る：LIFO＝スタックと必ずセットで覚えること。キューとの違いを問われます。

小学生でもわかる説明：せんべいの箱の上にどんどん重ねて、一番上から取っていく感じです。

データの順序を並べ替える操作がソートです。代表的なものにバブルソート（隣り合うデータを比べて並び替え）、選択ソート、クイックソートなどがあります。ITパスポートでは概念理解が中心です。

試験でこう出る：バブルソートの特徴が出題されやすい。「隣り合うデータを比較しながら並べ替える」が正解キーワード。

小学生でもわかる説明：数字を小さい順にならべ直したりすることです。

探索は、データの中から目的のものを探すしくみです。代表例に線形探索（最初から順に探す）、二分探索（真ん中から探す）があり、データの並び方によって効率が変わります。

試験でこう出る：二分探索は「整列されたデータ」が条件。試験では前提条件の有無を見抜く必要があります。

小学生でもわかる説明：たくさんの中からほしいものを探す方法です。