3.Algorithms

アルゴリズムとは

アルゴリズム（英: algorithm）とは、数学、コンピューティング、言語学、あるいは関連する分野において、問題を解くための手順を定式化した形で表現したものを言う。「算法（さんぽう）」と訳されることもある。

基本的なアルゴリズム

• 順次
• 条件判定と分岐 (if, switch)
• 繰り返し (while, for)

順次

順次実行構造は，上に書かれた命令が先に実行され，下に書かれた命令が後に実行される構造のことです。なるべくこのようなシンプルで自然な構造になるようコードを書くべきです。

典型的な順次実行の例として，GSWPよりサンプルコードを引用します。

// Example 03-13 from "Getting Started with Processing" 
// by Reas & Fry. O'Reilly / Make 2010

size(480, 120);
smooth();
strokeWeight(12);
strokeJoin(ROUND);      // Round the stroke corners
rect(40, 25, 70, 70);
strokeJoin(BEVEL);      // Bevel the stroke corners
rect(140, 25, 70, 70);
strokeCap(SQUARE);      // Square the line endings
line(270, 25, 340, 95);
strokeCap(ROUND);       // Round the line endings
line(350, 25, 420, 95);

画面の設定から描画まで，上から下へ順に実行されます。

条件判定と分岐 (if, switch)

条件に従って実行するコードブロックを切り替える仕組みは大変便利です。図5.3はif文の流れ図です。論理式が成り立つ場合，つまり「真」ならば直下のコードブロックを実行し，論理式が成り立たなければ，つまり「偽」ならば流れは右へ分岐し，右側のコードブロックが実行されます。

基本的に，条件分岐の流れ図では，論理式が成り立つ（すなわち真の）とき真下へ向かう流れ線をたどり，論理式が成り立たない（すなわち偽の）とき横へ向かう流れ線をたどります。流れ線に真や偽，TやFといった値が記されていない場合はそのように理解してください。

昼には太陽、夜には月が動くようなアニメーション

これを実現するためは、たとえば以下のようなプログラムを書く

 int scene;
 int x;
 float theta;
 void setup(){
  scene = 0;
  theta = 3.1;
  size(600,300);
 }
 void draw(){
  theta += 0.01;
  if(scene==0){
    background(100,100,200);
    noStroke();
    fill(250,250,250);
    ellipse(300*cos(theta)+300,300*sin(theta)+400,100,100);
    if(theta > 6.3){scene=1; theta=3.1;}
  }
  else {
    background(0);
    noStroke();
   fill(250,250,50);
   ellipse(300*cos(theta)+300,300*sin(theta)+400,100,100);
   if(theta > 6.3){scene=0; theta=3.1;}
 }
 }

ここでは、ふたつの場面のどちらであるかを表すために scene という変数を用意して、scene が0なら昼の場面、それ以外なら夜の場面を描くようにしている。実際にはscene は0か1である。

繰り返し (while, for)

同じような仕事を繰り返すことがあります。コンピュータは，繰り返しの仕事が得意です。人間なら早晩飽きて放り出してしまうことも，コンピュータは決して飽きません。

図5.4は繰り返しの基本形，while文の流れ図です。

while文による繰り返し構造の流れ図は次のように読みます。

1. 論理式（条件式とも呼びます）が成り立てば，すぐ下のコードブロックへ実行が移ります。
2. コードブロックの実行が終わると，論理式の直前に実行が戻ります。
3. 論理式が成り立つ限り，コードブロックを繰り返し実行します。
4. 論理式が成り立たない場合，実行は右側へ移り，コードブロックを実行せずwhile文の構造を終了します。

命令 for を使うと、同じ内容は以下のように書ける。

 int i;
 for(i=0; i<=90; i += 10){
  line(0,i,99,i);
 }

参考：

• いろいろなソートアルゴリズム http://www.ics.kagoshima-u.ac.jp/~fuchida/edu/algorithm/sort-algorithm/
• Interactive Data Structure Visualizations http://student.seas.gwu.edu/~idsv/idsv.html