アルゴリズムの勉強法!初心者向けに基本ステップやツールを解説

アルゴリズムの特徴とは?

アルゴリズムとは、簡単に言うと「計算方法やある問題を解決するための手順」のこと。コンピューターでは、ある処理を行うときにプログラムに記載されている命令の組み合わせ(手順)が確立されています。これをアルゴリズムと呼びます。

アルゴリズムを勉強するメリット

基本構造で複雑な処理を表現できる

アルゴリズムは、基本構造をおさえれば実用的なプログラムを構築できるようになります。基本構造としてあるのが、ひとつの処理の次に別の処理が行われる「順次処理」、条件によって処理が分かれる「分岐処理」、条件に達するまで繰り返し行われる「反復処理」があります。

処理時間を短縮できる

処理の手順を変えることで、処理時間を短縮できる可能性があります。もちろん、その反対で処理時間が長くなってしまうこともありますが、処理時間の短縮を追求することもできるわけです。

プログラミングを効率的にできる

どんなプログラミング言語を使っても、ある課題を解決するためのアルゴリズムの構築が必要です。そのためアルゴリズムについて勉強してマスターしていれば、効率的なプログラミングができるようになるのです。

質の高いコードを書けるようになる

アルゴリズムはプログラミングの基礎となるもの。そのため、アルゴリズムを学習し、それを理解してコードを書くと、クオリティの高いコードを書けるようになっていきます。そしてシステムのパフォーマンス向上にもつながります。

コードについて評価できるようになる

「良いコード」は、処理時間が短く、効率的で、汎用性が高いコード。アルゴリズムを理解して、このような条件を満たすコードを書けるようになっていくでしょう。そして、コードの良し悪しを評価できるようになっていきます。

アルゴリズムを勉強するのに適したタイミングは?

アルゴリズムを学習しても複雑なため、初心者の段階では理解が難しいのが実情でしょう。そこでアルゴリズムを学ぶのに最適なタイミングは、プログラミングの記述ができるようになった頃。初級レベルから中級レベルにレベルアップする段階に勉強すると、より理解しやすくなるでしょう。

アルゴリズムの種類

探索アルゴリズム

探索アルゴリズムとは、大量のデータから探し出したいデータを見つけ出す際に使うもの。条件にあったデータを探しだし、効率的に検索することができます。

ソートアルゴリズム/並び替え

大量のデータを処理するときに便利なのが、ソート(並べ替え)機能です。そして、データの並び替えを行うのがソートアルゴリズムです。

暗号化アルゴリズム

セキュリティ面を考慮してデータを暗号化するときに使えるのが、暗号化アルゴリズムです。公開鍵暗号方式と共通鍵暗号方式の2つに大別できます。

初心者向け!アルゴリズムの学習ステップ

アルゴリズムの構造やルールをインプットする

最初にアルゴリズムの考え方や構造、ルールについて学んでいくのがおすすめ。参考書や学習サイトを使って、アルゴリズムの具体的な処理について理解していくところから始めましょう。

実際にプログラミングを作成してみる

アルゴリズムの考えを学びながら、プログラミングに活かすのなら、実際にプログラミングを作成しましょう。目的とするプログラミングの処理に必要なアルゴリズムのパターンなどを考えていくと、自然とアルゴリズムの考え方が自分の中に身についていくはずです。

初心者向け!アルゴリズムの学習ツール

書籍

まずはおすすめの書籍についてご紹介しましょう。気軽に読み進められる入門編の書籍5冊はこちらです。

おすすめ入門書籍①アルゴリズムを、はじめよう

プログラマーが最低限知っておくべきアルゴリズムの内容だけを凝縮してわかりやすく紹介しています。アルゴリズムをゼロから学びたい人におすすめの1冊です。
https://www.amazon.co.jp/%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%B4%E3%83%AA%E3%82%BA%E3%83%A0%E3%82%92%E3%80%81%E3%81%AF%E3%81%98%E3%82%81%E3%82%88%E3%81%86-%E4%BC%8A%E8%97%A4-%E9%9D%99%E9%A6%99/dp/4844332015

おすすめ入門書籍②アルゴリズムがわかる図鑑

小学生高学年から社会人まで、初心者の方がアルゴリズムについて理解できるための図鑑タイプの本です。実際にパソコンで手を動かしながら、理解を深めていけます。
https://www.amazon.co.jp/%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%B4%E3%83%AA%E3%82%BA%E3%83%A0%E3%81%8C%E3%82%8F%E3%81%8B%E3%82%8B%E5%9B%B3%E9%91%91-%E3%81%BE%E3%81%AA%E3%81%B3%E3%81%AE%E3%81%9A%E3%81%8B%E3%82%93-%E6%9D%BE%E6%B5%A6-%E5%81%A5%E4%B8%80%E9%83%8E/dp/4297125536/ref=sr_1_16?__mk_ja_JP=%E3%82%AB%E3%82%BF%E3%82%AB%E3%83%8A&crid=WECMKVQP7WVE&keywords=%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%B4%E3%83%AA%E3%82%BA%E3%83%A0+%E5%85%A5%E9%96%80&qid=1662010085&s=books&sprefix=%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%B4%E3%83%AA%E3%82%BA%E3%83%A0+%E5%85%A5%E9%96%80%2Cstripbooks%2C130&sr=1-16

おすすめ入門書籍③図解! アルゴリズムのツボとコツがゼッタイにわかる本

イラストと図をふんだんに使いながら、アルゴリズムの基本をわかりやすく説明しているのがこちらの本。アルゴリズム初心者やプログラミングについて学びはじめたばかりの人におすすめ。
https://www.amazon.co.jp/%E5%9B%B3%E8%A7%A3-%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%B4%E3%83%AA%E3%82%BA%E3%83%A0%E3%81%AE%E3%83%84%E3%83%9C%E3%81%A8%E3%82%B3%E3%83%84%E3%81%8C%E3%82%BC%E3%83%83%E3%82%BF%E3%82%A4%E3%81%AB%E3%82%8F%E3%81%8B%E3%82%8B%E6%9C%AC-%E4%B8%AD%E7%94%B0%E4%BA%A8/dp/4798065056/ref=sr_1_10?__mk_ja_JP=%E3%82%AB%E3%82%BF%E3%82%AB%E3%83%8A&crid=WECMKVQP7WVE&keywords=%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%B4%E3%83%AA%E3%82%BA%E3%83%A0+%E5%85%A5%E9%96%80&qid=1662010085&s=books&sprefix=%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%B4%E3%83%AA%E3%82%BA%E3%83%A0+%E5%85%A5%E9%96%80%2Cstripbooks%2C130&sr=1-10

おすすめ入門書籍④問題解決力を鍛える!アルゴリズムとデータ構造

2万部を突破し、「 ITエンジニア本大賞2021 特別賞」を受賞した本です。「アルゴリズムを自分の道具としたい」という読者に向けて、幅広く解説しています。
https://www.amazon.co.jp/%E5%95%8F%E9%A1%8C%E8%A7%A3%E6%B1%BA%E5%8A%9B%E3%82%92%E9%8D%9B%E3%81%88%E3%82%8B-%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%B4%E3%83%AA%E3%82%BA%E3%83%A0%E3%81%A8%E3%83%87%E3%83%BC%E3%82%BF%E6%A7%8B%E9%80%A0-KS%E6%83%85%E5%A0%B1%E7%A7%91%E5%AD%A6%E5%B0%82%E9%96%80%E6%9B%B8-%E5%A4%A7%E6%A7%BB-%E5%85%BC%E8%B3%87/dp/4065128447/ref=d_pd_vtp_sccl_2_13/358-7801089-7283856?pd_rd_w=N1JyU&content-id=amzn1.sym.cbb45385-7b99-44b7-a528-bff5ddaa153d&pf_rd_p=cbb45385-7b99-44b7-a528-bff5ddaa153d&pf_rd_r=5WYC3R0A7MRNY681NYSP&pd_rd_wg=W6xON&pd_rd_r=5940b074-19ab-4aad-9246-ebcd7ef3fffe&pd_rd_i=4065128447&psc=1

おすすめ入門書籍⑤問題解決のための「アルゴリズム×数学」が基礎からしっかり身につく本

アルゴリズムの理解には、数学的な考え方が必要となります。そんなアルゴリズムと数学的考察について丁寧に解説している1冊。例題と演習問題が200問もあり、学習内容を確認しながら読み進められます。
https://www.amazon.co.jp/%E5%95%8F%E9%A1%8C%E8%A7%A3%E6%B1%BA%E3%81%AE%E3%81%9F%E3%82%81%E3%81%AE%E3%80%8C%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%82%B4%E3%83%AA%E3%82%BA%E3%83%A0%C3%97%E6%95%B0%E5%AD%A6%E3%80%8D%E3%81%8C%E5%9F%BA%E7%A4%8E%E3%81%8B%E3%82%89%E3%81%97%E3%81%A3%E3%81%8B%E3%82%8A%E8%BA%AB%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%8F%E6%9C%AC-%E7%B1%B3%E7%94%B0-%E5%84%AA%E5%B3%BB/dp/4297125218/ref=d_pd_vtp_sccl_2_1/358-7801089-7283856?pd_rd_w=N1JyU&content-id=amzn1.sym.cbb45385-7b99-44b7-a528-bff5ddaa153d&pf_rd_p=cbb45385-7b99-44b7-a528-bff5ddaa153d&pf_rd_r=5WYC3R0A7MRNY681NYSP&pd_rd_wg=W6xON&pd_rd_r=5940b074-19ab-4aad-9246-ebcd7ef3fffe&pd_rd_i=4297125218&psc=1

Webサイト

アルゴリズムについて学べるおすすめのWebサイトもたくさんあります。書籍をじっくり読むのが苦手な方は、動画を使ったWebサイトなどで視覚的にわかりやすくなるでしょう。

おすすめWebサイト①一週間で身につくアルゴリズムとデータ構造

プログラミングの基本スキルを身につけた人に向けて、アルゴリズムとデータ構造について説明しているWebサイトです。プログラミングを始めたばかりの方や、これから学習する人も利用できます。
http://sevendays-study.com/algorithm/

おすすめWebサイト②アルゴリズム入門

アルゴリズムに関して体系的に説明しており、基礎からきちんと学ぶことができるのが、こちらのサイトです。初心者にもわかりやすい解説で、練習問題もあります。
http://programmer.main.jp/algorithm/algorithm02.html

おすすめWebサイト③アルゴロジック

ロボットを動かして、ゴールに効率よく到着できるようにプログラミングを行っていけるサイトです。ゲーム感覚でアルゴリズムを学んでいける楽しい学習サイトのひとつです。ゲーム好きな初心者にピッタリです。
https://algo.jeita.or.jp/

おすすめWebサイト④paiza アルゴリズム入門コース

動画を中心にアルゴリズムについて学習できるサイトがこちら。完全無料で学べるコースと、有料会員向けのコンテンツがわかれています。
https://paiza.jp/works/algorithm/primer

おすすめWebサイト⑤VISUALGO

シンガポール国立大学の教授が開発した学習サイトです。アルゴリズムの基本からデータ構造まで幅広く理解できます。
https://visualgo.net/en

アルゴリズムの勉強の成果を試す、資格試験!

アルゴリズムについて勉強したら、その理解を確認するために資格試験を受けてはどうでしょう。アルゴリズムを試験範囲に含むさまざまな資格試験をご紹介します。

基本情報者試験

システムエンジニア、プログラマーなど、ITエンジニアなら誰もが理解しておくべき基本的な知識について問われるのが基本情報者試験です。コンピューターやシステムが動作する仕組みから、データベース、ネットワーク、アルゴリズムなどの幅広い知識について出題されます。

応用情報技術者試験

基本情報者試験の上位にあたる試験が、応用情報技術者試験です。こちらの内容にもアルゴリズムの学習が必要です。またシステム開発などの高度な知識について問われる試験内容なので、まずは基本情報者試験を取得してからこちらの資格取得を目指すといいでしょう。

AtCoder アルゴリズム実技検定

プログラミングスキルの可視化を目指して始まった資格試験がこちら。出題文に書かれたとおりにプログラミングを実装できるかが試験になっており、当然ながらアルゴリズムの知識も求められます。
参考) https://career.levtech.jp/guide/knowhow/article/553/

アルゴリズムの勉強はプログラミングに必要なステップ

効率的で質の良いプログラミングには、アルゴリズムの理解が欠かせません。そのためプログラミングの技術を磨いていきたい方にとって、アルゴリズムの学習は必要不可欠なステップになります。ぜひここで紹介した書籍や学習サイトなどを利用して、アルゴリズムについて学び、プログラミングのスキルの向上を目指してはいかがでしょうか?

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