情報I コンピュータとプログラミング｜論理回路から実装とモデルの検証まで｜武蔵野個別指導塾

情報Iのコンピュータとプログラミングを、論理回路、装置の構成、変数と制御、配列と関数、探索と整列、モデル化の順に学ぶ30本です。自作の例題を手で追い、Pythonの実行結果と照合しながら、処理が成立する理由と誤りの直し方を確かめます。用語の暗記で止まる人も、条件の境目でつまずく人も、必要な項目から読み進められます。

仕組みから確かめたい場合は論理演算と装置の構成から、コードの更新を追えない場合は変数と代入から進んでください。反復を追えるようになったら配列と関数へ進み、入力と出力の条件を言葉にします。

探索と整列では途中の状態と操作の回数を比べます。モデル化では残す条件と省く条件を決め、同じ前提の手計算と実行結果を照合します。練習問題は解答を読む前に自分の処理表を作って確かめます。

論理回路とコンピュータの仕組み

• 高校情報I 論理演算の基本—入力の組から真理値表を作り条件の違いを説明する
• 高校情報I 論理回路の合成—途中の信号を表にして条件式と回路を往復する
• 高校情報I 半加算器—和と桁上がりを別の出力として回路から組み立てる
• 高校情報I コンピュータの構成—命令とデータの動きから各装置の役割を説明する
• 高校情報I 命令の実行—記憶した手順を順番に取り出す仕組みを表で追う
• 高校情報I 計算誤差—有限の桁で表す限界と比較条件の直し方を確かめる

手順の設計と変数と条件

• 高校情報I アルゴリズムの設計—入力と出力と終了条件を先に決めて手順を作る
• 高校情報I フローチャート—分岐と反復の経路を描いて処理の抜けを直す
• 高校情報I 変数と代入—更新前後の値を分けて状態の変化を説明する
• 高校情報I データ型と入出力—文字と数を区別して入力を計算につなげる
• 高校情報I 整数の商と余り—まとまりの個数と残りを処理の条件へ戻して確かめる
• 高校情報I 条件分岐の境界—条件を区間に分けて抜けと重なりを直す
• 高校情報I 複合条件—かつとまたはと否定の範囲を言葉と式で対応させる

反復と配列と関数の実装

• 高校情報I 回数を決めた反復—開始と終了の境界から実行する値を並べる
• 高校情報I 条件による反復—変数の更新と終了判定から止まる理由を説明する
• 高校情報I 合計と件数の集計—初期値と更新場所を決めて条件付きの平均を求める
• 高校情報I 配列と添字—位置と値を分けて端の要素まで安全に取り出す
• 高校情報I 配列の走査と更新—最大値と位置を分けて記録し同点の規則を決める
• 高校情報I 二重ループ—外側ごとの処理を表にして組と回数を確かめる
• 高校情報I 関数と引数と戻り値—処理の入口と出口を決めて再利用できる形にする
• 高校情報I プログラムの検証—期待値と実行値を比べて最初の食い違いを探す

探索と整列の設計と比較

• 高校情報I 線形探索—見つからない場合と重複がある場合の出力を設計する
• 高校情報I 二分探索—整列済みの範囲を狭めて終了条件と更新を確かめる
• 高校情報I 選択ソート—未整列の範囲から最小の位置を選び確定部分を広げる
• 高校情報I バブルソート—隣同士の交換を追って一巡で確定する位置を説明する
• 高校情報I 探索と整列の比較—同じ入力で操作数を測り前提と効率を説明する

モデル化とシミュレーション

• 高校情報I モデル化の考え方—目的から残す条件と省く条件を決めて限界を説明する
• 高校情報I 確定モデルのシミュレーション—更新の順と時間刻みから状態の変化を追う
• 高校情報I 確率モデルと乱数—試行条件を固定して理論上の割合と実験値を比べる
• 高校情報I モデルの妥当性—条件を変えて予測のずれと使える範囲を確かめる

結果が違ったら、最初に値がずれた処理へ戻ってください。入力条件と更新の順を一つずつ確かめると、修正する箇所を絞れます。