アルゴリズムの勉強法

Question

基本的なアルゴリズムを学ぶために以下の参考書に挑戦してみました。
1)プログラミングの宝箱 アルゴリズムとデータ構造 第2版(SBクリエイティブ株式会社)
2)明解Javaによるアルゴリズムとデータ構造(SBクリエイティブ株式会社)
しかし、サンプルコードを見ても処理の内容を全くイメージできません。
文法的にわからないというよりは、具体的な処理の内容を理解できません。
teratailにも質問を投稿していますが、すべての問題で、質問しないと解けない状態なので
1日1題こなせるかというペースです。なかなか先に進めません。
アルゴリズムの勉強を始めたばかりの初心者向けの教材(動画、書籍など)
や勉強方法があれば教えていただけないでしょうか？

Answer 1

クイックソートのご質問のとき、図解させていただきましたが、なぜわざわざ図解してみせたと思われますか。
紙にペンで書いて and/or 描いて理解を深める、考えをまとめる、ということが、特に昨今、軽視されているように思いますが、たいへん有効な方法を逸してしまっているな、と感じます。
今、お持ちの本を「読む」だけでなく、その動きを図にしてみて理解する、というのを実践されてはどうか、と思います。他に参考になるいい本やサイトはないか、と、新たに「読む」ものを増やしても、現時点では無駄ではないかと思います。なぜなら、「読む」のは受動的に過ぎませんが、紙の上に自分の手を動かして理解する、という行為は主体的で能動的だからです。「読む」が主体で、teratail で質問をして得た回答をまた「読む」だけでは、「1日1題こなせるかというペース」が徐々に速くなっても「1日3題こなせるかというペース」ぐらいにしか上達しないのではないでしょうか。それより、今、「1題二日」のペースであっても、じっくり紙の上で手を動かしながら理解を深めることにより、いずれはすんなりアルゴリズムとデータ構造を理解できるようになるのではないか、と思います。

そういうことをお伝えしたい意味もあり、図解を載せた次第です。

質問への答えといたしましては、「今、お持ちの本の題材を 1 題ずつ、じっくり紙とペンを使って、自分の手を動かして理解するようにするのが、最終的には早道になるのではないでしょうか」となります。

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書き忘れていたことを思い出したので追記します。

じっくり紙の上で手を動かしながら理解を深めることにより、いずれはすんなりアルゴリズムとデータ構造を理解できるようになるのではないか、と書きましたが、重要なのはこの先です。自分で主体的に理解できるようになると、未知の問題に対峙したときに、独自のデータ構造・アルゴリズムを創造することができます。「読む」ことはもちろん大事なのですが、「読む」だけの受動的な学習を重ねても、「読む」のが速くなるだけで、オリジナルのアルゴリズムを生み出すところまでは、なかなか到達できません。

Answer 2

アルゴリズムの勉強は本を読むのではなく、実際にコードを書いて学ぶのがいいと思います。そこで、競技プログラミングというものをお勧めします。競技プログラミングとは、決められた時間内にプログラミングの問題を解くというものです。手始めに、Atcoderというサイトで問題を解いてみはいかがでしょうか？効率のいいアルゴリズムで問題を解くことが要求されるので、アルゴリズムの勉強には有効だと思います。

Answer 3

著書の名前の通りアルゴリズムはデータ構造とセットで考えなければならないです。さらに述べるならば、データ構造を確定したうえで、アルゴリズムはこの後に考えることが普通です。

アルゴリズムだけを単独でイメージしようとしているならば多分実現できないはずです。少なくとも前提としてデータ構造の理解を先にしておくことが必要となります。特に汎用的なもの（連結リストとか木とか）を先に学んでおくといいと思います。

Answer 4

努力方向が間違っていると思います。

パターン的にコード丸々覚えようとしていません?

それじゃ意味無い。

データ構造とアルゴリズムを学ぶ意味はなんでしょうか?

私は"多角的に物事を考える力を身につける"ためだと思っています。

実際、リスト構造なんかはJavaやC++等の言語では__すでに用意されています__。

じゃあ、やる意味無いじゃん。

...ではなく、考え方を学ぶ。

こういう考え方もある。

という風に。

なので、

一行レベルで意味を租借していきながら理解する方法をお勧めします。

ただし、この方法で**「絶対に出来る」とまではいいません**。

例えば

バブルソートをC言語で記述した場合、

int array[20]; // 対象配列。すでにデータが入っているとする
int i, j, work;

for( i = 0; i < 20; i++ ){
      for( j = 20 - 1; j > i; j-- ){
           if( array[j] < array[j-1] ){
            work       = array[j];
            array[j]   = array[j-1];
            array[j-1] = work;
           }
      }
}

だったかな。

これに一行レベルで「何をしているのか」をコメントしていく。

int array[20]; // 対象配列。すでにデータが入っているとする
int i, j, work;

// 0 - 20 で...ってことは どうやら対象配列の長さ分ループしているようだ...
for( i = 0; i < 20; i++ ){
      // 19 ( 20 - 1 ) から iを超えない間...ってことは 後ろからさらにループ?
      for( j = 20 - 1; j > i; j-- ){
　　　　　　// 0, 1, 2, 4... と後ろに行けばいくほど大きいということからか、
           // if文で前の方が大きいなら...?
           if( array[j] < array[j-1] ){
                // どうやら交換アルゴリズムとやらでデータを交換しているようだ
                work       = array[j];
                array[j]   = array[j-1];
                array[j-1] = work;
           }
      }
}

みたいに。

( もっと細かくてもいいと思うが。 )

ということで、

1. 対象の配列分ループ
2. 後ろから現在の先端を超えない間さらにループ
3. もしif文でちぇっくして前の方が大きいなら...

みたいな感じで理解。

みたいな?