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AIとITのススメ

探すってすごい!探し方の工夫とアルゴリズム〜IT基礎学習(その2)

前回は辞書で言葉を探すときにページを半分ずつに分けて探す方法(二分探索)を学びましたね。
この「探し方の工夫」こそがアルゴリズムなのです。

今日は「アルゴリズムって何?」「なぜ大事なの?」を、楽しいゲームを通して体験してみましょう!

アルゴリズムとは?

アルゴリズムとは、シンプルに言うと「やり方の手順」のことです。
私たちの日常生活にもアルゴリズムはたくさんあります:

  • 料理のレシピ → おいしく作るための決まった手順
  • ゲームの攻略法 →効率よくクリアするための手順
  • スマホの操作方法 → アプリを使うための手順

コンピューターの世界では、決まった手順で正しく・速く目的を達成する方法をアルゴリズムと呼んでいます。

実例:数字当てゲームで学ぶ「探索アルゴリズム」

それでは、楽しいゲームを通してアルゴリズムの威力を実感してみましょう!

  • ゲーム内容:「1から100までの数字の中で、相手が思った数字を当てるゲーム」

ゲームのルール

  1. 相手が1〜100の中で好きな数字を頭の中で思い浮かべる(例:37)
  2. あなたは質問を繰り返して、その数字を当てる
  3. 質問は「その数字は○○より大きいですか?」の形で、Yes/Noで答えてもらう

さあ、どんな作戦で数字を当てますか?

普通のやり方(線形探索)

「1ですか?」「2ですか?」「3ですか?」…と、1つずつ順番に聞いていく方法です。
もし相手の数字が「37」だったら、37番目でようやく当たることになります。運が悪ければ100回も質問しなければなりません。
確実ですが、かなり時間がかかりそうですね…

工夫したやり方(二分探索)

前回学んだ「半分に分けて絞り込む方法」で探してみましょう!

実際のゲームの流れ(相手の数字 = 37の場合)

  1. 「その数字は50より大きいですか?」 → No(大きくない)
    → 探す範囲:1〜50に絞れました!
  2. 「その数字は25より大きいですか?」 → Yes(大きい)
    → 探す範囲:26〜50に絞れました!
  3. 「その数字は38より大きいですか?」 → No(大きくない)
    → 探す範囲:26〜38に絞れました!
  4. 「その数字は32より大きいですか?」 → Yes(大きい)
    → 探す範囲:33〜38に絞れました!
  5. 「その数字は35より大きいですか?」 → Yes(大きい)
    → 探す範囲:36〜38に絞れました!
  6. 「その数字は37より大きいですか?」 → No(大きくない)
    → 残る数字は36か37だけ!
  7. 「36ですか?」 → No
    「それじゃあ37ですね!」 → Yes!

なんと、たった7回の質問で当てることができました!

驚きの効率の違いを比較してみよう

同じ「数字を当てる」という作業でも、やり方を変えるだけで100回必要だった作業がたった7回で終わるのです!
これがアルゴリズムの威力です。

探索方法 質問回数(最大) 説明
1つずつ聞く(線形探索) 100回 運が悪いと100回必要
半分ずつ絞る(二分探索) 約7回 必ず7回以内で終わる

なぜアルゴリズムが大事なの?

日常生活で考えてみてください:

  • もしゲームのロード時間が10倍長かったらどうでしょう?
  • もしGoogle検索の結果が出るのに1分かかっていたらどうでしょう?
  • もしLINEのメッセージ送信に30秒かかっていたらどうでしょう?

きっと使うのが嫌になってしまいますよね。
コンピューターの世界では「速さ」がとても大事です。そして、その「速さ」を生み出すのがアルゴリズムの工夫なのです。

あなたが普段使っているスマートフォンやアプリが快適に動くのも、背景で様々な優秀なアルゴリズムが活躍しているからなんですね。

身近なところにもアルゴリズムが!

実は、私たちの周りにはたくさんのアルゴリズムが隠れています:

  • スマホの連絡先検索 → 名前を入力すると瞬時に該当する人が表示される
  • 地図アプリのルート検索 → 最短時間や最短距離のルートを計算してくれる
  • 音楽アプリのレコメンド → あなたの好みに合った曲を提案してくれる
  • ECサイトの商品検索 → 何万点もの商品から目的のものを素早く見つけられる

どれも、効率的なアルゴリズムがあるからこそ実現できている便利な機能なのです。

まとめ

今日学んだことをまとめてみましょう:

  • アルゴリズム = 効率よく目的を達成する手順
  • 二分探索で探す回数を劇的に減らせる(100回 → 7回)
  • 整理(データ構造)+ 探し方の工夫(アルゴリズム)でコンピューターは速く動く
  • 私たちの身の回りにもアルゴリズムがいっぱい

アルゴリズムは決して難しいものではありません。「どうやったらもっと効率よくできるかな?」と考える、その工夫そのものがアルゴリズムなのです。

次回予告

次回は「順番って大事?並べ替えアルゴリズムの不思議」で、データを並べ替える(ソート)ことで探しやすくなる仕組みと面白さを紹介します。

トランプのカードを整理する方法から、コンピューターが使っている高速な並べ替え技術まで、楽しく学んでいきましょう!

お楽しみに!

情報教材記事提供:@koshian

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