平成28年(H28)春期 基本情報技術者試験 アルゴリズム問題 解き方解説

平成28年度春期午後のアルゴリズム問題である問8の私の解き方・考え方について解説していきます。

問題

IPAの公式サイトで公開されています。このページでは問8についての解説を行います。

https://www.jitec.ipa.go.jp/1_04hanni_sukiru/mondai_kaitou_2016h28_1/2016h28h_fe_pm_qs.pdf

問題の概要

配列の要素の削除や追加等の管理の問題です。

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設問1

[プログラムの説明]の特に各関数の説明は図付きの説明で、どういったことを行う関数かのイメージはかなり湧きやすいと思います。

どういった関数があるかをしっかり把握しておいて、設問1を問いて行きましょう。

[   a   ]と[   b   ]はaddMemo関数に関するものです。下の図は図3の状態からaddMemo(3, “ino”)を実行した時の例です。皆さんも解くときは実際にこの関数を実行したらどのような結果になるかを考えて解くとわかりやすいと思います。

この図やaddMemo関数の仕様から分かるように、addMemo(3, “ino”)を実行すると下記のような処理が行われます。

①Memo[MemoCnt(4)]にDataLen(19)を格納する

②Data[DataLen(19)]にtextLen(3)を格納する

③Data[DataLen(19) + 1]からtextLen(3)分、text(ino)の文字列をコピー

④MemoCnt(4)を1増やす(5になる)

⑤DataLen(19)をtextLen(3)+1増やす(23になる)

 

このような処理が実行されることを頭に入れて[   a   ]と[   b   ]を解いていきましょう。

上記の処理とプログラムの対応を見ると下記のようになっています。

①ではMemo[MemoCnt]DataLenを格納するので、[   a   ]の答えはDataLenとなります。

⑤は上記の処理そのままをプログラムに置き換えると上手くいきません。なぜならプログラムでは③の直前でDataLenの値をすでに1増やしているからです。ですので、プログラムの⑤ではDataLenDataLentextLen分増やしてやった値を格納する必要があります。したがって[   b   ]の答えはDataLen + textLenとなります。


 

続いて[   c   ]を解いていきます。[   c   ]の穴埋めはdeleteMemo関数に関するものです。下の図は図3の状態からdeleteMemo(1)を実行した時の例です。

この図やdeleteMemo関数の仕様から分かるように、deleteMemo(1)を実行すると下記のような処理が行われます。

①pos+1以降のMemo[ ]を1つ後ろに移動

②MemoCnt(4)を1減らす(3になる)

上記の処理とプログラムの対応を見ると下記のようになっています。

プログラムの①ではMemo[i – 1]Memo[i]の値を代入し、それをiMemoCntになるまで繰り返しています。

Memo[i – 1] Memo[i]にコピーしていっているので、iの初期値である[   c   ]はpos+1になります。

iの初期値をposにしてしまうと、関係ないMemo[i – 1]の値が変わってしまいますし、posが0のときにMemo[-1]になってしまいおかしな領域にアクセスしてしまい関数が成立しません。

アルゴリズム問題では結構この「+1」するか、「-1」するか、のあたりで迷うことも多いですが、それぞれのケースで実際にプログラムを追ってみて成立するものを探し出す方法が良いと思います。

次は[   d   ]を解いていきます。[   d   ]の穴埋めはmoveMemo関数に関するものです。moveMemo関数は引数のfromPostoPosの大小関係で処理が異なります。[   d   ]があるのはfromPostoPosよりも大きい場合のプログラムです。ですので今回はそちらのケースに絞って見ていきましょう。

下の図は図3の状態からmoveMemo(3, 1)を実行した時の例です。

この図やmoveMemo関数の仕様から分かるように、moveMemo(3, 1)を実行すると下記のような処理が行われます。

①一旦Memo[fromPos(3)]の値を他の変数に退避

②toPosからfromPos-1のMemo[ ]を1つ後ろに移動

③①で退避した値をMemo[toPos(1)]へ格納

上記の処理とプログラムの対応を見ると下記のようになっています。

「②toPosからfromPos-1Memo[ ]を1つ後ろに移動」を行うためにiに対するループの設定が[   d   ]の答えになります。

候補は2つあると思います。

  • i: toPos + 1, i <= fromPos, 1
  • i: fromPos , i >=toPos + 1,  -1

この2は両方とも同じ範囲をiが変化します(toPos + 1 <= i <= fromPos)。ただし結果は大きく異なります。

前者は1回目のループでMemo[toPos + 2]Memo[toPos + 1]が格納されます。

続いて2回目のループでMemo[toPos + 3]Memo[toPos + 1]が格納されます。

1回目のループでMemo[toPos + 2]Memo[toPos + 1]で上書きされているので、2回目のループではMemo[toPos + 3]Memo[toPos + 1]の値が格納されることになります。

つまり、ループするたびにMemo[toPos + 1]の値がコピーされることになるので、Memo[toPos + 1]からMemo[fromPos]が全てMemo[toPos + 1]の値になってしまいます。

なので[   d   ]は 「toPos + 1, i <= fromPos, 1」ではありません。

 

一方、後者であれば、1回目のループでMemo[fromPos – 1]の値がMemo[fromPos]に格納され、

2回目のループでMemo[fromPos – 2]の値がMemo[fromPos – 1]が格納されることになります。

しかしこの場合は1回目のループ時でMemo[fromPos – 1]の値はMemo[fromPos]で上書きされるようなことはありませんので、Memo[ ]の値が1つずつ後ろにずれさせることができ、所望の動作を実行することができます。

したがって、[   d   ]の答えは 「fromPos , i >=toPos + 1,  -1」です。

設問2

設問2clearGarbage関数実行後の各変数の値を答える問題になります。

図6に対してプログラムを実行した後の状態がわかれば問題は解くことができます。なので、他の関数の説明で図が記載されていたように、この関数においてもプログラムを実行するたびにMemo[ ]Data[ ]、他の変数がどのように変わっていくかを追っていけば正解を導くことができるはずです。

下図が図6の状態のMemo[ ]Data[ ]に対するclearGarbage関数実行後の結果になります。要はclearGarbage関数とはMemo[ ]から参照されない部分をData[ ]から削除する関数になります。

この図からもわかるように、Memo[1]の値である[   e   ]は4Memo[2]の値である[   f   ]は9DataLenの値である[   g   ]は13となります。

解いてみた感想

プログラム的にも問題文的にも非常に分かりやすい問題だと思いました。特に各関数が図で説明されているので、文章だけで説明されているような問題に比べて非常に分かりやすかったです。設問1でも説明しましたが、アルゴリズム問題やプログラミングの問題では初期値やループの範囲として+1すべきか否か、-1すべきか否かで結構迷うことが多いです。迷った場合は実際にプログラムに当てはめてどちらが正しいかを判断するのが楽だと思います。

 

本ページの図・プログラム・問題文について

図やプログラム、問題文はIPA公開の過去問題から引用しています。また図やプログラムに関しては説明に必要な部分に関してのみ加工して使用させていただいております。

出典:平成28年度 春期 基本情報技術者試験(FE)試験区分 午後 問8

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