プログラムを分割するコツがわかる練習問題|アルゴリズムとプログラミング問題を解くコツ


2022-11-28 更新
info2022 年 11 月

科目 B 問題の新しい擬似言語に合わせて、プログラムを変更しました。
なお、本記事では過去問題を一部改変しています。

この連載では、基本情報技術者試験で、多くの受験者が苦手意識を持っている科目 B 試験 アルゴリズムとプログラミング分野の「アルゴリズム穴埋め問題」に的を絞って、正解を見出すポイントを詳しく説明します。

苦手を克服するには、短いプログラムを何度も練習して、穴埋めに慣れることが重要です。

そのために、実際の試験問題の一部をアレンジした練習問題を作りました。 とても短い問題ですので、気軽に取り組んでください。

練習問題

swipeプログラムは横スクロールできます

問 4 「タブ文字を展開するプログラム」(平成 18 年度 秋期 午後)を一部改変

 手続 TabSpc は、タブ文字を展開するプログラムである。

  1. TabSpc は、引数で指定された文字型配列 Src[] を先頭から調べ、 Src[] 中のすべてのタブ文字をそれぞれ一つ以上の間隔文字(スペース)に変換して、引数で指定された文字型配列 Dst[] に格納する。
  2. 文字型配列の各要素には、文字を 1 文字ずつ順に格納し、最後の文字の次の要素にはシステム定数である EOS を格納する。 なお、配列の添字は 1 から始まり、添字の値を文字位置と呼ぶ。
  3. Src[] 中にタブ文字が出現した場合、次の文字が最も近い右のタブ位置に格納されるように、タブ文字を一つ以上の間隔文字に置換して、 Dst[] (要素数は十分に大きいとする)に格納する。 ここで、タブ位置とは、整数型の引数 TabGap で渡されるタブ間隔(≧ 2)を用いて、次の式で計算される文字位置である。
    タブ位置 = タブ間隔 × n + 1 ( n は 1 以上の整数)
  4. タブ間隔が 4 のときの実行例を図に示す。 “j” を Dst[] のタブ位置である文字位置 13 ( = 4 × 3 + 1 )に格納したのでは、タブ文字が間隔文字に置き換わらないので、最も近い右のタブ位置である文字位置 17 ( = 4 × 4 + 1 )に格納する。
図 タブ間隔が 4 のときの TabSpc の実行例

swipeアルゴリズムは横スクロールできます

[プログラム]

◯TabSpc(文字型の配列: Src, 文字型の配列: Dst, 整数型: TabGap)
  整数型: Sidx, Didx, N, TabPos
  Sidx ← 1
  Didx ← 1

  while (Src[Sidx] が EOS とは等しくない) /* EOS: 文字列の終わりを表すシステム定数 */
    if (Src[Sidx] が TAB と等しい)        /* TAB: タブ文字を表すシステム定数 */
      N ← ( a ) ÷ TabGap
      TabPos ← TabGap × N + 1
      while (Didx が TabPos より小さい)
        Dst[Didx] ← SPC                 /* SPC: 間隔文字を表すシステム定数 */
        b
      endwhile
    else
      c
      Didx ← Didx + 1
    endif

    Sidx ← Sidx + 1
  endwhile

  Dst[Didx] ← EOS

設問

プログラム中のに入れる正しい答えを、解答群の中から選べ。

a に関する解答群

Didx + 1
Didx – 1
Didx + TabGap + 1
Didx + TabGap – 1

b 、 c に関する解答群

Didx ← Didx + 1
Dst[Didx] ← Src[Sidx]
Dst[Didx + 1] ← Src[Sidx]
Dst[Didx] ← Src[Sidx + 1]

ポイント1: プログラムを区切って見る

私の講師経験上、「アルゴリズムが苦手です!」という受講者の多くは、プログラム全体を一気に見て理解しようとします。 それでは、なかなか理解できなくて当然です。

プログラムというものは、全体をいくつかの部分に区切って見るものだからです。 「そんなこと言われても、どうやって区切ったらよいかわかりません!」だと思いますので、区切り方をアドバイスしましょう。

 

プログラムの処理の流れの種類は、
順次(まっすぐ進む)
分岐(条件に応じて選択する)
反復(条件に応じて繰り返す)
の 3 つです。

擬似言語では、何も指定しなければ順次になり、 if と endif で囲めば分岐になり、 while と endwhile で囲めば反復になります。 これらの表記に注目すれば、機械的に区切れるはずです。

プログラムを区切った例を下図に示します。

図 プログラムを「順次」「分岐」「反復」で区切った例
◯TabSpc(文字型の配列: Src, 文字型の配列: Dst, 整数型: TabGap)順次
  整数型: Sidx, Didx, N, TabPos
  Sidx ← 1
  Didx ← 1
while (Src[Sidx] が EOS とは等しくない) /* EOS: 文字列の終わりを表すシステム定数 */反復 endwhile
Dst[Didx] ← EOS順次 if (Src[Sidx] が TAB と等しい) /* TAB: タブ文字を表すシステム定数 */分岐 N ← ( a ) ÷ TabGap TabPos ← TabGap × N + 1 while (Didx が TabPos より小さい) Dst[Didx] ← SPC /* SPC: 間隔文字を表すシステム定数 */ b endwhile else c Didx ← Didx + 1 endif Sidx ← Sidx + 1

プログラムを区切ったことで、空欄 a 、空欄 b 、空欄 c があるのが、分岐の部分だとわかります。 それがわかったら(ここが大事です!)、プログラム全体ではなく、分岐の部分だけを見てください。

この分岐は、どのような条件で分岐するのでしょう。

Src[Sidx] が TAB と等しい

という条件が真なら空欄 a と空欄 b がある上側の処理を行い、そうでないなら空欄 c がある下側の処理を行います。 これもプログラムの区切りです。 これらの区切りごとに、プログラムを見てください。

ポイント2: わかりやすい部分を先に穴埋めする

空欄の穴埋めは、わかりやすい部分から先に行ってください。 分岐の下側にある空欄 c の穴埋めが、わかりやすいでしょう。

ここでは、 Src[Sidx] が TAB と等しい という条件が真でないときの処理なのですから、 Src[] から取り出した文字(タブ文字でない文字)を、そのまま Dst[] に格納する処理です。

したがって、

Dst[Didx] ← Src[Sidx]

が適切であり、選択肢イが正解です。

ポイント3: 選択肢をヒントにして考える

それでは、空欄 a と空欄 b がある分岐の上側の処理を見てみましょう。

ここは、 Src[Sidx] が TAB と等しい という条件が真のときの処理なので、タブ文字を間隔文字に置き換える処理です。

  N ← ( a ) ÷ TabGap
  TabPos ← TabGap × N + 1
  while (Didx が TabPos より小さい)
    Dst[Didx] ← SPC                 /* SPC: 間隔文字を表すシステム定数 */
    b
  endwhile

空欄 a より空欄 b の方がわかりやすそうなので、空欄 b の穴埋めを先に行うことにしましょう。

さて、どのような処理をすればよいのでしょうか?

こういうことは、腕を組んで考えることではありません。 基本情報技術者試験の問題は、すべて多岐選択式です。 したがって、解答群に示された選択肢をヒントにして考えてください。

空欄 b の選択肢を以下に示します。

b 、 c に関する解答群

Didx ← Didx + 1
Dst[Didx] ← Src[Sidx]
Dst[Didx + 1] ← Src[Sidx]
Dst[Didx] ← Src[Sidx + 1]

空欄 b の処理が、

選択肢アだったら?
選択肢イだったら?
選択肢ウだったら?
選択肢エだったら?

と考えると「あっ、そうか!」と気付くでしょう。

空欄 b は、 Dst[Didx] に必要な数だけ SPC (間隔文字)を格納する処理です。 1 つ SPC を格納したら、 Didx に 1 を加えて格納先を 1 つ先に進めます。

したがって、選択肢アの

Didx ← Didx + 1

が正解です。

ポイント4: 具体例を想定し、想定した値で計算する

それでは、最後に残った空欄 a の穴埋めです。

ここは、空欄 a から N( タブ位置の計算式の n )の値を求め、さらに N から TabPos (タブ位置)の値を求める処理です。 これは、かなり難しそうです。

  N ← ( a ) ÷ TabGap
  TabPos ← TabGap × N + 1

こういうときに頼りになるのが、問題に示された具体例です。

問題には、 TabGap(タブ間隔)= 4 としたときの具体例の図が示されていて、そこには、問題に示された

タブ位置 = タブ間隔 × n + 1 ( n は 1 以上の整数)

という計算で得られるタブ位置も示されています。 そして、

“j” を Dst[] のタブ位置である文字位置 13 ( = 4 × 3 + 1 )に格納したのでは、タブ文字が間隔文字に置き換わらないので、最も近い右のタブ位置である文字位置 17 ( = 4 × 4 + 1 )に格納する

という注意書きがあります。 おそらく、この注意書きが答えを見出すポイントなのでしょう。

 

この注意書きに注目して、具体例を想定してみましょう。

Src[] の文字位置 12 にあるタブ文字を展開するときに、 Dst[] のタブ位置が 13 でなく 17 になればよいわけです。

空欄 a の選択肢を見ると、どれも Dst[] の格納先である Didx が含まれています。 想定した場面では、

Didx = 13
TabGap = 4

なので、選択肢ア~エの値は、以下になります。

整数の割り算では、小数点以下がカットされることに注意してください。

a に関する解答群

Didx + 1 = 12 + 1 = 13
Didx = 1 = 12 = 1 = 11
Didx + TabGap + 1 = 12 + 4 + 1 = 17
Didx + TabGap = 1 = 12 + 4 = 1 = 15

この 13, 11, 17, 15 をプログラムの空欄 a に入れて、 TabPos を求めると以下になります。

選択肢ア
  N ← (13) ÷ 4 ・・・ N は 3 になる。
  TabPos ← 4 × N + 1 ・・・ TabPos は 13 になる。

選択肢イ
  N ← (11) ÷ 4 ・・・ N は 2 になる。
  TabPos ← 4 × N + 1 ・・・ TabPos は 9 になる。

選択肢ウ
  N ← (17) ÷ 4 ・・・ N は 4 になる。
  TabPos ← 4 × N + 1 ・・・ TabPos は 17 になる。

選択肢エ
  N ← (15) ÷ 4 ・・・ N は 3 になる。
  TabPos ← 4 × N + 1 ・・・ TabPos は 13 になる。

ここでは、 TabPos が 17 になればよいので、選択肢ウが正解です。 やはり、注意書きが答えを見出すポイントでした。

 

解答a - ウ, b - ア, c - イ

「習うより慣れろ」ということわざがあります。 アルゴリズム穴埋め問題の克服に関しては、正にその通りでしょう。

この連載では、これからも短い練習問題を掲載していきますので、穴埋めに慣れることを目指してください。

正解を見出すポイントとして、同じことが示されることもあると思いますが、それは、多くの問題に共通したポイントがあるからです。

それでは、またお会いしましょう!

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