【ITパスポート・大学入試共通テスト「情報Ⅰ」対策ソング】探索アルゴリズムのうた – 音楽で覚える検索手法

はじめに

ITパスポート試験や大学入試共通テスト「情報Ⅰ」では、探索アルゴリズムや線形探索法、二分探索法、ハッシュ法といった用語の意味を正しく理解することが求められます。
これらの用語は似ている部分も多く、試験中に混同してしまうことも少なくありません。
そこで本記事では、生成AIと音楽生成AIを活用して作成した教育ソング「探索アルゴリズムのうた」を紹介します。
リズムに合わせて自然に用語の定義を記憶し、試験で迷わず正しい選択肢を選べることを目的としています。

AIを活用した楽曲制作

今回の楽曲は、生成AI「ChatGPT」による歌詞制作と、音楽生成AI「Suno AI」による作曲を組み合わせて完成しました。
明るくテンポの速いテクノポップ調で、学習効果を高めつつ楽しく記憶に残るように工夫されています。

タイトル・歌詞の紹介

探索アルゴリズムのうた

探索アルゴリズムは　データ集合の中から
目的のデータを取り出す　手法のこと
線形探索法は　配列の先頭で
要素ひとつずつ比べる　見つかるまで または末尾まで
線形 整列不要　データ数の半分程度
比べる平均回数　効率低いシンプルな手法
二分探索法は　整列済みが前提
中央要素と比べて　範囲を半分ずつ狭める
整列処理が別途必要　比べる回数少ない
整列不要は線形　整列必要は二分探索
ハッシュ法はハッシュ関数で直接位置算出

楽曲の視聴

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• Suno AI
  探索アルゴリズムのうた（Suno AI）

歌詞の解説

探索アルゴリズム

データ集合の中から目的のデータを取り出す手法の総称です。
データの状態や目的に応じて適切な方法を選びます。
整列不要なら線形探索。
整列済みで高速化したいなら二分探索。
キーから直接位置を求めるならハッシュ法。
ITパスポート試験や大学入試共通テスト「情報Ⅰ」でも、この定義を正しく理解しているか問われます。

線形探索法

配列の先頭から要素をひとつずつ比べて、見つかるまでまたは末尾まで調べる方法です。
整列は不要です。
平均の比較回数はデータ数の半分程度、最悪の場合はデータ数回となります。

\(\text{平均比較回数} \approx \frac{n}{2}\)

初心者に覚えてほしいポイントは、シンプルで整列不要だが効率は低いということです。

二分探索法

配列が整列済み（昇順でも降順でも可）であることを前提に行う探索です。
中央要素と比べて、探索範囲を半分ずつ狭めながら繰り返します。
比較回数は少なくなり、おおよそ \(\log_2 n\) 回程度で済みます。
ただし、事前に整列処理が必要です。

試験問題では「整列済みが前提」と「範囲を半分に狭める」の2点をセットで覚えることが大切です。

ハッシュ法

探索キーをハッシュ関数で計算し、直接、格納位置や参照位置を求める方法です。
計算で位置を求めるため、高速にデータを扱えるのが特徴です。
歌詞では「ハッシュ関数で直接位置算出」という要点を簡潔に表しています。

楽曲に込めたメッセージ

「探索アルゴリズムのうた」は、単なる暗記ではなく、定義をリズムと共に覚えて、試験で正しく選べることを目指しています。
特に「整列不要は線形」「整列必要は二分探索」といった混同しやすいポイントをリズムで刻むことで、試験中にも思い出しやすくなる構成になっています。
音楽を通じて、ITパスポートや大学入試共通テスト「情報Ⅰ」の学習を少しでも楽しく効率的に進める助けとなれば幸いです。

まとめ

本記事では、AIを活用して制作した教育ソング「探索アルゴリズムのうた」を紹介しました。

• 探索アルゴリズムの定義
• 線形探索法（整列不要、平均比較回数は半分程度、最悪はn回）
• 二分探索法（整列済み前提、効率的だが整列が必要）
• ハッシュ法（ハッシュ関数で位置算出）

これらを音楽と共に覚えることで、ITパスポート試験や大学入試共通テスト「情報Ⅰ」で問われる基礎を楽しく学ぶことができます。