2 アルゴリズムとデータ構造

現在，諸君はC言語の文法の勉強をしている．実際プログラムの勉強は，文法の勉強だけ では全く不十分である．そのため，この講義では文法の学習が済むと，「アルゴリズムと データ構造」の学習を進める．アルゴリズムとは問題を解く手順のことである．コンピュー タープログラムでは，入力データから目的のデータを作成する手順を言う．プログラマー はアルゴリズムを考え，それをプログラミング言語で表現しなくてはならない．アルゴリ ズムが大事であることは，万人が認めるところである．これは，コンピュータープログラム のみならず，数学や電気の問題を解く場合も同じである．科学の問題を解く場合は手 順が重要で，それが分かれば，問題が解けたのも同様である．

一方，データ構造となると，少し様子が異なってくる．数学や電気の問題のデータ構造と なると，想像がつかない．科学の問題では，データ構造は重要視されないので，それも仕 方ないことである．データ構造を気にするのは，なんと言ってもビジネスの分野である． たとえば，私の場合，成績処理のデータ構造を考えなくてはならない．それには，年度と 学年，学籍番号，学生氏名，教科名，試験名，点数，レポート提出状況，出欠などのデー タを分かり易くまとめなくてはならない．実際には図1に示すExcelの表 を使っている．これがデータ構造である．この例のように，データのまとめ方を データ構造という．

図 1: 成績のExcelファイル．

プログラムを作成する場合，そのアルゴリズムとデータ構造を考えなくてはならない．プ ログラムの性能は，アルゴリズムの善し悪しでが決まる--ことはすぐに理解できる．し かし，データ構造については，無頓着になってしまいがちである．先の成績処理のよ うに単純な問題であれば，誰でも同じようなデータ構造を考え，大した問題は生じない．し かし，複雑なデータの場合には，いろいろなデータ構造が考えられる．大企業 の顧客データなどがそれに当たる．住所や氏名，年齢，何時，どこで，購入した商品のデー タがある．これらに加えて，アンケートに答えていれば，それこそ数十の項目で，数百万 人分のデータがあることも容易に想像できる．このデータをまとめ方，すなわち構造は重 要で，その後の処理の方法にも大きく影響する．データ構造に従ったイメージが プログラマーの頭の中にインプットされる．そのため，アルゴリズムも大体決まってしま うのである．データ構造が処理のアルゴリズムを決めてしまうことがあるのだ!

データ構造が悪いと，効率の悪いプログラムになってしまう．たとえば，ファイル に100個の整数が書かれており，その合計を求めるプログラムでは配列を使うべきであろ う．変数を使ったプログラムでは，効率が悪くなるのはすぐに分かるであろう．

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著者: 山本昌志