プログラムの設計方法

コンピューター・プログラムを設計したいですか？ プログラムを設計する際に考慮すべきことはたくさんありますが、プロセスを効率化するためにできることがいくつかあります。 このWikiHowでは、コンピュータプログラムを設計するための基本的なステップを説明します。

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プログラムの全体的な目標を決めます。 これは、あなたのプログラムが何をするのかを1つか2つの文章で説明する全体的な声明にすぎません。 プログラムの目的は何ですか？ どのような問題を解決するのか？ 例えば、"My program will create a randomized dungeon."（私のプログラムはランダム化されたダンジョンを作る）。

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あなたのプログラムが持っている制限や要件を決めてください。 あなたのプログラムに必ず必要なものはありますか？ これは、期限、予算、ストレージスペースやメモリの制限、または他の同様のプログラムに欠けている特別な機能である可能性があります。 例えば、"ランダムに生成されるダンジョンには、入り口から出口までの通路がなければならない "などです。

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必要なことを実現できる技術がないか調べる。 必ずしもゼロから新しいプログラムを設計する必要はない。 既成のプログラムやツール、あるいは必要なことを実現できるプログラムやツールの組み合わせが見つかることもある。 遭遇した問題に対して既存の解決策を使うことで、多くの時間とリソースを節約することができる。

• 例えば、完全に機能するアプリケーションを構築するために、オープンソースのプログラムや既成のコードを使用することができます。 オープンソースのプログラムは通常、無料で使用でき、自分のニーズに合わせてソースコードを変更することができます。 元のコードの作者に謝意を表する必要があるだけです。
• 既成のコードやオープンソースのアプリケーションを使えば、次のような手間を省くことができます。

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どのプログラミング言語を使うかを決めます。できれば使い慣れた言語を選ぶことをお勧めします。 しかし、場合によっては、使用するオペレーティング・システムや、作ろうとするプログラムの種類に適したプログラミング言語を選んだ方がよいこともあります。

• は優れた汎用言語です。最も広く使われている言語であり、アプリケーションやコンピュータのハードウェアを最も自由にコントロールすることができます。
• : C#（発音はCシャープ）はC++の新しいバージョンです。 C#はC++の新しいバージョンで、新しい機能がいくつかあり、C++より学ぶのが少し簡単です。
• : Javaは、人気が高まっているオブジェクト指向プログラミング言語です。 Androidアプリケーションの主要なプログラミング言語です。 また、コンピューター・アプリケーションの作成にも使用できる。 例えば、MinecraftはもともとJavaでプログラムされた。
• Swift： SwiftはAppleによって開発され、主にiPhone、iPad、macOS、Apple TVなどのアプリ開発に使われている。
• : Pythonも人気の多目的言語だ。 Pythonは学びやすく使いやすいので、初心者には良い言語だ。

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使用するツールを決める プログラミング言語を決めたら、どんなツールを使うかを決めましょう。 統合開発環境（IDE）を使うのか？ コンパイラやインタプリタは必要ですか？ プログラムのデバッグはどうしますか？ サードパーティのアプリケーションは使えますか？ コードをバックアップする方法も考えておく必要があります。

• IDEは、コード・エディター、デバッガー、ビルド・ツール、そして時にはコンパイラーを含む包括的なソフトウェア開発ツールです。 人気のあるIDEには、Visual Studioなどがあります。
• コンパイラ：C/C++のような言語には、コードをコンピュータが理解できる機械語に変換するコンパイラが必要です。
• インタプリタ： JavaやPythonはコンパイルの必要がない言語です。 Pythonにはインタプリタがあり、Javaを解釈することができます。

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プログラムの出力を決定する。 プログラムの出力とは、プログラムが生成するものである。 印刷されたステートメントやレポートだけでなく、ユーザーが見るすべての画面は、プログラムの出力とみなされます。 プログラムに音声コンポーネントがあれば、それもプログラムとみなされます。 あなたは、すべての画面、すべての印刷されたページ、そしてユーザーがデータを入力するために使用するすべてのフィールドに何が表示されるかを決定する必要があります。

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プログラムの入力を決定します。プログラムの入力とは、プログラムが出力を生成するために使用するデータのことです。 入力は、ユーザー、ハードウェアデバイス、他のプログラム、外部ファイル、またはコードに書き込まれたものから得られます。特にユーザー入力を扱う場合は、できるだけ多くの可能性を考慮するようにしてください。

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主な機能を決定する。 プログラムのインプットとアウトプットが決まったら、どのようにインプットを受け取り、アウトプットに変換するのか、基本的なアウトラインを作り始めましょう。 どのような関数が必要で、どのような計算が必要かを考えましょう。 プロセスの概要を示すフローチャートを作成してもよいし、紙にリストを作るだけでもよい。

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大きな問題を小さな問題に分解する。 プログラムの主な機能が決まったら、それをさらに細かく分解していきます。 こうすることで、各機能がどのように機能するかを判断しやすくなります。 これを行う1つの方法は、擬似コードを使うことです。

• 擬似コードとは、コードの各行が何をする必要があるかを説明する、コンパイル不可能なテキストのことです。 例えば、「プレーヤーが金の鍵を持っていれば、ドアを開ける。 そうでなければ、ドアは閉まっている。

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主要な関数のコーディングを始めます。これらは記入する必要はありません。 ただ、存在することを確認してください。そうすることで、プログラムを整理しておくのに役立つアウトラインができます。

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関数を埋めていきます。 他の関数にほとんど、あるいはまったく依存していないものから始めましょう。 最初に大きな問題に取り組みましょう。 それから、細かい部分に集中しましょう。

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プログラムをテストする。プログラムを頻繁にテストする必要があります。 新しい関数を実装するたびに、それが正しく動作するかどうかを確認する必要があります。 さまざまな入力を使ってみて、さまざまな状況でプログラムがどのように動作するかを確認しましょう。 他の人にあなたのプログラムをテストしてもらい、実際のユーザーがあなたのプログラムをどのように操作するかを確認しましょう。 Printステートメントを使って、さまざまな変数やコードのセクションをテストしてみましょう。

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遭遇した問題をトラブルシューティングする。 コーディングをしていると、必ずと言っていいほど、いくつかの問題にぶつかります。 ここでは、遭遇した問題を解決するのに役立つヒントをいくつか紹介します：

• 構文をチェックし、コードが正しいタイプであることを確認する。
• スペルが正しいか確認する。
• 受信したエラーメッセージをグーグルで検索し、解決策がないか確認する。
• あなたのコードと同じような機能を持つコードを作成した人がいないか、ネットで調べる。 彼らの解決策を見る。
• 一休みして、後で戻ってくる。
• 助けを求める。

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プログラムを完成させましょう。 すべての関数を終了し、エラーやクラッシュなしにさまざまな入力でプログラムを実行できるようになったら、あなたのプログラムは終了です。 提出することも、公開することもできます。

この記事は、CC BY-NC-SAの下で公開されている " How to Design Programs " を改変して作成しました。特に断りのない限り、CC BY-NC-SAの下で利用可能です。