アルゴリズムのイメージを擬人化する

アルゴリズムのイメージを擬人化する

AtCoder株式会社代表取締役

高橋直大

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©AtCoder Inc. All rights reserved. 2

はじめに

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内容について

• 初心者向きの内容になります。

– ガチ勢は聞いても勉強にならないかも

– 可愛いキャラが後半に出てくるので、それ目当ても可

• 一応教育コンテンツです

– 擬人化をすることで良いこともあるんです。

• 気になった点は即突っ込んでください。

– 擬人化、一人でしてもつまらないので、属性追加とか大歓迎です

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アルゴリズムをなぜ擬人化するのか？

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なぜ擬人化？

• アルゴリズムが擬人化出来ない人は、そのアルゴリズムを理解しているとは言えない！

– アルゴリズムを十分に理解している人は、アルゴリズムの擬人化が上手 • もちろん、全員が全員擬人化しているわけではありません

– 逆に、あまり理解していないアルゴリズムは、上手く擬人化できない • 知らないアルゴリズムは擬人化出来ない！

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擬人化をしよう！

• 擬人化をするために必要なことは？

– アルゴリズムの特徴を、出来るだけ多く捉える！ • 特徴が解らないと、安易な擬人化しか出来ません。

– アルゴリズムを、別の視点から見てみる！ • こういう入力の時はどう？

• ああいう入力の時はどう？

• そういった視点から、キャラクターの性格が形成されていく

• こうした複数の視点を積極的に探していくことで、アルゴリズムを深く理解し、問題を解く能力が向上する！

– 競技プログラミングに直結するとは限りません

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ブルートフォース

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あ

• あ

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• 総当たりアルゴリズム

– 力づくで全部調べる

• 全てを力で解決する

– 蟻本さえも丸めて武器にしてしまう

• だが、完全な脳筋キャラなのだろうか？

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• ブルートフォースは劣ったアルゴリズム？

– そんなことはありません！

• 計算量が問題ないのであれば、最もバグりにくく、コード量も短くて済むことが多い！

• 力づくで解決できない問題ももちろんあるが、力づくで良いのであれば、それが最も楽

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• ブルートフォースは、「力づくで解決できる時にだけ出てくる仕事人！」

– 蟻本も持ってるし、脳筋キャラでも勉強してる！

– 自分の役立つポイントは、彼が一番理解しています。

• もしブルートフォースを組んでTLEしたら、ブルートフォースが悪いのではなく、悪いのはあなたです！

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ブルートフォースおまけ

• なんで女の子じゃないの？

– マッチョな女の子とか嬉しくないじゃん！！！！ » ほんとは男２女２にしてねって言われたからです。

• 女の子としてイメージすると、また違ったキャラ付に出来るかもしれない！

– それはご来場の皆様にお任せします！

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深さ優先探索

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あ

• あ

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深さ優先探索

• 深さ優先探索は勇者である

– 色々なところに、主人公的な要素が存在する！！！

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深さ優先探索

• 「解に辿り着いたとしても、その解が最短である保障がない点」

– とりあえず答えにはたどり着くけど、普段の仕事はいい加減 • これだけ見ると「決して優等生なキャラクターではない」という部分が強調される。

• ヒーローの日常は多少不真面目なくらいが良い！

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深さ優先探索

• 「グラフが膨大でも、解に辿り着けることがある」

– 真面目に最短路を探すようなアルゴリズムでは、とても解に辿り着けないような膨大なグラフでも、解に辿り着けることがある。 • 例えば、6*6のスライドパズルの探索とか

– 単純な実装では大抵上手くいかないけれども、ちょっとした工夫で一気に探索結果が変わるのも魅力的

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深さ優先探索

• 「たまに空回りする」

– グラフの形によっては、同じところで無限ループを起こしてしまう • ちょっとだめなところがあるのもポイント！

– 大事な仲間（メモリーちゃん）に覚えてもらうことにより、空回りを起こさなくなる！ • いわゆるメモ化再帰

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深さ優先探索

• 他にも色々な主人公要素が存在する

– 初期パーティ • アルゴリズムを学ぶ上で、「探索」は最初に身に着けるツールです。最初から出てくること程、主人公らしい要素はありません。

– 目の前のことを無視できない。 • 隣接ノードのうち最も評価が高いものから探索する、というのはよくおこなわれる手法であり、それをすることにより、遠くの良い解よりも、近くの解に近づき易くなります。

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深さ優先探索おまけ

• もし深さ優先探索が女の子だったら？

– ヤンデレっぽい子にした気がします • 一人の男性に嵌ると、そこで無限ループを起こして抜け出せない

– サークルクラッシャー的な子の可能性もあり • 親しくなった男性の友人と次々に親しくなっていく

• そういう目で見ると、探索系アルゴリズムは全部真人間ではなくなってしまうので、もうちょっと違った目線で見てあげたほうが良いと思います＞＜

– もちろん女勇者でも良い

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幅優先探索

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あ

• あ

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幅優先探索

• 委員長タイプの女の子！

– 真面目！かわいい！

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幅優先探索

• 委員長タイプの女の子！

– 全員に対して平等です。 • 始点からの距離に対して近い順に探索します。

• 偏ったりはしません。

– 常にきっちりと仕事をこなします。 • 出力される解は必ず最短であることが保障されている

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幅優先探索

• やることが増え過ぎちゃうと対応できない

– 解までが遠いと、絶対に解に辿り着けない • 目回してあわあわってなりそうでかわいい

– あんまり工夫の余地がない • 探索順を弄っても、そんなに探索効率は変わらない

– 凄く工夫するとダイクストラやA*になるが、これはもはや別物

– 融通の利かない感じがかわいい

• 深さ優先探索と大体正反対！

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ビームサーチ

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あ

• あ

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ビームサーチ

• 「ビーム」の名が表す通り、魔法少女ちゃん！！

– 杖からビームを打つよ！

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ビームサーチ

• 「ビーム」の名が表す通り、魔法少女ちゃん！！

– 杖からビームを打つよ！

• ・・・みたいな設定なわけがないです！！！

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ビームサーチ

• そもそもビームサーチってどういうアルゴリズム？

– 良い状態を上位K個まで保持する • 貪欲法だと、「最も良いものを選ぶ」

• ビームサーチは、「上からK個を残す」

– 何が嬉しいの？ • 貪欲法だと上手くいかない問題はたくさんある

• でも、貪欲法だと「ある程度上手くいく」問題もたくさんある

• だったら、貪欲法で候補になるのをたくさん持っておけば、もっと上手くいきやすいよね！って発想

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ビームサーチ

• ビームサーチって地味じゃない？

– 「ビーム」は、探索のループ毎に、「常にK個のノードを探索する」→「幅が一定」だからビームって呼ばれてるだけ

• それなのに、「ビームサーチ」とかかっこいい名前がついてる

こんなかっこいい

ビームは打てない！

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ビームサーチ

• 結論：ビームサーチはコスプレ少女である

– ビームなんて打てない！魔法も使えない！

– コスプレしているだけ！

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ビームサーチ

• では、ビームサーチちゃんは本当はどんな子なのか？

– ビームサーチちゃんは、地方から出てきて都会に出てきた、一人暮らしの大学1年生である！ • 書いて貰った段階では高校生だったんだけど、なんとなく大学１年生にしました

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ビームサーチ

• 一人暮らしの貧乏な女の子

– 狭い部屋に一人で住んでる

– お金がないので、コスプレ衣装を自分で作っている • 前に作ったコスプレ衣装を参考に、改良したものを新たに作る

– 狭い部屋に住んでいるので、ものがあまり置けない • お気に入りの上位K着だけを残して、残りは捨ててしまう

• 地味なのに頑張ってるのが可愛い！

• 幸薄っぽいのが可愛い！！！

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最後に

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今回のまとめ

• ブルートフォースくん – 力づくで押し切るのが得意です。使い方は考えましょう

• 深さ優先探索くん – とりあえずチューニングすればなんとかしてくれます。最適解とかを出したい時は無理だけど

• 幅優先探索ちゃん – きっちりしてるけど、探索空間が膨大な時に注意しよう

• ビームサーチちゃん – かわいい！地味かわいい！

– 意外と単純、簡単なアルゴリズムです！こわくないよ！ • 魔法使いだって考えると怖いけど、所詮コスプレ少女だよ！

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さいごに

• 今回の擬人化の説明は、「イラストにあった特徴」だけを取り出しています。

– よって、アルゴリズムの全ての特徴が生かせているわけではない • 例えば、深さ優先探索は、「辞書順最小」とかは見つけられる

• 一人が擬人化するだけでは、全ての特徴を列挙出来ない

– 一部の特徴は、擬人化することでむしろ見えなくなってしまう

• これを解決するには、みんなでそれぞれアルゴリズムを擬人化し、共有すれば良い！

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アルゴリズムのイメージを擬人化する

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