プログラミング入門者必見！プログラミングの基本概念を徹底解説！

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2023年12月15日

プログラミングとは、コンピュータに対して何かをさせるための命令を書くことです。プログラミングをするには、プログラミング言語という特殊な言葉を使います。プログラミング言語には、様々な種類がありますが、基本的な考え方やルールは共通しています。この記事では、プログラミングの基礎を学ぶために必要なことを紹介します。

プログラミングの流れ

プログラミングをするときには、大きく分けて次の3つのステップを踏みます。

目的を決める
アルゴリズムを考える
コードを書く

目的を決める

プログラミングをする前に、まずは自分が何をしたいのかを明確にしましょう。例えば、電卓アプリを作りたいとしたら、どんな機能が必要なのか、どんな画面が必要なのか、どんな操作ができるのかなどを考えます。目的を決めることで、プログラミングのゴールが見えてきます。

アルゴリズムを考える

目的が決まったら、次にコンピュータにどのように命令するかを考えます。これをアルゴリズムと呼びます。アルゴリズムとは、問題を解くための手順や方法のことです。アルゴリズムを考えるときには、次のようなポイントに注意しましょう。

入力と出力を明確にする
処理の順序や条件を明確にする
繰り返しや分岐などの構造を使う
わかりやすくシンプルにする

アルゴリズムを考えるときには、フローチャートや疑似コードなどの図や記号を使って表現すると便利です。フローチャートとは、処理の流れを図形で表したものです。疑似コードとは、プログラミング言語に似た形で処理を書いたものです。これらは、コードを書く前の下書きのようなものです。

コードを書く

アルゴリズムができたら、最後にプログラミング言語でコードを書きます。コードとは、コンピュータに対する具体的な命令のことです。コードを書くときには、次のようなポイントに注意しましょう。

プログラミング言語の文法やルールを守る
変数や関数などの名前をわかりやすくする
コメントやインデントなどでコードを整理する
エラーやバグをチェックする

コードを書いたら、実際に実行してみましょう。コードが正しく動くかどうかを確認することをテストと呼びます。テストをするときには、様々な入力や状況を試してみましょう。もしエラーやバグが発生したら、原因を探して修正しましょう。これをデバッグと呼びます。

プログラミングの基本概念

プログラミングをするときには、いくつかの基本概念を理解しておく必要があります。ここでは、プログラミングの基本概念の中でも、特に重要なものを紹介します。

変数と定数

変数とは、値を入れるための箱のようなものです。変数には、名前と値があります。変数の名前は、自分で決めることができますが、プログラミング言語によって使える文字やルールが異なります。変数の値は、プログラムの途中で変更することができます。例えば、次のように変数を使うことができます。

# 変数の宣言と代入
x = 10 # xという名前の変数に10という値を入れる
y = 20 # yという名前の変数に20という値を入れる

# 変数の値の変更
x = x + 5 # xの値に5を足して、xに再代入する
y = y * 2 # yの値に2をかけて、yに再代入する

# 変数の値の表示
print(x) # xの値を表示する
print(y) # yの値を表示する

定数とは、値を入れるための箱のようなものですが、変数と違って値を変更することができません。定数には、名前と値があります。定数の名前は、変数と同じように自分で決めることができますが、一般的には大文字で書きます。定数の値は、プログラムの最初に決めておきます。例えば、次のように定数を使うことができます。

# 定数の宣言と代入
PI = 3.14 # PIという名前の定数に3.14という値を入れる
R = 5 # Rという名前の定数に5という値を入れる

# 定数の値の変更（できない）
# PI = PI + 1 # エラーになる
# R = R * 2 # エラーになる

# 定数の値の表示
print(PI) # PIの値を表示する
print(R) # Rの値を表示する

変数や定数を使うことで、値を管理しやすくなります。また、値に意味のある名前をつけることで、コードの可読性も高まります。

データ型

データ型とは、値の種類や性質のことです。プログラミング言語によって、扱えるデータ型は異なりますが、一般的には次のようなデータ型があります。

数値型：整数や小数などの数値を表すデータ型です。四則演算や剰余演算などの算術演算ができます。
文字列型：文字や記号などの文字列を表すデータ型です。ダブルクオーテーションやシングルクオーテーションで囲みます。文字列の連結や切り出しなどの文字列操作ができます。
真偽型：真（True）か偽（False）かの二値を表すデータ型です。比較演算や論理演算などの真偽判定ができます。
リスト型：複数の値を順番に並べたデータ型です。角括弧で囲みます。リストの要素は、インデックスと呼ばれる番号で指定できます。リストの追加や削除などのリスト操作ができます。
辞書型：キーと値のペアを複数まとめたデータ型です。波括弧で囲みます。辞書の要素は、キーで指定できます。辞書の追加や削除などの辞書操作ができます。

データ型を理解することで、値の扱い方や計算方法がわかります。また、データ型に応じて、適切なデータ構造を選ぶことで、コードの効率性や可読性も高まります。

関数と引数

関数とは、一連の処理をまとめたものです。関数には、名前と引数と戻り値があります。関数の名前は、自分で決めることができますが、プログラミング言語によって使える文字やルールが異なります。関数の引数とは、関数に渡す値のことです。関数の戻り値とは、関数が返す値のことです。例えば、次のように関数を使うことができます。

# 関数の定義
def add(a, b): # addという名前の関数を定義する。aとbという引数を受け取る。
  c = a + b # aとbを足して、cに代入する。
  return c # cを戻り値として返す。

# 関数の呼び出し
x = 10 # xという変数に10という値を入れる
y = 20 # yという変数に20という値を入れる
z = add(x, y) # addという関数にxとyという引数を渡して呼び出し、戻り値をzに代入する

# 関数の戻り値の表示
print(z) # zの値を表示する

関数を使うことで、処理を再利用しやすくなります。また、関数に意味のある名前をつけることで、コードの可読性も高まります。

繰り返しと分岐

繰り返しとは、同じ処理を何度も繰り返すことです。繰り返しには、for文やwhile文などの繰り返し文を使います。繰り返し文には、繰り返す回数や条件を指定します。例えば、次のように繰り返しを使うことができます。

# for文の例
for i in range(5): # iという変数に0から4までの値を順番に代入して、5回繰り返す
  print(i) # iの値を表示する

# while文の例
i = 0 # iという変数に0という値を入れる
while i < 5: # iの値が5未満の間、繰り返す
  print(i) # iの値を表示する
  i = i + 1 # iの値に1を足して、iに再代入する

分岐とは、条件によって処理を変えることです。分岐には、if文やelse文などの分岐文を使います。分岐文には、判定する条件と、条件が真のときと偽のときの処理を指定します。例えば、次のように分岐を使うことができます。

# if文の例
x = 10 # xという変数に10という値を入れる
if x > 0: # xの値が0より大きいかどうか判定する
  print("x is positive") # xの値が0より大きい場合、"x is positive"と表示する

# if-else文の例
y = -5 # yという変数に-5という値を入れる
if y > 0: # yの値が0より大きいかどうか判定する
  print("y is positive") # yの値が0より大きい場合、"y is positive"と表示する
else: # そうでない場合
  print("y is negative") # yの値が0以下の場合、"y is negative"と表示する

繰り返しと分岐を使うことで、コードの流れを制御できます。また、繰り返しと分岐を組み合わせることで、複雑な処理も実現できます。