<< 1.2.4. 木構造
1. 概要
アルゴリズムは、特定の問題を解決するための手順や処理の順序を定義するものであり、情報処理技術者試験において非常に重要なトピックです。アルゴリズムの理解を深めるために、視覚的にその手順を表現する「流れ図（フローチャート）」は欠かせません。流れ図を使用することで、処理の流れを直感的に把握でき、複雑なプロセスを簡潔に表現することができます。
流れ図は、アルゴリズムを図として表現し、端子、処理、定義済み処理、判断、ループ端、データ、線といった記号を使って、処理手順を視覚的に示します。これにより、プログラムを設計する際のミスを減らし、誰でも理解しやすい形で情報を伝えることが可能となります。
2. 詳細説明
流れ図は、アルゴリズムを視覚的に表現するために使用されるツールであり、次のような基本記号を使用します：
- 端子（Terminal）: 流れ図の開始と終了を示す楕円形の記号です。
- 処理（Process）: データの操作や計算などの処理を示す長方形の記号です。
- 定義済み処理（Predefined Process）: サブルーチンや他の場所で定義された処理を示す二重の長方形です。
- 判断（Decision）: 条件分岐を示す菱形の記号で、Yes/NoやTrue/Falseの2つの分岐を持ちます。
- ループ端（Loop Terminal）: ループ処理の開始または終了を示す特別な記号です。
- データ（Data）: データの入力や出力を示す平行四辺形の記号です。
- 線（Line）: 各記号を接続し、処理の流れを示す矢印線です。
図１：主な流れ図記号
例えば、ある数値が偶数か奇数かを判定するアルゴリズムを流れ図で表す場合、次のようになります：
図２：流れ図の例
- 端子（開始）→
- データ（数値の入力）→
- 処理（数値を2で割る）→
- 判断（割り切れるかどうか）→
- Yesの場合：処理（偶数であることを表示）→
- Noの場合：処理（奇数であることを表示）→
- 端子（終了）
このように、流れ図はアルゴリズムの各ステップを明確にし、視覚的に処理の流れを示すことで、プログラムの設計や理解を容易にします。
3. 応用例
3.1. ソフトウェア開発プロセスでの応用
実際のソフトウェア開発では、プログラムを作成する前の設計段階で流れ図を使用します。例えば、ウェブアプリケーションのログイン機能を実装する場合、ユーザー認証のプロセスを流れ図として表現することで、セキュリティ上の考慮点や異常系の処理を漏れなく設計することができます。
大規模なシステム開発では、システム全体を複数のモジュールに分割し、それぞれのモジュールの処理を流れ図で表現することで、開発チーム間のコミュニケーションツールとしても活用されます。また、ソフトウェアのメンテナンス段階では、既存の処理の流れを理解するための資料としても有用です。
3.2. ビジネスプロセスの改善
業務フローの改善やシステム導入時の業務分析においても流れ図は活用されます。例えば、受注から出荷までの業務プロセスを流れ図として可視化することで、承認プロセスの冗長性や情報伝達の非効率性など、業務上の問題点を特定しやすくなります。
また、新しいシステムを導入する際には、現行の業務フローと新システム導入後の業務フローを流れ図で比較することで、変更点を明確にし、ユーザートレーニングの効率化につなげることができます。
3.3. アルゴリズム学習での応用
プログラミング初学者にとって、流れ図はアルゴリズムの基本的な考え方を学ぶ上で非常に有効です。例えば、ソート（整列）アルゴリズムを学習する際、バブルソートやクイックソートなどの処理手順を流れ図として表現することで、アルゴリズムの動作原理を視覚的に理解することができます。
また、複雑な再帰処理や探索アルゴリズムも、流れ図を用いることで論理的に整理しやすくなります。これにより、コードを書く前にアルゴリズムを整理する習慣を身につけることができ、効率的なプログラミングスキルの習得につながります。
4. 例題
例題1:
次のアルゴリズムを流れ図で表現してください。
- 2つの数値を入力し、その和を計算して表示する。
- 端子（開始）→
- データ（2つの数値の入力）→
- 処理（和を計算）→
- データ（結果を表示）→
- 端子（終了）
例題2:
次のアルゴリズムを流れ図で表現してください。
- ユーザーに「1〜10の間の数」を入力させ、その数が5より大きい場合「大きい」と表示し、小さい場合「小さい」と表示する。
- 端子（開始）→
- データ（数値の入力）→
- 判断（5より大きいか？）→
- Yesの場合：処理（「大きい」を表示）→
- Noの場合：処理（「小さい」を表示）→
- 端子（終了）
5. まとめ
流れ図は、アルゴリズムを視覚的に表現するための強力なツールです。端子、処理、定義済み処理、判断、ループ端、データ、線などの記号を使用して、処理の順次、判断、繰り返しといった手順を明確に示します。流れ図を利用することで、アルゴリズムの理解が深まり、プログラムの設計がより効率的になります。練習問題を通じて、流れ図の描き方を習得し、実際の業務や学習に応用していきましょう。