はじめに（pdf）

±¹¶° ¶µ° ² ´ ¶ ¸ ±° ±² ¨ᴢ© ·° ·µ ¸° ¸µ ¹° ¹µ ²°°° °µ ᴥࢳ࣊ᴦ 2003～08 年 2008 年 2009～25 年 年平均 成長率（％）（十億ドル）GDP増減額1 人当たりGDP（ドル）人口伸び率（％） 日本 3.0 681.6 38457 ▲5.0 米国 5.3 3188.7 47440 14.0 EU 9.9 6915.0 35682 2.0 中国 21.3 2679.1 3259 8.0 インド 16.2 662.5 1017 19.5 ASEAN 15.9 792.0 9551 16.9 韓国 7.6 285.4 19136 2.4 ブラジル 23.6 1043.1 8295 10.4 ロシア 31.2 1245.1 11807 ▲6.1 （出所）「“財務データ”で見る産業の 40 年」（日本政策投 資銀行）および「産業別財務データハンドブッ ク」 （注）中国は香港，マカオを除く．▲はマイナス （出所）IMF，国連資料より日本政策投資銀行作成 ■図 日本の製造業の売上高営業利益率

情報工学テキストシリーズ

刊行の趣旨

下図は日本の製造業の売上高営業利益率の過去 50 年ほどの推移を示したものである．私が 大学生だった頃（1968―1972 年），営業利益率は 8％ 程度であり，製造業は大きな利益を上げ ていた．このころ，日本の企業が作る製品は世界で大きな競争力を持ち，我々の暮らしは毎年 良くなってゆき，日本は世界に大きく羽ばたこうとしている時期だった． 1970 年には大阪で日本万国博覧会が開催され，半年間で 6400 万人あまりの人々が無線電 話，リニアモーターカー，電気自動車，あるいはモノレールなどの最新技術に感動した．それ から 40 年，日本の製造業の利益率は年を追う毎に減少し，今ではとうとう 2％ にまで落ち込 んでしまった．何を作っても売れない，あるいは売れても利益はほとんどないという状況に なっている． 下表はいくつかの国の経済の成長率や国民 1 人あたりの GDP（国内総生産）を示したもの であるが，かつての勢いは今はなく，日本の成長率は諸外国と比較して目を覆うばかりになっ てしまった．おりしも，今年（2010 年）は中国で上海万博が開催され，20％ を超える成長率 を持つ中国が世界の中で輝いている． なぜ，日本の地位はこんなに低くなったのだろうか． なぜ，日本の製品は世界で売れなくなったのだろうか． ■表 世界経済で存在感を増す新興国

その原因は，日本の製造業に携わるエンジニアの企画力や総合力が乏しくなっていること， および日本人の多くが内向きになっていることだと思われる． まず，気持ちが内向きになるとどうなるか．それは，ときには戦い，ときには妥協し，他人 との意見の相違を乗り越え，自分や他人の企画や提案をよりよいものにしてゆく辛い努力を嫌 い，自分の殻に閉じこもり，自分をそのままの形で受け入れてくれる人や物とだけ付き合い， 自分の成長のチャンスを逃し，さらに内向きになってゆくという悪循環が始まる．言われたこ とだけをやり，給料分だけ働き，争い事のない趣味の世界で遊ぶ．いわゆる草食系人間である． こうした内向きの人は，当然のことながら世界を攻略する戦略的商品の企画や設計は苦手で ある．中国人，韓国人，あるいはインド人が少なくない会社内で，新規技術開発に関して英語 で議論し，世界の潮流を考え，自分のアイデアを製品に織り込む努力は草食系人間にとっては とても面倒なタスクであり，やる気が起こらない． 一方，エンジニアの企画力や総合力が乏しくなっていることは，みんなが消費者になってい て，製品やサービスは誰かが作り，自分はそれを選択するだけだという意識の蔓延が原因だと 思われる．そもそも企画力や総合力という力は，小学校・中学校，高等学校，そして大学・大 学院と続く教育，毎日の家庭生活，そしてクラブ・サークル活動などの課外活動や遊び仲間と のスポーツや娯楽など，生きることすべての中で自然に培われ，育つ能力である．しかしなが ら，現在は与えられることが多すぎ，自分で企画や提案をしなくても，テレビやインターネッ トからいくらでも情報が得られる．昔，携帯電話がないとき，駅で友人や恋人と待ち合わせを するという些細なことでさえ，確実に会うためにいろいろな工夫をしなければならなかった． 明らかに，現在は考えなくても良いことが多すぎる． みんなが消費者意識となり，必要なものを自分が企画・提案しなくても，待っていれば誰か が作ってくれるという考えを持つと，当然ながらエンジニア失格である．エンジニアは，誰か が作ったものの改良をすることも大切であるが，自分が企画・提案しなかったらずっと出てこ ない製品やサービスを世に生み出す能力と気概が必要である． 実は，このテキストシリーズは「自分が企画・提案しなかったらずっと出てこない製品や サービスを世に生み出す能力と気概」を情報工学教育の中で涵養する目的を持って企画したも のである． 国際競争力のある製品やサービスを企画・提案・設計・開発し，日本の製造業の営業利益率 を 8％ に上げ，豊かで希望が持てる社会に変えてゆくためにエンジニアが果たす役割は大き い．そのため，そうしたエンジニアを育てる高専・大学・大学院の教育は極めて重要である． 特に，情報工学は，次世代の製品やサービスの中核となる学問分野である．最新の車にはコン ピュータの心臓部であるマイクロプロセッサが 100 個以上搭載されており，車はもはや走るコ ンピュータである．動力源は内燃機関から電気モーターに進化しても，それを制御し，快適で 楽しいドライブを実現するのはコンピュータの役割である．車も，飛行機も，電車も，電話 も，テレビも，調理道具も，あらゆるものがコンピュータの力で新たな可能性を生み出し，そ れらがネットワークで結ばれ，音楽，映画，新聞などとの融合も加わり，さらに大きな価値を もたらす．

こうした情報工学の分野で新たな価値を生み出すエンジニアの教育に関する斬新な試みをこ のテキストシリーズでは行う．それは次の観点である． 1．学生の興味から入り，学ぶことの必要性を理解させるアクティブラーニングを基本とす る． 2．知識が実際の製品やサービス作りでどのように役立つのかを学生が理解する． 3．学生が獲得した知識で，新しい，かつ楽しい製品やサービスが実現できることを学生が 経験し，企画や提案が楽しいことを味わう． もちろん，この目標の実現にはテキストだけでなく，教員の力量が重要であることは言うま でもない．このテキストシリーズはエンジニアの独習用ではなく，上記の目標を実現したい学 生と教員の熱意を支援するために企画した．講義を受ける学生諸君は，社会で毎日生じる多く の問題をエンジニアとしてどう解決するかを考え，理工学のみならず，経済や社会に関して幅 広い知識を身につけてほしい．また，諸君らは情報工学の専門家として力を付け，多くの問題 に対して自分が率先してソリューションを提供できるようになってほしい． 情報工学テキストシリーズ編集委員長 三木光範

はじめに

プログラミングってなに？ コンピュータに何か仕事をさせたいときに，コンピュータがわかる言語で，その仕事の指令 書を作る事をプログラミングという．また，プログラミングの結果できたものをプログラムと いう． プログラミングの必要性 コンピュータには様々なソフトが組み込まれている．まず，Windows（XP，Vista，7）．こ れは，パソコン（マック以外）における基本ソフトである（最近は Linux もよく使われてい る）．もし，基本ソフトがなければ，キーボード入力やマウス操作，さらには画面表示などが できない．要するに，何の操作もできない状態になる． もし，基本ソフトだけしかなければ，一応キーボード入力やマウス操作といったことはで き，ファイル操作もできるが，実際には何の役にも立たない．コンピュータで実際に何かでき るためには，基本ソフトの上で動く，アプリケーションソフトが必要である．アプリケーショ ンソフトには様々なものがある．たとえば，日本語入力ソフト（Atok，MSIME），ワードプ ロ セ ッ サ（Word），メ ー ル ソ フ ト（AL­mail），ホ ー ム ペ ー ジ 閲 覧 ソ フ ト（Internet Explorer），お絵描きソフト（ペイント），表計算ソフト（Excel），などなど．

要するに，コンピュータを有効に使うには，様々なソフトが必要である．ところでソフトと は何であろうか？ ソフトとは簡単に言えば，コンピュータ上で稼働するプログラムのことで ある．Windows も Word も AL­mail や Internet Explorer も誰かが作ったプログラムなので ある． ところで，現代は，ほとんどあらゆる電化製品にコンピュータが内蔵されていて，当然ソフ トも組み込まれている．電気炊飯器は炊き加減を好みに合わせられるようになっていて，温 度・圧力・炊き込み時間などがコンピュータにより制御されている（制御するためのプログラ ムが内蔵されている）．エアコンは室内が快適になるようにコンピュータで制御されている し，自動車なども燃費をよくするためや安全性を高めるため，あるいは乗り心地をよくするた めに，様々なコンピュータ制御が行われている．また，ゲームマシン（DS，Wii，プレイス

テーション（2, 3），X­Box，...）も当然コンピュータで，ゲームソフトは誰かが作ったプログ ラムである．さらには，携帯電話などもコンピュータといえる．要するに，世の中には至る所 にコンピュータがあり，また，それと同じだけ，あるいはそれより多くソフトすなわちプログ ラムがある．ということは，それだけ誰かがプログラムを作ってきた，ということになる．こ の状況は，これから益々進んでいくことはあっても，減退していくことはないであろう．した がって，これからもどんどんとプログラムを生産していく必要があり，誰かが作っていかなけ ればならないのである．そして，コンピュータへの要求は益々高度なものとなって行くであろ うから，プログラムへの要求もさらに高いものとなるであろう． C 言語 世の中には様々なプログラミン グ 言 語 が あ る（Basic，Fortan，Pascal，Lisp，Prolog， Smalltalk，C++，Java，C＃，…）が，C 言語は現在もっとも実際に使われている言語の 1 つ である．また，非常に高機能で，大抵のことはできる．ただし，非常に高度なことができる代 わりに，理解するには，また，自由に使いこなせるようになるには，かなりの努力を要すると いわれている．本テキストの目標の 1 つは，プログラミングが初めての人を対象に，C 言語の 文法を一通り理解することである．英語や日本語にも文法があるように，C 言語（や他のプロ グラミング言語）にも文法がある．ただし，英語や日本語といった自然言語では少しくらい文 法的におかしくてもとにかく意味が通じれば，それで事足りるが，C 言語の場合はそうはいか ない．ほんの少しでも文法的におかしければ，そのプログラムは全く動作しない．また，文法 的には正しいとしても，コンピュータはプログラムに書かれていることを忠実に守って動作す るので，プログラムに些細な間違いがあっても（人間ならば，簡単な間違いならば，自分で修 正しながら行動をとれるが），その間違いどおりに動作する． ゲームプログラムなどの面白いプログラム C 言語の文法を理解するといっても，文法事項を単に暗記すればよいわけではない．英語の 勉強でも，文法の勉強は役には立つが，それだけではだめで，実際に英文を読んで理解できた り，英文を書けたり，聞き取れたり，しゃべれたり，といったことができなければ意味はな い．C 言語でも，人の書いたプログラムを読んで理解できたり，自分でプログラムを書けたり できなくては，本当に理解できたことにはならない．しかし，初めから本格的なプログラムに 取り組むには無理があるが，かといって，文法事項を理解するためだけの簡単な（実際には意 味のない）プログラムを多くこなしても，なかなか力が付かないので，実際に使える（人に 使ってもらえる）レベルのプログラムを作っていくことにする． 私が初めてコンピュータを所有し，何をしたかというと，ゲームのプログラムを作った． 作ったゲームで遊ぶことよりも，ゲームのプログラムを作ること自体が，ゲーム感覚で，非常 に楽しく，とても集中して取り組むことができ，いつの間にかプログラミングの力が付いて いったように思っている． そこで，本テキストでは，主にゲームのプログラムを作りながら，楽しみながら，プログラ

ミングの力を付けてもらおうと思う．ここで，「文法」ではなく「プログラミングの力」とい う言い方をしたが，C 言語で自由にプログラムを作れるようになるには，文法事項を理解する ことは必須とはいえ，必ずしもすべて覚える必要はない．少し自信がなければ，そのときに， 文法書を見ながら，プログラムを書けばよいのである．それよりも大事なのは，「こういうこ とをしたい時は，こういう書き方をする」といったような，いくつかのパターンとして覚える ことである．プログラムは，コンピュータを動作させるための指令書であるので，あくまで動 作するのはコンピュータであり，コンピュータはどんな動作が可能なのかを感覚的に把握する ことができれば，プログラミングは非常に楽になる．楽しみながらゲームなどの例題プログラ ムを，最初は書き写して実行し，そのプログラムを理解して，次に自分なりに拡張していくこ とで，いつの間にか，プログラミングの力が付いていくことであろう． パソコンでプログラミングを行うには？ C 言語でプログラミングを行うには，C 言語の開発環境（ソフト）が必要である．本テキス トで提供しているプログラムは「Visual C++ 6.0」で作成し実行・確認している．もちろん， Visual C++ 6.0 独自の機能は使用していないので，標準的な C 言語の開発環境（あるいはコ ンパイラ）があれば，本テキストのプログラミングを行うことができる．フリーの C 言語開 発環境もいくつかある． 本テキストの構成 先ほど述べたように，本テキストの目標は C 言語での「プログラミングの力」を付けるこ とである．そのため多くのプログラミング言語のテキストとは異なり，全体を 2 部構成として ある．第 1 編では各章ごとにゲームなどの実際的なプログラムを作る．それらのプログラム作 りを通して，プログラミングの力を付けるのが狙いである．ただし，第 1 編では文法事項の説 明は必要最低限にとどめてある．そこで，第 2 編では全体的な文法事項を説明する．第 1 編の プログラムの説明では不十分な場合には第 2 編の文法事項の説明を参照してもらう，という構 成になっている． 2010 年 4 月 渡部広一