「オートマトンって何…？」
応用情報技術者試験では、理論分野でたびたび出題されるテーマですが、
- 状態遷移って何？
- 状態ってどういう意味？
- オートマトンは何に使われるの？
- 状態遷移図の問題が苦手…
でつまずく人が非常に多い分野です。
この記事では、
- オートマトンとは？
- 状態遷移とは？
- 状態遷移図の見方
- 具体例
- 試験での頻出ポイント
を5分で理解できるように解説します！
まず結論
オートマトン
「入力に応じて状態が変化する仕組み」
コンピュータは
現在の状態と入力
によって次の動作を決めています。
オートマトンとは？
超重要！
オートマトンとは、
入力を受け取るたびに状態が変わるモデル
です。
例えば、
自動販売機を考えてみましょう。
イメージ
初期状態
│100円投入
▼
100円投入済
│100円投入
▼
200円投入済
│ジュース選択
▼
商品を出す入力によって
状態が変化しています。
これがオートマトンです。
状態とは？
超頻出！
状態とは、
現在どのような状況にあるか
を表します。
例えば自動販売機なら
- お金が入っていない
- 100円入っている
- 200円入っている
などが状態です。
入力とは？
入力とは、
状態を変化させるきっかけ
です。
例えば
- お金を入れる
- ボタンを押す
- カードをかざす
などです。
状態遷移とは？
超重要！
状態が
入力によって
別の状態へ変わることを
状態遷移
といいます。
例えば
状態A
↓
ボタンを押す
↓
状態Bこれが状態遷移です。
状態遷移図とは？
超頻出！
状態を
丸、
入力を
矢印で表します。
例えば
○A
│0
▼
○B
│1
▼
○Cこの図では、
入力0でA→B、
入力1でB→C
へ移動します。
オートマトンの具体例
自動販売機
状態
0円
100円
200円入力
100円投入
商品選択入力によって状態が変化します。
エレベーター
状態
1階
2階
3階入力
ボタンを押す↓
移動します。
ログイン画面
状態
未ログイン
ログイン中
ログアウト入力
ID入力
ログイン
ログアウト↓
状態が変わります。
オートマトンのポイント
超重要！
オートマトンは
現在の状態
＋
入力
↓
次の状態で動作が決まります。
試験でよく出る問題
例えば
次の状態遷移図があります。
A
│0
▼
B
│1
▼
C入力が
0 → 1なら
最終状態は？
↓
答え
Cになります。
試験での覚え方
超重要！
状態
今いる場所
入力
状態を変えるきっかけ
状態遷移
状態が移動すること
オートマトン
状態が変わる仕組み
よくあるひっかけ
「入力だけで動作が決まる」
→ ❌違う！
現在の状態も必要です。
「状態は変化しない」
→ ❌違う！
オートマトンは
入力によって
状態が変化します。
「状態遷移図は処理の流れだけを表す」
→ ❌違う！
状態と、
その変化を表しています。
応用情報で超頻出
かなり狙われる👇
- オートマトン
- 状態遷移図
- 状態
- 入力
- 状態遷移
- コンパイラ
- 字句解析
1分で復習！
オートマトン
状態が変わる仕組み
状態
現在の状況
入力
状態を変えるきっかけ
状態遷移
状態が変化すること
超重要
- 現在の状態＋入力で次の状態が決まる
- 状態遷移図は丸と矢印で表す
- 自動販売機やエレベーターが代表例
- コンパイラや通信プロトコルでも利用される
練習問題
問題
オートマトンの説明として最も適切なものはどれか。
ア
データを暗号化する仕組み
イ
入力に応じて状態が変化する計算モデル
ウ
CPUの演算方式
エ
データベースの検索方法
解答
正解：イ
解説
オートマトンは、現在の状態と入力に応じて次の状態へ遷移する計算モデルです。状態遷移図で表現されることが多く、コンパイラの字句解析や通信プロトコル、自動販売機など、さまざまな場面で利用されています。
まとめ
オートマトンとは
「入力に応じて状態が変化する仕組み」
超重要
- オートマトン＝状態が変わるモデル
- 状態＝現在の状況
- 入力＝状態を変えるきっかけ
- 状態遷移＝状態が移動すること
- 「現在の状態＋入力」で次の状態が決まる
まずは、
「状態＝今いる場所」
「入力＝状態を変えるスイッチ」
「オートマトン＝状態が変化する仕組み」
この3つを覚えれば、オートマトンの問題はかなり解けるようになります！
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