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情報の教科書に出てくる「フローチャート」について教えて！
こんにちは、情報科のタクミ先生です。ヒロ君、プログラマーを目指しているんですね。今回は情報の教科書に出てくる「フローチャート」についてお話しましょう。フローチャートとは、プログラムや業務などを流れ図で表したものです。プログラム作成のために必要な手続きを順序通りに記述し、その流れを可視化することで、プログラムの作成に役立てることができます。初心者でも分かりやすいため、プログラミング入門の教材としてもよく使われます。ぜひ、フローチャートに慣れて、プログラミングの基礎を身につけてくださいね。何か質問があれば遠慮なく聞いてください！
フローチャートとは何ですか？
ヒロ：タクミ先生、フローチャートって何ですか？
タクミ：ヒロさん、フローチャートっていうのは、コンピューターで処理する流れを図で表したものですよ。例えば、料理のレシピみたいなものですね。
ヒロ：レシピのようなものなんですね。でも、どうして図で表す必要があるんですか？
タクミ：そうですね。コンピューターは、人が思っている以上に複雑な命令を打ち込めます。でも、その命令の正確な順番を間違えると、間違った処理をしてしまったり、思った通りの結果が得られなかったりします。そこで、フローチャートを使って流れを整理し、処理の順序を明確に示すことで、思った通りのプログラムを書くことができるんです。
ヒロ：なるほど、コンピューターの命令は順番が大切で、その順番をフローチャートで整理することで、コンピューターが思った通りの処理をしてくれるんですね。
タクミ：そうです。フローチャートを使うことで、プログラムの作成がスムーズになるだけでなく、エラーが起きにくくなるので、プログラマーにとっては欠かせないものなんですよ。
フローチャートにはどのような種類がありますか？
ヒロ：タクミ先生、フローチャートにはどのような種類があるんですか？
タクミ：ええと、フローチャートには大きく分けて二つの種類がありますよ。
ヒロ：二つ？どんな種類があるんですか？
タクミ：一つは処理の流れを表す「手続き型フローチャート」、もう一つは問題を解くための「問題解決型フローチャート」です。
ヒロ：手続き型フローチャートと問題解決型フローチャート、どういう違いがあるんですか？
タクミ：手続き型フローチャートは、具体的な業務や手順などを表すことが多く、問題解決型フローチャートは、問題の解決手順を表すことが多いですね。
ヒロ：なるほど、手続き型と問題解決型ですね。分かりました！ありがとうございます。
フローチャートを作成する際に必要なものは何ですか？
ヒロ: タクミ先生、フローチャートって作る時に必要なものって何ですか？
タクミ: そうですね、フローチャートを作る際には、まず「流れ図を描くための紙」と「鉛筆」が必要ですよ。そして、流れ図には「処理の手順」や「条件分岐」、「繰り返し処理」が必要になってきます。これらを表現するためには「図形を描くための規則」「矢印のような記号」が必要となってくるんです。
ヒロ:なるほど、手順や条件分岐、繰り返し処理というのが要素なんですね。ありがとうございます！
タクミ: どういたしまして。でも、フローチャートは手書きで書くのが一般的ですが、コンピュータ上で作成する方法もありますよ。手書きでコツコツ作成するよりも見やすく、修正も容易にできるのでおすすめです。
フローチャートで使われる基本的な記号を教えてください。
ヒロ: タクミ先生、フローチャートって何ですか？
タクミ: フローチャートは、プログラムの処理を図式化するために使われる図です。例えば、スマホアプリの処理の流れを書き出したり、Webサイトでのユーザーのアクションの流れを示したりすることができます。理解しているかな？
ヒロ: 分かりました。どうやって書くんですか？
タクミ: フローチャートには基本的な記号がありますよ。例えば、流れを表す矢印、判断を表すダイヤモンド形、入力や出力を表す長方形などです。丸や平行四辺形といった記号もあります。これらを組み合わせて、プログラムの処理を図式化することができます。分かりましたか？例えば、ハンバーガーショップでの注文の受け付けの流れをフローチャートで書いてみましょうか？
フローチャートで使われる矢印の意味を教えてください。
ヒロ：タクミ先生、フローチャートで使われる矢印って、どういう意味なの？
タクミ：いい質問だね、ヒロさん。矢印はフローチャートで特定の処理やデータの流れを表します。
ヒロ：特定の処理って、具体的にどういう処理のことを言うの？
タクミ：例えば、「if」文で条件分岐をする時や、「case」文で複数の条件を判定する時に使うことがあります。また、「while」文や「for」文で繰り返し処理をする時にも矢印を使います。
ヒロ：なるほど、わかりました！矢印って処理の流れを分かりやすくするために使われるんですね。
タクミ：そうだね、矢印を使うことでプログラムの処理の順番や流れを視覚的に表すことができます。矢印を上手に使って、わかりやすいプログラムを作れるように頑張ろうね。
フローチャートでは、どのように流れを表しますか？
ヒロ: タクミ先生、フローチャートとはどのように流れを表すんですか？
タクミ: ねえ、ヒロさん。フローチャートというのは、プログラムの処理の流れを図で表現したものだよ。例えば、ココアを作る時の工程を考えてみよう。まず、カカオの実を破砕し、皮をむいて豆を取り出すよね。それを生産国から運ばれた国際的な基準に適する場所で乾燥させ、焙煎するところまでが1つ目の工程だね。これをフローチャートで書くと、破砕→豆の取り出し→乾燥→焙煎の流れを曲がりくねった線でつなげて表現するよ。これがフローチャートのイメージだよ。
ヒロ: なるほど、カカオの処理を図で表現するんですね。でも、フローチャートって機能別の記号とか使うんですか？
タクミ: そうだね。フローチャートで使われる記号には、開始・終了、処理、判断、入出力などがあるんだ。それぞれの処理の種類に合わせた記号を使うことで、処理の流れをわかりやすく表現することができるんだよ。例えば、カカオの処理をフローチャートで表現する場合、開始や終了は矩形の枠で表現するし、処理や判断は楕円形やひし形で表現するよ。
ヒロ: なるほど、矩形や楕円形、ひし形でフローチャートを書くんですね。ちょっとイメージがわいてきました。ありがとうございます、タクミ先生！
タクミ: どういたしまして、ヒロさん。フローチャートはプログラムの処理の流れをわかりやすく表現するための基本中の基本だからね。これからもよろしくね。
フローチャートを作成する際に考慮すべきポイントは何ですか？
ヒロ: タクミ先生、フローチャートってどういうポイントに注意すればいいんですか？
タクミ: フローチャートを作成する際には、論理的な順序性がとても大切ですよ。つまり、開始から終了まできちんと整理することが必要です。例えば、料理のレシピのように、手順を抜け漏れなく書き記すことで、目的を達成することができます。
ヒロ: なるほど、手順を書いていくってことですね。それとは別に、プログラムの流れを視覚的に表現するってことも必要ですか？
タクミ: そうですね。フローチャートは視覚的に分かりやすく、プログラムの流れを表現するために用いられます。つまり、順序性だけでなく、可読性も大切になってくるわけです。例えば、ブロック図のようにシンプルで分かりやすいものが好まれますよ。
フローチャートとアルゴリズムの違いは何ですか？
ヒロ：タクミ先生、フローチャートとアルゴリズムって何が違うんですか？
タクミ：ふむふむ、いい質問だね。フローチャートとアルゴリズムは、それぞれコンピューターに処理してもらう手順を図や言葉で表現するために使われるものだよ。
ヒロ：フローチャートは図で表現するもので、アルゴリズムは言葉で表現するものってことですか？
タクミ：まさにその通り！フローチャートは直観的にわかりやすいイメージを表現することができるので、初心者にも使いやすく、アルゴリズムはプログラムを記述するための手続きなので、コンピューターに実行させるために必要な命令の流れや条件分岐を表現することができるんだ。
ヒロ：フローチャートは、例えば、教室に入るまでの流れを描いて、アルゴリズムは、その流れがどうなっているかを言葉で説明するってことですか？
タクミ：うん、そういうイメージだね！分かりやすい例えだね。フローチャートとアルゴリズムは、プログラミングには欠かせない基礎的な考え方だから、しっかりと理解しておくことが大切なんだよ。
フローチャートはどのような場面で活用されますか？
ヒロ：タクミ先生、フローチャートって何ですか？
タクミ：なるほど、じゃあまずは「フローチャート」ってどんなものか想像してみて。例えば、道を進むための地図をイメージして。
ヒロ：地図ですか？どういうことですか？
タクミ：うん、そうだね。地図は目的地にたどり着くためにどのように進めばいいのかを示してくれるよね。フローチャートも同じで、どのように処理を進めたらいいのかを示してくれるんだ。まずは全体像を見て、その後に細かい処理を考えられるようになるんだ。分かるかな？
フローチャートで表現できないものはありますか？
ヒロ:タクミ先生、フローチャートで表現できないものってあるんですか？
タクミ:そうですね、例えば人間の感情や思考などはフローチャートでは表現しきれない場合があります。人間同士が会話するとき、相手の表情や声のトーンなどから感情を読み取ることができますよね。それと同じで、プログラムも人間とコミュニケーションを取ることがありますが、その場合はフローチャートだけでは表現しきれないことがあります。
ヒロ:なるほど、感情とかはフローチャートじゃ表現できないんですね。
タクミ:そうですね。プログラムは基本的にはロジックで動いていますが、時としてフローチャートだけでは表現しきれない複雑なロジックがある場合もあります。
ヒロ:あ、なるほど。ロジックの複雑さもフローチャートじゃ表現しきれないこともあるんですね。
タクミ:そうですね。それでもフローチャートはプログラミングにはとても重要なツールの一つとなりますよ。分かりやすく、ロジックを整理するのに役立ちます。
フローチャートのメリットは何ですか？
ヒロ: タクミ先生、フローチャートって何のために使うのですか？
タクミ: ヒロさん、フローチャートはプログラミングの設計に使うんだよ。
ヒロ: 設計ってどういうことですか？
タクミ: 例えば、建物を作る前に設計図を作るように、プログラムも作る前に、どんな処理が必要かを考えるんだ。そこで、フローチャートを使うと、処理の流れを分かりやすく表現できるんだよ。
ヒロ: なるほど、設計図のようなものなんですね。
タクミ: そうそう、フローチャートを使うと、処理の流れを簡単に図解することができるんだよ。
ヒロ: あ、なるほど、簡単に説明してくれてありがとうございます！
タクミ: どういたしまして、もっとわからないことあったら何でも聞いてね。
フローチャートのデメリットは何ですか？
ヒロ：タクミ先生、フローチャートってデメリットってあるんですか？
タクミ：ああ、そうだね。フローチャートにはいくつかのデメリットがあるよ。
ヒロ：デメリットって何ですか？
タクミ：例えば、フローチャートは複雑なプログラムを表現するのは難しいし、変更や修正があると作り直す必要があるよ。
ヒロ：そうなんですか。でもフローチャートって視覚的にわかりやすいと思うんですけど。
タクミ：そうだね、視覚的にはわかりやすいけど、作成するのに時間がかかったり、印刷した時にサイズが大きくなったりすることもあるよ。
ヒロ：なるほど、それはちょっと不便ですね。
タクミ：そうだね、でもフローチャートはプログラミングの基本的な考え方を学ぶ上でとても役に立つんだよ。
フローチャートを自分で作成する際に注意すべき点は何ですか？
ヒロ：タクミ先生、フローチャートを作るときに気をつけることって何ですか？
タクミ：まずは、フローチャートは流れを図で表すものだから、分かりやすくするために一番大事なことは「シンプルにすること」ですね。
ヒロ：シンプルにするって具体的にどうすればいいですか？
タクミ：例えば、1つの図に多くのアクションを詰め込むとか、矢印の向きをわかりにくくするとか、そういったことは避けるようにしましょう。また、できるだけ分かりやすい言葉を使うことも大切です。
ヒロ：なるほど、わかりました！ありがとうございます、タクミ先生！
フローチャートにおける判断の書き方を教えてください。
ヒロ：タクミ先生、フローチャートの判断ってどうやって書くんですか？
タクミ：ヒロさん、フローチャートにおける判断は、条件を表す「はい・いいえ」や「真・偽」といった二者択一の選択肢を記号で表します。例えば、「1が5より大きいか？」という条件があった場合、条件を満たしている場合には「はい」、そうでない場合には「いいえ」という選択肢を書きます。それぞれの選択肢には、記号「○」と「×」、または対象外や逆の条件がある場合には「◇」や「□」などを使って表現します。
ヒロ：「○」や「×」、「◇」や「□」とか、記号ってたくさんあるんですね。全部覚えないといけないんですか？
タクミ：いえ、全部覚える必要はありません。フローチャートによく使われるものは、ある程度覚えておけば十分です。また、大抵の場合、フローチャートを作成する前に、プログラムの前提条件や目的をしっかりと理解する必要があるので、それに合わせて適切な記号を選ぶことが大切ですよ。
フローチャートを使ったアルゴリズムの設計方法を教えてください。
ヒロ：タクミ先生、フローチャートってどうやって作るんですか？
タクミ：まずは、アルゴリズムを設計します。アルゴリズムとは、手順を決めたものです。例えば、お風呂に入る場合、服を脱いで、お湯を張って、体を洗うという手順があるわけですね。その手順を決めるのがアルゴリズムです。
ヒロ：なるほど、そうだったんですね。では、そのアルゴリズムをフローチャートに落とし込むにはどうしたらいいですか？
タクミ：フローチャートでは、各手順を図形で表現します。例えば、処理の開始を表す図形は「始める」を表す長方形で、条件分岐を表す図形は「はい・いいえ」を選択するダイヤモンド形です。それぞれの図形を矢印で繋げて処理の流れを示していきます。
ヒロ：長方形やダイヤモンド形、矢印を使うんですね！なるほど、すごくわかりやすいです。
タクミ：そうですね、フローチャートを使うことで、手順の流れが一目でわかりますから、プログラムの作成に役立ちますよ。
フローチャートとプログラミングの関係は何ですか？
ヒロ: タクミ先生、フローチャートとプログラミングって何か関係あるんですか？
タクミ: そうですね、フローチャートはプログラミングの前段階として使われます。フローチャートは、プログラムの流れを可視化するための図です。例えば、AさんとBさんが駅で待ち合わせをする予定のプログラムを作る場合、フローチャートで考えると、AさんとBさんが同じ駅に到着するまでの流れを図に表すことができます。そうすることで、プログラミングをする前に、プログラムの構造や流れを明確にすることができるんですよ。
フローチャートで用いる図形を自由にアレンジして良いですか？
ヒロ: タクミ先生、フローチャートで使う図形を自由にアレンジしてもいいんですか？
タクミ: まずは基本的な図形を理解することが大切ですね。例えば、菱形は判断、長方形は処理を表し、線は順序を示します。それらを使って自分なりの図形を考えることは可能ですが、その図形が他の人に分かりやすいかどうか、使いやすいかどうかを考えた上でアレンジしてみてください。何かわからないことがあれば、いつでも聞いてくださいね。
フローチャートによってプログラムの品質は向上しますか？
ヒロ：タクミ先生、フローチャートによってプログラムの品質は向上しますか？
タクミ：そうですね、フローチャートはプログラムの品質を向上させるための大切な手段の一つですよ。フローチャートには、プログラムの処理の流れを図にすることができます。これによって、プログラムの処理の流れが見えやすくなります。そして、その視覚的な表現によってプログラムの問題点や改善点が見つかりやすくなります。つまり、フローチャートがあると、プログラムの品質を高めることができるのです。わかりやすいでしょうか？
フローチャートによって可読性が高まるプログラムの例を教えてください。
ヒロ：タクミ先生、フローチャートによって可読性の高いプログラムの例ってありますか？
タクミ：ああ、可読性って大切ですね。例えば、四則演算のプログラムを書くとき、フローチャートで表すと分かりやすくなりますよ。
ヒロ：どういう風に表せばいいんですか？
タクミ：まずは入力する数字を変数に入れますね。その後、演算子を入力させて、条件分岐で四則演算をするかどうか判断します。そして、結果を出力する部分につなげます。これをフローチャートで表すと、入力から出力までの流れが一目で分かるようになります。
ヒロ：なるほど、そうすればプログラムを書くときに迷わずに書けそうですね。
タクミ：そうですね。フローチャートによってプログラムの全体像を把握することで、プログラムのミスも見つけやすくなりますよ。試しに挑戦してみてください。
フローチャート作成ソフトは何がおすすめですか？
ヒロ:タクミ先生、フローチャート作成ソフトは何がおすすめですか？
タクミ:まず、君がフローチャートを何のために使いたいか教えてくれるかな？例えば、アルゴリズムの設計やシステムの開発などね。
ヒロ:そうですね、アルゴリズムの設計に使いたいです。
タクミ:それなら、Flowgorithmというソフトがおすすめ。無料で使えて、シンプルで使いやすいよ。また、フローチャートだけでなく疑似コードも生成できるから、プログラミング学習にも役立つかもね。
ヒロ:なるほど、Flowgorithmですね。ありがとうございます！
タクミ:どういたしまして。たとえば、フローチャートはパズルのようなものだと思ってくれるかな。操作がわかりやすくなるから、アルゴリズムの理解も深まるかもしれないよ。