プログラミングの基本 〜アルゴリズムの具体例：時刻の差分〜
プログラミングが学校で必修科目になりました。今後は世界で拡大するであろう「情報化社会」の中で、日本が存在感を発揮できることを期待する。そのための取り組みです。
プログラミングはどんな問題を扱うかで、使うべき言語が異なります。一方で、言語が異なれど必要な知識として共通する部分もあります。それは「アルゴリズム」および「データ構造」でした。
それぞれの基本的な話はこちらで紹介しました。
今回は「アルゴリズム」のイメージを具体的に膨らませるために、時刻の差分を求めるアルゴリズムについて紹介します。
時刻の差分を求める
どんなに複雑なアルゴリズムでも、基本単位のアルゴリズムの組み合わせであることには変わりありません。
これから紹介する小さくシンプルなアルゴリズムを学習することにより、アルゴリズムの考え方に慣れていきましょう。
手始めに、時間の差分を求めるアルゴリズムを取り上げます。私たちは、日常生活の中で「３時０分」と「４時５分」の間には「１時間５分」の開きがあることが、自然に分かります。
コンピュータで計算を行うには、きちんとした手続きに従い、アルゴリズムを構築する必要があります。
例えば、時間は０〜２３、分と秒は０〜５９で表されるため、単純に時刻同士を引き算しただけで差が得られる訳ではありません。
時刻を秒の単位に変換する
実際にアルゴリズムを考えていきます。先ほども説明した通り、単純に時刻同士で引き算してもＮＧでした。有効な方法としては、時間をすべて秒で表して差を求めた後に、再び「時間・分・秒」の単位に変換します。
■時間を秒に変換
まずは、時間を秒に変換する必要があります。変換しようとする時刻を「ｈ時ｍ分ｓ秒」だとします。このとき１分は６０秒ですから、ｍ分の部分はｍｘ６０秒になります。ｈ時間の部分はｈｘ６０分であり、さらに秒で表すとｈｘ６０ｘ６０となります。以上を踏まえると、変換式は以下のようになります。
時間を秒で表した時の式：
h時m分s秒＝h×3600+m×60+s秒
■秒を時間に変換
今度は秒を時間に変換する方法を見てみます。秒への変換の逆をすれば良いので、以下の手順になります。与えられた秒数をｔとします。
ｔを３６００で割る。その答えをｈに代入する。
余りを６０で割る。その答えをｍに代入する。
余りをｓに代入する。
答えとして「ｈ時間ｍ分ｓ秒」が得られる。
以上の２つのプロセスを使用すれば、このアルゴリズムは完成します。実際にプログラムで表現するには、上記の２つのプロセスを順序立てて、アルゴリズムの全体構成を考える必要があります。
アルゴリズムの流れを確認する
アルゴリズムの全体構成を作ります。比較する時間としては「h1時m1分s1秒」と「h2時m2分s2秒」です。
変数「time1」を用意し、h1×3600+m1×60+s1の計算結果を代入する。
変数「time2」を用意し、h2×3600+m2×60+s2の計算結果を代入する。
変数「diff」を用意し、time1>time2ならばtime1-time2を代入する。そうでなければ、time2-time1を代入する。
変数hとnを用意し、hにはdiffを3600で割った答えを代入し、余りをnに代入する。
変数mとsを用意し、mにはnを60で割った答えを代入し、余りをsに代入する。
結果として「時間差はh時間m分s秒」と出力する。
以上がこのアルゴリズムの全体の流れです。出力結果は例えばこんな感じです。
ここまで整理できると、プログラムを書くときに余計なことを考え込まずに進めることができます。
おわりに
今回は「アルゴリズム」の一例として、時刻の差分を求める問題を扱いました。こうして見ると、ひとつの問題だけでも長丁場になることが分かります。
これは慣れていくことで、少しずつ短縮できますが、まずは着実にひとつずつ理解しながら作業することをお勧めします。
他にも様々なアルゴリズムが存在します。それらも紹介できたらと思います。
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最後まで読んでいただき、ありがとうございます。実際は非定期ですが、毎日更新する気持ちで取り組んでいます。あなたの人生の新たな１ページに寄り添えたら幸いです。何卒よろしくお願いいたします。
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