【徹底解説！】数学とプログラミングの関係性とは？！

プログラミングには数学が必要なのか？

数学ができなくてもプログラミングは可能！

プログラミングは数学である！ってよく聞きませんか？確かに、プログラミングの考え方は数学に似通った部分はあります。

しかし、実際にはプログラミングと数学にはそのような関係性はなく、数学がわからなくてもプログラマになれます。

では、なぜプログラミングと数学はあまり関係ないのか、という疑問について解説していきます。

ほとんどは数学とは関係ない！

プログラミングと聞くと、よく知らない方からすれば『パソコンで難しいことをやっている』というイメージが強いと思います。

しかし、そのほとんどは数学と関係がなく、足し算・引き算・掛け算・割り算程度の小中学生レベルの数学の知識しか使いません。

また、一般的なWebアプリケーションのプログラミングを行う場合は、数学について考える必要はありません。

なぜかというと、データベースからデータを検索し、それを画面に表示させるプログラムや、Webサービスのログイン機能や掲示板の作成には、数学が用いられないからです。

さらに、これらは一般的なプログラマの業務内容であるため、このような作業を業務とする企業で業務を行う場合には数学は必要とされません。

数学はアルゴリズムの理解に必要

プログラミングにはアルゴリズムは必須です。中でもソートアルゴリズムを理解することは重要です。

なぜなら、アルゴリズムを理解しなければ応用することができず、アルゴリズムの計算量の解析、メモリの消費量の解析などをlog・指数関数の計算で求める必要があるからです。

数学の知識が必要な分野はある

ゲーム開発

ゲームの開発を行い場合には、数学の知識が必要となっています。ただし、スマホアプリでよく見るような２Dのゲームの場合は、数学の知識はあまり必要とされません。

しかし、PS4やNintendo Switchなどの据え置きの3Dゲームの開発には、高いレベルの数学の知識が必要とされます。

それは、ゲームプログラミングにおいて物体の動作を現実のものと近づけるために、物理演算を使ったり、3Dフィールドの構築に数学の知識が必要となるためです。

具体的に言うと、ジャンプ動作、投擲動作などをよりリアルに再現する際に高いレベルの計算を行う必要があります。

人工知能

人工知能(AI)の分野は、近年目覚ましく発展しています。自動運転や画像認識などのシステム構築・実装をプログラムする際には、数学の知識を持っているほうが有利に働きます。

なぜなら、人工知能は多くのデータを取り扱う必要があり、高校・大学レベルの微分・積分などの高度な数学の知識が必要となります。

そのため、大学で数学を学んだ理系の方のほうが理解しやすく、数学が苦手な方にとっては理解が難しい分野であると言えます。

統計処理

統計処理はビジネス分野のマーケティングで頻繁に使用され、『統計学』の数学理論が必要となります。

統計学とは、データから規則性や傾向を導きだす学問で、ソフトウェアではマーケティングでよく用いられています。

また、研究機関に対して、データ解析システムをプログラムする場合でも統計処理が必要となるため、基礎の統計学である標準偏差・分散・最頻値などの知識が求められます。

その他

他にも、画像認識・信号処理には、フリーエ変換や微分・積分などの数学の知識が必要になります。また、テキストマイニングでは、機械学習のアルゴリズムを利用します。

※テキストマイニングとは、文章などの文字情報から意味を持つ情報を取り出す解析作業のことを指します。

他にも、データを見やすいようにグラフで表示するには、幾何学的な知識が必要となってきます。

勿論、ライブラリを利用すれば容易に作成できる場合はありますが、オリジナルで作成する場合は、幾何学の知識が求められます。

数学の知識が不要な分野は？

Webアプリケーション開発

すべてのプログラミングに数学の知識が必要というわけではありません。上記に記載した通り、Webアプリケーションの開発においては数学の知識は不要となります。

データベースにあるデータを検索し画面に表示するものや、ユーザー登録の管理、掲示板などのシステムには上記に記載した通り数学が用いられません。

プログラマに必要なものとは？

論理的思考力

プログラマには論理的思考力が重要となります。わかりやすい例として、数学があげられます。数学では、『Aである、ゆえにBである』という論理的な思考が常に要求されます。

プログラマには数学は必須ではありませんが、このような論理的思考力は重要視されます。

プログラミングには、論理的な構造を持っているため、全体の辻褄を合わせるためにも論理的思考力が必要となります。

もし、この力が欠如していると、プログラムに発生したバグの解決策の考案や単純化による作業効率の向上を図ることができません。

英語力

プログラミングに、if~やfor~といった英単語や英文法を使うことが多々あります。また、英語で書かれた文章を読む機会があるため、中学生・高校生レベルの英語の知識が必要となります。

ネイティブのように英語をペラペラ話す、といった必要性はありませんので、基本的な英語の知識だけで十分です。

ITの知識・興味

プログラマはITの最先端で仕事をしていく必要があります。業務に使用するパソコンをはじめ近年話題に上っている人工知能(AI)、AR,VRの知識が求められます。

これらは、日進月歩の世界です。古い考えに取り残されることなく、最新の考え方でクリエイティブな発想が重要です。

また、ITに関する知識が豊富であれば、トラブルが発生した際にも様々な方面から解決策を講じることができます。

さらに、システムを手掛ける中でも広い視点から効率の良いシステムを構築できるため、高い品質の作品を作り上げることができます。

コミュニケーション能力

コミュニケーション能力もプログラマ、エンジニアといった職業の方にとっては必須のスキルです。

一見、プログラマやエンジニアにはあまり縁がないように見えるコミュニケーション能力です。しかし、エンジニアはクライアントの要望を聞き、どのようなシステムを開発するのかを定める『要件定義』を行う必要があります。

その際には、より相手の要望に近いものを作るためには、コミュニケーション能力が必要となるのです。

他にも、プログラマはシステムを構築する際には、社内の他部署などと連携をとり作業をしていくことになり、コミュニケーション能力が重要となります。

文系出身者でもプログラマになれるの？

プログラマと聞けば、理系のイメージが強いですよね。しかし、文系出身者でもプログラマになることができます。

文系出身者からすると、とっつきにくさを感じるプログラミングですが、学習をしていくことで必要な論理的思考力を身に着けることができます。

実は、プログラミングに高度な数学の知識を使用する場面はほとんどなく、中学・高校で学ぶような微分積分や物理の知識を利用する場合は上記に解説したわずかな分野のみです。

寧ろ、プログラミングに必要となるのは小学校で習う算数の知識と考え方が主となります。

まとめ

本記事では、数学とプログラミングの関係性についてご紹介しました。プログラミングといけば理系。理系といえば数学。というイメージを持っていた方も多いと思います。

しかし、実際は数学とプログラミングには密接な関係性はない！ということがご理解いただけたかと思います。

勿論、一部の分野では高度な数学の知識を利用するものもありますが、それ以外の分野では数学の知識はあまり必要ありません。

文系出身者だからといってプログラマ－になれないわけでもありませんので、是非興味がある方は、目指してみてはいかがでしょうか？