JavaScript上級

上級 JavaScriptで学ぶアルゴリズム｜練習問題編

 

導入

アルゴリズムは、プログラミングの根幹を成す重要な要素です。特に上級エンジニアにとって、効率的なアルゴリズムの理解は業務のパフォーマンスを大きく向上させます。本記事では、具体的なシチュエーションに基づいたアルゴリズムを学び、実務に役立つスキルを身につけることを目指します。

教科書レベルの解説（アルゴリズム）

重要な概念の整理

アルゴリズムは、特定の問題を解決するための手順や計算の流れを指します。上級エンジニアとしては、特に時間計算量や空間計算量を意識したアルゴリズムの選定が求められます。実際の業務では、データの処理速度やメモリの使用量がパフォーマンスに直結するため、これらを意識した設計が重要です。

コード例（JavaScript）


// フィボナッチ数列を求める再帰的な関数
function fibonacci(n) {
    if (n <= 1) return n;
    return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

// メモ化を使用して効率化
const memoizedFibonacci = (function() {
    const memo = {};
    return function fib(n) {
        if (memo[n]) return memo[n];
        if (n <= 1) return n;
        memo[n] = fib(n - 1) + fib(n - 2);
        return memo[n];
    };
})();

// 使用例
console.log(memoizedFibonacci(10)); // 55

コードの行ごとの解説

  1. 関数定義: fibonacci 関数は、引数 n に基づいてフィボナッチ数を計算します。
  2. 基本条件: if (n <= 1) で、n が 0 または 1 の場合にそのまま返します。
  3. 再帰呼び出し: フィボナッチ数は前の二つのフィボナッチ数の和であるため、fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2) と再帰的に呼び出します。
  4. メモ化: memoizedFibonacci 内で、計算済みの結果を memo オブジェクトに保存し、再計算を避けます。
  5. 最終結果: console.log(memoizedFibonacci(10)); で、10 番目のフィボナッチ数を出力します。

練習問題編

以下の練習問題に取り組み、理解を深めてください。

  1. 問題 1: フィボナッチ数列を配列で返す関数を実装してください。
  2. 問題 2: メモ化を使用して、与えられた数 n に対してフィボナッチ数を計算する関数を作成してください。
  3. 問題 3: フィボナッチ数列の最初の n 個の数を表示する関数を作成してください。
  4. 問題 4: 与えられた数がフィボナッチ数であるかを判定する関数を実装してください。
  5. 問題 5: フィボナッチ数列を生成する際のメモリ使用量を計測し、改善点を考察してください。

まとめ

  • フィボナッチ数列の計算には、再帰とメモ化のテクニックを活用できます。
  • メモ化を用いることで、計算の効率を大幅に向上させることが可能です。
  • 実務において、アルゴリズムの選択がパフォーマンスに与える影響を理解することが重要です。
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