第1回：プログラムとアルゴリズムの基本¶

プログラミングの3ステップ¶

プログラミングは以下の3つのステップで構成される。

flowchart LR
    A[要求\n問題文] -->|ステップ1-2\nアルゴリズム\n思考| B[抽象的な処理\nフローチャート]
    B -->|ステップ2-3\nコーディング\n実装| C[具体的な処理\nPython/Cのコード]

要求を理解する: 何をしたいのかを明確にする
説明できるレベルまで整理する: 手順をフローチャートなどで表現する
コンピュータにわかる言語へ翻訳する: 整理した手順をPythonなどで記述する

アルゴリズムの3つの基本構造¶

すべてのアルゴリズムは、以下の3つの構造の組み合わせで表現できる。

順次：上から順に実行¶

flowchart TD
    A[処理1] --> B[処理2] --> C[処理3]

分岐：条件によって処理を変える（if）¶

flowchart TD
    A{条件} -->|True| B[処理A]
    A -->|False| C[処理B]

反復：同じ処理を繰り返す（for / while）¶

flowchart TD
    A{条件} -->|True| B[処理]
    B --> A
    A -->|False| C[次の処理]

Pythonでの対応

順次：文を上から順番に書く
分岐：if / else
反復：for / while

アルゴリズムの例：合格判定¶

要求: 学生全員の点数を見て、合格か不合格かを判定する。

フローチャート¶

flowchart TD
    A([開始]) --> B[点数リストを用意]
    B --> C[リストから点数を1つ取り出す]
    C --> D{60点以上?}
    D -->|Yes| E[合格]
    D -->|No| F[不合格]
    E --> G{次はある?}
    F --> G
    G -->|Yes| C
    G -->|No| H([終了])

Pythonコード¶

students = [75, 42, 88, 55, 90]
for student in students:
    if student >= 60:
        print("合格")
    else:
        print("不合格")

実行結果：

合格
不合格
合格
不合格
合格

フローチャートとコードの対応

反復（「次はある?」→「リストから点数を1つ取り出す」に戻るループ）→ for student in students
条件分岐（「60点以上?」）→ if student >= 60 / else
順次（「合格」「不合格」の出力）→ print() が上から順に実行される

なぜPythonで学ぶのか¶

読みやすく記法がシンプル: 初学者でも理解しやすい
汎用性が高い: Web開発、データ分析、AIなど幅広い分野で使われる
初学者に人気: 世界的にプログラミング教育で広く採用されている

Python vs C言語の比較¶

# Python
a = 1
b = 3
print(a + b)

// C言語
int a = 1;
int b = 3;
printf("%d", (a+b));

Pythonは型宣言が不要で、セミコロンも不要であり、記述量が少ない。

Spyderの利用¶

演習室のPython環境はSpyderを用いる。

主なPythonの開発環境¶

環境	説明
Python直接利用	コマンドラインからPythonを直接実行する
Spyder	科学計算向けのIDE。Anacondaに同梱
Jupyter Lab	ノートブック形式の対話的な開発環境
PyCharm	高機能なPython専用IDE

Anacondaのインストール（自宅用）¶

自宅で環境を構築する場合は、Anacondaをインストールする。演習室では不要である。

anaconda.com/download からダウンロードする
インストーラの指示に従いインストールする
インストール完了時に「Clear the package cache upon completion」をチェックすることを推奨

Spyderの起動¶

Windowsスタートメニュー → すべてのアプリ → Spyder を選択する
または、検索バーで「Spyder」と入力して起動する

Spyderの日本語設定¶

Spyderを日本語表示にするには、以下の手順で設定する。

メニューから Tools → Preferences を開く
Application → Advanced settings を選択する
Language を 日本語 に変更する

Pythonの対話モードでの利用¶

Spyderのコンソール右下に表示される In [1]: がプロンプトである。これはPythonが命令を待っている状態を示す記号である。

プロンプトに式や命令を入力してEnterを押すと、すぐに結果が表示される。

In [1]: 1 + 2
Out[1]: 3

In [2]: print("Hello")
Hello

Spyderの使い方¶

メニューの ヘルプ → ツアーを表示 で、Spyderの基本操作を確認できる。

Spyderの基本操作

左側のエディタにプログラムを記述し、F5キーまたは実行ボタンで実行する
右下のコンソールに実行結果が表示される
右上にはヘルプや変数エクスプローラが表示される