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【応用情報技術者試験】オートマトンを5分で理解!

「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!


知識に自信ができた方は、今度は自身のキャリアアップに向けて準備してみませんか?

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