プログラミングの基本〜データ型とデータ構造を正しく扱う〜

2022年9月18日 07:30

全ては、今後の情報化社会をリードできる人材を育てるために。プログラミングの学校での必修化がスタートして２年が経ちます。

プログラミングの言語は数多く存在します。それぞれの所作（ルール）を理解することもだいじですが、基本的な概念の部分を理解することもだいじです。

前回はプログラミングを語る上で欠かせない存在の「アルゴリズム」と「データ構造」を説明しました。

今回は「データ構造」に着目して、前回から更に深掘りしていきます。

データ型について

データ構造とは、大量のデータを効率的に管理する仕組みのことです。コンピュータの世界では、様々なデータの種類（データ型）が存在します。また、データの内容を具体的に表したものを「値」と言います。

よく利用されるものを大別すると、以下のようなものがあります。記述方法や名前などは使用する言語により多少の違いはありますが、現在の主流の言語は概ねこれらのデータ型をカバーしています。

プログラミングにおいては、データ型を明確にする必要があります。データ型の扱い方を間違えると、プログラムがエラーを返し、正常に動作しなくなります。

アルゴリズムを駆使してデータを扱うとき、データをメモリ上に保存しておく必要があります。その領域のことを「変数」と言います。イメージとしては、変数はデータを入れるための箱のようなものです。

変数は必要に応じてメモリ空間の許す限りいくらでも定義できます。また、数多くの変数を区別するために、名前を付けることができます。使用する言語により規定は異なりますが、基本的にアルファベットと数値および一部の記号の組み合わせで構成されています。

また、変数にはデータ型と同じ型があり、同一のデータ型を持つデータを保存することができます。変数にデータ（値）を入れることを「代入」と言います。

データ構造とアルゴリズムは切り離せない関係にあります。多くのアルゴリズムがデータ構造を使うことを前提として作られているからです。つまり、アルゴリズムの理解にはデータ構造の知識が不可欠なのです。

多くのアルゴリズムは、これらを１種類以上を用いることを前提にしています。従いまして、アルゴリズムとセットで学習する必要があります。今回はその代表例でもある「配列」について取り上げてみます。

アルゴリズムにおいて、大量のデータを扱うときに保持しておくために使用されるものが「配列」です。例えば、次のようなデータを扱う場合、配列を利用すると管理が便利です。

このような配列で扱うデータには必ず同種のデータでなければならないという原則があります。例えば、テストの点数と顧客の名前ではデータ型が異なるため、同一の配列として扱うことはできません。

配列の扱い方は、変数の場合と同様に「配列変数」と呼ばれる変数で扱います。この変数の名前を配列名と言います。

まず、あたかも変数を直線状に並べたものを一次元配列と言います。配列の箱を指して配列要素と称し、配列の箱の数を「配列要素数」と言います。配列要素はそれぞれ先頭から連番の番号（要素番号）が付いています。

次に、変数を縦と横に長方形の形に並べたものを二次元配列と言います。二次元配列は表計算ソフトの表のような使い方をします。例えば、年度は縦軸に、月は横軸に定義することで、各年と月の売り上げを管理する表のように利用することができます。

今回はプログラミングにおいて重要な概念である「データ構造」について解説してみました。

データ構造を正しく扱うことができているか。プログラムが正常に動作する上では必須事項でもあるので、きちんと頭に入れておく必要があります。

次回は「アルゴリズム」について深掘りしていきたいと思います。

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