科学技術と共に歩む

本書で取り扱うデータ構造とアルゴリズムに関する研究は，コンピュータ科学の挑戦の歴史の中で，常に中心の位置を占めてきた．そこで開発された技法なくしては，現在の高度情報化社会の実現はあり得なかったことに疑問をはさむ余地はない．そのため専門教育における初学者用の教科書はとても大事であり，既に多くの成書が出版されている．本書を執筆するにあたって，類書の中でどのような特徴を出すかは大きく悩むところであった．本書の執筆者4人は地方国立大学において実際に関連の専門教育に長年携わってきた人間である．いろいろと議論を行った結果，以下のような執筆方針が徐々に固まっていった．

• 初学者用であるので，取り上げるトピックは奇をてらわずに，正攻法で選択する．
• 本シリーズ全体の要請にもなっているが，説明は図を多用して平易に行う．数式の使用はなるべく控えて，使用する場合でも2 行以上は連続させないことを原則とした．また解説するトピックは天下りの説明は避け，取り上げる理由や，結果を支えるアイデアから説明する．初学者には不要なレベルの厳密な説明や証明は行わない．
• 説明を平易に行うからといって，表面的なものだけに流れずに本質はきちんと説明する．また学習者が自ら興味をもってより進んだ勉学に取り組むように，裏に隠れた深い性質などについても一部，光を当てるように工夫する．
以上は初学者用教科書での一般的な方針であるが，“データ構造とアルゴリズム”の分野固有の観点からは以下の方針を考えた．
• 昨今のメモリの大容量化に代表されるハードウェアの高性能化と，高速ネットワークの普及と機械学習技術の発展に伴うデータの巨大化などの動向に留意し，その解決につながる技術を積極的に取り上げ，解説を行う．例えば，メモリ（領域）消費型のデータ構造とその上のアルゴリズム技法を，類似の成書より積極的に取り上げる．
• 昨今のシステムの大規模化と高信頼化に対応できる人材を育成するためには，ソフトウェアのカプセル化や抽象化，一般化，検証などの技術を初学者のレベルから教えることが重要である．ソフトウェア工学とは別の次元で，プログラミングレベルでの知識とスキルを身に付けさせるために，オブジェクト指向型言語であるC++による実装コードの教示を行う．
• 本書の前半ではC++言語での実装コードを示すが，これは初学者によいコードを読ませることが目的であり，Art of Programming につながるような解説を付記するように努力する．後半では疑似コードでアルゴリズムを示し，論理的かつ抽象的な思考能力の育成を図る．

オブジェクト指向型のC++言語は，初学者教育での利用には種々の議論もあるが，早いうちから，カプセル化や継承，多態性（polymorphism）などの概念に親しませることは，やはり高度な専門性の修得を目指す読者には有用であると考える．またSTL などの汎用の高性能ライブラリが利用できることも利点である．1 . 2節には，C言語などは知っているが，C++言語はよく知らない読者のための導入解説を行って，敷居を下げる工夫を行っている．

疑似コードレベルのアルゴリズム記述や問題の特性把握は，抽象的かつ論理的な思考，あるいは一般化した思考の訓練になり，とても有用である．昨今ではネット上には著名なアルゴリズムの実装コードが多数公開されている．ややもすると，それらを表面的にだけ参考にし，本質的な洞察を行わずに済ませてしまう例が数多く見受けられる．そのためか，アルゴリズムの最適化や改良のために疑似コードでの記述と整理を行わせると，ほとんどできない人が思いのほか多いことに驚かされる．そもそも疑似コードはプログラムの設計図となるものであり，上級仕様の作成などを行うためにも必要なスキルであるので，是非，多くの読者に習熟してほしいと考えている．
本書は1年間もしくは1年半程度の勉学期間を想定して編纂されている．執筆陣は本書の前半を，専門技術者教育におけるプログラミング言語教育の後半（1年後期）の教材として利用することを想定している．本書の後半は，学部2年から開始されるデータ構造とアルゴリズムの講義演習に使用することを想定している．
昨今では，ハードウェアの高性能化と高機能なソフトウェア統合開発環境の普及に伴い，アルゴリズムとデータ構造に関する専門的な勉強をしなくとも，基本的で小規模なソフトウェアならば容易に開発できる時代になっている．これは「誰でもプログラマになれる」という意味では望ましいことであるが，情報処理技術の本質に関して誤解が生じやすいという意味では望ましくないと考えられる．より先進的で高度なシステムを設計し開発するためにも，あるいは大規模かつ高信頼性を必要とするシステムを選定し運用するためにも，アルゴリズムとデータ構造に関する専門的な知識とスキルは必要不可欠なものである．より多くの読者に本分野を学んでいただき，現在および将来の高度情報化社会を支えていただければ，幸いと考える．本書がその一助になれば，執筆者らの望外の喜びである．

最後に，遅々として進まぬ執筆作業を忍耐強く待ち，励ましをいただいたコロナ社の皆様に感謝を申し上げる次第です．

2017年12月　岩沼宏治（著者代表）