【基本情報】配列とループのつまずき解消｜隣同士の交換を1周ずつ追う

配列の交換を1回なら追える。でも、ループに入ると「今の配列」が分からなくなる。

そんなときは、変数の表とは別に、交換後の配列全体を書いてみましょう。今回は4個の数を使い、隣同士の比較と交換を実演します。全文無料のオリジナル基礎演習です📚

1．この処理で配列はどう変わる？

配列aは{6, 2, 5, 1}。配列は1始まり、forの終点は含み、←は代入です。型宣言などを省いた学習用表記を使います。

for (i を 1 から 3 まで 1 ずつ増やす)
  if (a[i] が a[i + 1] より大きい)
    temp ← a[i]
    a[i] ← a[i + 1]
    a[i + 1] ← temp
  endif
endfor

最後の配列を、解説を見る前に書いてください。「1回の比較ごとに何が動いたか」が今回の確認ポイントです。

2．同じ6が、右へ移動していく

最初：{6, 2, 5, 1}

i＝1：6と2を比較。6＞2なので交換し、{2, 6, 5, 1}。

i＝2：比較するのは、更新後のa[2]＝6とa[3]＝5です。交換して{2, 5, 6, 1}。

i＝3：6と1を比較して交換。最後は{2, 5, 1, 6}です。

i＝2のとき、最初の配列にあったa[2]＝2を使わないことが大切です。代入で配列が変わったら、以降は新しい状態を使います。

3．tempを使わずに交換できる？

a[i]←a[i＋1]だけを先に実行すると、元のa[i]が上書きされます。その後a[i＋1]←a[i]としても、両方が同じ値になります。

最初の6と2なら、tempへ6を退避→左へ2を入れる→右へ退避した6を戻す、の3段階です。「代入は同時ではなく、上から順に起きる」と考えます。

4．1周で、全部が並ぶわけではない

今回の1周では、最大値6が右端へ移りました。ただし{2, 5, 1}はまだ昇順ではありません。

隣同士の比較と交換を繰り返すバブルソートにつながる処理ですが、このコードは1周分だけです。完成した整列処理と取り違えないようにしましょう。

またiの最後を4にすると、a[5]を参照してしまいます。4要素で隣のi＋1まで読むため、iは3までです。

5．確認問題

問1：{2, 5, 1, 6}に同じコードをもう一度実行すると、最後の配列は？ 交換回数も答えてください。

問2：最初から{1, 2, 5, 6}なら、比較は何回、交換は何回？

問3：5要素の配列で、同じように先頭から隣同士を比較するとき、範囲外を読まない最後のiはいくつ？

6．解答と解説

問1：{2, 1, 5, 6}、交換は1回。2＞5は偽、5＞1は真なので交換、最後の5＞6は偽です。交換がない比較も実行されています。

問2：比較3回、交換0回です。配列が既に整列済みでも、このコードには途中終了の仕組みがないため、3組を比較します。

問3：i＝4です。i＋1＝5まで読めます。最後の要素番号そのものを、iの終点にしないよう確認します。

復習するときは「比較回数」と「交換回数」を別々にメモしてください。答えだけ合っても、途中の配列を書けなければ、別の初期値でもう一度追ってみましょう。

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表記の確認：IPA 科目Bサンプル問題。本記事のコード・問題は独自に作成しています。
次の確認｜交換が起きない比較も数える

配列を{3, 1, 2, 4}として、本文の1周分の処理を実行してください。最後の配列、比較回数、交換回数は？

ここで解答を見ずに、答えと理由を紙へ書いてください。

解答：{1, 2, 3, 4}、比較3回・交換2回です。3と1、次に3と2を交換し、3と4は交換しません。

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