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Yudong Jin
9135647d93
Add dedicated chapter exercise sections and generated exercise pages for the English, Japanese, and Russian editions. Add navigation for all published languages while keeping Taiwan Traditional Chinese exercise pages generated at build time.
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<!-- utils/exercises/publish_exercises.py により自動生成されています。直接編集しないでください。 -->
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# 演習
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## 確認問題
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### 身近な場面にあるデータの関係
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データ同士の関係に基づいて、次の 3 つの場面に「線形構造、木構造、網状構造」のいずれかを選び、理由を説明してください。
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<!-- numbered-subquestions -->
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1. 生徒が一列に並び、それぞれが自分の前と後ろにいる人だけに注目する。
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2. 学校が「学校 → 学年 → クラス」という階層で管理されている。
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3. 都市の道路が複数の交差点を結び、1 つの交差点から複数の別の交差点へ行けるほか、道路が環状につながることもある。
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??? success "解答"
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1. 線形構造です。列の先頭と最後にいる人を除き、それぞれの人は前後の 1 人ずつとだけ隣り合い、関係が一本の線に沿って並んでいます。
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2. 木構造です。各クラスはいずれか 1 つの学年に属し、各学年はさらに学校に属しており、関係が上から下へ階層的に広がっています。
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3. 網状構造です。1 つの交差点を複数の交差点と結ぶことができ、経路が環状につながる場合もあるため、1 つの順序や厳密な階層では表せません。
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構造を判断するときは、メモリをどれだけ使うかを先に考えるのではなく、まず要素同士の関係を観察します。
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### 論理的な順序をメモリに保存する方法
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論理的な順序 `A → B → C` を保存するために、次の 2 つの簡略化したメモリ配置を考えます。
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- 方法 A：`A、B、C` を、それぞれ番号 `20、21、22` のメモリ領域に置く。
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- 方法 B：`A、B、C` を、それぞれ番号 `20、7、31` のメモリ領域に置き、`A` に `B` の位置、`B` に `C` の位置を記録する。
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<!-- numbered-subquestions -->
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1. どちらが連続した領域への保存で、どちらが分散した領域への保存ですか？
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2. 2 つの方法は、それぞれ配列と連結リストのどちらに近いですか？
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3. 方法 B のメモリ領域の番号は大きさの順に並んでいません。それでも `A → B → C` という論理的な順序を表せるのはなぜですか？
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??? success "解答"
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1. 方法 A は連続したメモリ領域を使っているため、連続した領域への保存です。方法 B のノードは別々の場所に分散しているため、分散した領域への保存です。
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2. 方法 A は配列に、方法 B は連結リストに近いです。
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3. 論理的な順序を決めるのはノード間に記録された接続関係であり、メモリ領域の番号の大小ではありません。
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`A` に記録された位置から `B` を見つけ、さらに `B` に記録された位置から `C` を見つけられるため、`A、B、C` の順にアクセスできます。
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このことからも、論理構造と物理構造は、同じデータを異なる視点から捉えたものだと分かります。
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### 宿題の記録におけるデータ型と構造
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ある学習グループが、座席順に 4 人の生徒が宿題を提出したかどうかを記録したところ、次の結果になりました。
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`[true, false, true, true]`
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<!-- numbered-subquestions -->
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1. 各要素には、どの基本データ型が適していますか？
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2. この 4 つの要素は座席順に一列に並んでいます。どのような論理構造を使っていますか？
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3. 今後、各生徒の宿題の点数を `[90, 0, 85, 100]` と記録するように変えた場合、変わるのはデータの「内容の型」と「構成方法」のどちらですか？理由も説明してください。
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??? success "解答"
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1. 各要素は「はい」か「いいえ」だけを表すため、ブール型 `bool` が適しています。
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2. これらの要素は座席順に並んで線形構造を作っており、配列で保存できます。
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3. 変わるのは内容の型です。要素がブール値から整数に変わります。一方、構成方法は変わりません。
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データは引き続き座席順に一列に並び、配列という線形構造を使えます。
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基本データ型は「何を保存するか」を、データ構造は「データをどのように構成するか」を表します。
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## プログラミング演習
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### 二進表現に含まれる 1 の個数
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0 以上の整数 `n` が与えられます。その二進表現に 1 がいくつ含まれるかを数えてください。
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ビット演算を使って求めてください。二進表現を文字列に変換したり、1 を直接数える組み込み関数を使ったりしてはいけません。
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??? tip "解法のヒント"
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1. n & 1 で n の最下位ビットを取り出し、そのビットが 1 かどうかを判定できます
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2. 1 ビット右へシフトすると、現在の最下位ビットが取り除かれます。多くの言語では演算子 >> を使います
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3. 各ビットを調べて右へシフトする方法を完成させたら、n & (n - 1) が n の最も右にある 1 を 0 に変えることも確認してみましょう
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[LeetCode](https://leetcode.com/problems/number-of-1-bits/){ .rounded-button .exercise-button target="_blank" rel="noopener noreferrer" }
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