プログラミング教育情報
子ども向けに解説！アルゴリズムとは？意味・定義について
「アルゴリズムって何？」に答えられない……
昨今、子どもの教育ではITやプログラミングの学習が推奨されています。しかし学校の授業だけでは、実用的なIT技術を身につけることは難しいでしょう。知識や技術を定着させるためには、家庭学習や習い事を活用した学習の補強が求められます。
今回は、IT学習の基礎知識でもある「アルゴリズム」についてご紹介します。IT領域にあまり触れたことがない保護者様にとっては、アルゴリズムを子どもに明確に説明することは少し難しいのではないでしょうか。アルゴリズムについて理解を深め、子どもの質問にスムーズに答えられる状態を目指しましょう。
子ども向けにわかりやすく解説！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計算方法です。算法とも呼ばれ、演算の手続きをする際に指示するルール・規則を指します。現代では、主にコンピューターで計算を処理するために用いられる言葉です。
子ども向けにより分かりやすく説明すると、アルゴリズムとは「コンピューターで計算するときの計算方法」です。例えば目の前に数えきれないほど多くのりんごがあったときに、どのように総数を数えるかは人によって違いますよね。
1、2、3……とすべて順番に数える人もいれば、10個のグループを作った後にグループ数を数えるという人もいるでしょう。この例えの中でアルゴリズムとは「りんごを最適に数えるための計算ルール」です。
これもまた一例ですが、コンピューターに「りんごを100個数える人を用意して、何人必要だったのか調べる」というアルゴリズムを与えることで、1人ですべて数えるよりも短時間で計算できます。
もちろん、上記の方法よりも早く数えられる方法もあるでしょう。アルゴリズムは常に研究が続けられている分野であり、物事を高速に処理したり、より精度の高い結果を出したりするために、各IT領域で今も進化をし続けています。
プログラミング学習でアルゴリズムを理解すべき理由
子どもや保護者様がアルゴリズムについて理解することは、プログラミング学習の大きなサポートになります。なぜならアルゴリズムは、プログラミングにおけるさまざまな問題を解決する手段になるからです。
アルゴリズムの設計や選択によって、プログラムの実行速度や内容が変化します。効率的で信頼性の高いアルゴリズムを採用することで、複雑な問題に対して明確な解決方法を提示できたり、プログラム自体のパフォーマンスを向上させたりすることが可能です。
さまざまなアルゴリズムの種類
ここでは、さまざまなアルゴリズムの種類についてご紹介します。子どもが学習過程で触れやすいアルゴリズムは、主に以下の4つです。
- 二分探索法
- 探索アルゴリズム
- ソートアルゴリズム
- 暗号化アルゴリズム
それぞれのアルゴリズムの特徴を学びながら、プログラミング学習・IT学習に生かしていきましょう。
二分探索法（にぶんたんさくほう）
二分探索法とは、データを検索するために用いられるアルゴリズムの一つです。整列（ソート）されたデータの探索範囲を半分に絞り込む動作を繰り返し、効率的に探索を行います。つまり「データを二分（半分）にする作業」を繰り返し、最終的には探索範囲が空になります。
二分探索法では大量のデータの中から高速で特定の要素を見つけられますが、事前に整列されたデータが必要です。リスト化されたデータや配列に対して、特に効果的なアプローチをしてくれます。
探索アルゴリズム
探索アルゴリズムとは、アルゴリズムの中でも特に代表的なものの一つです。先頭に並べられたデータから順番に、条件と照らし合わせながら検索を行います。二分探索法が苦手とする、木構造と呼ばれる階層を持ったデータにも対応しています。
例えば特定の要素がデータ内に存在するかどうかを判断したり、特定の値が配列の中に含まれているかを調べたりする際に効率的な手法です。ただし、先頭から順番に調べるという特徴を持つため、目的の値がデータの最後のほうに存在していた場合、回答に辿りつくまでに手間を必要とします。
ソートアルゴリズム
ソートアルゴリズムとは、探索アルゴリズムと同様に代表的なアルゴリズムの一つです。大量のデータを見やすく並べたり、一定の規則に従って整列させたりするために使われます。
例えば「大きい数から並べる」や「投票された数が多い順番に並べる」などの際に使われるのがソートアルゴリズムです。一般的に、他のアルゴリズムよりも高速に処理することが可能だといわれています。
暗号化アルゴリズム
暗号化アルゴリズムとは、データを保護するために使われるアルゴリズムです。普通のテキストを暗号化されたテキストに変換するプロセスを指します。
暗号化アルゴリズムを活用することでデータの機密性を確保でき、第三者から保護することができます。また不正アクセスや盗聴などのサイバー犯罪からデータを守れたり、データの完全性を保護して改ざんを検知したりすることが可能です。
生活のあちこちに散らばっているアルゴリズムの例
アルゴリズムは物事を進めるための手法・プロセスであるため、身近な生活の中でも発見できます。例えば料理を作るためのレシピや、プラモデルの説明書などもアルゴリズムの一つです。
またインターネットで調べ事をしたときに、検索したキーワードに沿って結果が表示されますよね。有意義な情報や信頼度が高いサイトが上位に表示されるのも、検索エンジンに搭載されたアルゴリズムによるものです。
プログラミングの中でのアルゴリズムは何を指す？
プログラミングにおけるアルゴリズムとは、特定のタスクを実行するための手順や手法です。タスクの手順を細かく分解することで、バグやエラーなどが発生しにくいサイト・サービスづくりにつながります。
アルゴリズムでは、条件によって異なる動作をするように手順を設定できます。例えば「赤いボタンをクリックしたらページAに飛ぶ」「青いボタンをクリックしたらキャラクターがジャンプする」などのように、アルゴリズムを細かく適応させることでさらに豊かな表現ができるでしょう。
小学生がアルゴリズムを学ぶには…？
小学生がアルゴリズムを学ぶ場合は、まず「行動や思考をフローチャート化する」ことから始めることをおすすめします。例えば、カレーやハンバーグなど子どもが好きな料理を作るための手順をフローチャートで可視化していきましょう。
一連の動作を描き終わったら、より細分化できそうな部分をさらに細かく分解していきます。分解された要素の一つひとつがアルゴリズムであり、全体の工程における信頼度を向上させるための要素です。
例えばハンバーグの場合では「野菜を切る・材料を混ぜる・焼く」という全体のプロセスを、できる限り細かくしてみましょう。野菜の切り方や調味料の量り方、焼き方のコツまで分解することで、より詳細なアルゴリズムが完成します。
子どものプログラミング学習なら「プロクラ」
今回は、子どものプログラミング学習やIT教育には欠かせないアルゴリズムについてご紹介しました。
アルゴリズムを始めとするIT用語は、教科書や学習書だけではなかなか頭に入りにくいものです。子どもがIT学習を行うためには、知的好奇心が刺激されワクワクできる環境が求められます。
プロクラは、子どもが大好きなマインクラフトの世界でプログラミングを学べるスクールです。「子どもには楽しみながらIT知識を育んでほしい」と思っている保護者様は、ぜひこの機会に無料体験教室や資料請求から始めてみてくださいね。
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