クイックソートは，情報I教員研修用教材第3章「コンピュータとプログラミング」の131ページに掲載されています．これを Picthon を使って書き換えてみました．ちなみに以前選択ソートをPicthonで書き換えたプログラムはこちらにあります．

 

def quicksort(a, start, end):
    m = int((start+end)/2)
    i = start
    j = end
    while(i<j):
        while a[i] < a[m]: 
            i = i+1 
            draw(a, i, j) 
        while a[j] > a[m]:
            j = j-1
            draw(a, i, j)
        if i>=j:
            break
        temp = a[i]
        a[i] = a[j]
        a[j] = temp
        if i==m:
            m = j
        elif j==m:
            m = i
        i = i+1
        j = j-1
        draw(a, i, j)
    if start < i-1: 
        quicksort(a, start, m-1) 
    if end > j+1:
        quicksort(a, m+1, end)
        
def draw(a, i, j):
    pic.CS()
    pic.C()
    pic.MW(-300,0)
    for k in range(len(a)):
        pic.SC(a[k] / 200)
        pic.ST()
        pic.MW(35, 0)
    pic.SC(0)
    pic.T("⇩", -325 + i * 35, -150, 50)
    pic.T("⇩", -325 + j * 35, -150, 50)    
    pic.W(0.1)

a = [7,22,11,34,17,52,26,13,40,20,10,5,16,8,4,2,1]
draw(a, -1, -1)
quicksort(a,0,len(a)-1)

 

実行例

ランダムウォークは，情報I教員研修用教材第3章「コンピュータとプログラミング」の147ページに掲載されています．これを Picthon を使って書いてみました．

このような概念をアニメーション表示できます．ただし，ピクトグラムの拡大解釈なので，必ず同時にピクトグラムの本質を説明することに留意しつつ活用していきたいものです．

 

import random
pic.sc(0.1) # ピクトグラムの大きさを0.1倍にする．
pic.pen_hold() # 体の部分にペンを持つ
pic.penw(1) # ペンの太さを1にする．
for _ in range(1000):
    dx = (random.random() - 0.5) * 10 
    dy = (random.random() - 0.5) * 10
    pic.mw(dx, dy, 0.02)

 

実行例

神戸大学附属中等教育学校の米田貴先生が執筆された「情報の授業をしよう！：動かして学ぶプログラミングの授業事例 -失敗することも楽しむPythonの授業-」が情報処理学会誌 Vol.61 No.12（2020-11-15発行）pp.1174-1179に掲載されています．

 

「逐次，並行実行，変数，繰返し などプログラミングの諸概念を学ぶ上でピクトグラミングの派生アプリ，ピクソンを用いて行った高等学校　教科「情報」におけるプログラミング教育についての実践報告である. ピクソンは，Pythonのプログラムを実行してピクトグラムを作成できる教材である．ブラウザベースで動くこともあり導入が簡単であること，限られた授業時数の中で，プログラミングの習熟度も統一されていない40名前後の生徒に対し一斉授業の形式で授業をしていく上で，生徒自身が楽しみながら試行錯誤を通じて学びやすい教材だと判断し，採用した．7コマ程度の授業で行った実践について報告する．」

記事のダウンロードは以下からできます（情報処理学会非会員の方は発刊後2年間は有料です）．

https://ipsj.ixsq.nii.ac.jp/ej/?action=pages_view_main&active_action=repository_view_main_item_detail&item_id=207722&item_no=1&page_id=13&block_id=8

 

2022年度より高等学校情報科で，新学習指導要領が学年進行で適用されます．しかし，所定の授業時間数の中で情報科の内容を網羅する授業を設計するのは容易ではありません．この問題に対処するため人型ピクトグラムに着目し，コンテンツ作成環境「ピクトグラミング」及び派生アプリケーションを開発してきました．この環境を情報デザイン，プログラミング，データ処理等の複眼的視点からに基づいた統合学習環境として活用する方式について20分程度の動画で紹介するコンテンツ「高等学校情報科のための人型ピクトグラムと共に歩む統合学習環境」を作成しました．次のような構成になっています．ご視聴いただければ幸いです．

00:00-01:40 導入
01:40-03:39 ピクトグラム作成という視点でのピクトグラミングを用いたデモ
03:39-08:32 手を振るという動作をテーマにピクソン(ピクトグラミングPython版)を用いてプログラミングの諸概念を学ぶデモ
08:32-11:07 ピクソンを用いた素数判定，ソート，データからインフォグラフィックを作成する応用プログラムに関するデモ
11:07-11:22 ジャバスクピクト(ピクトグラミングJavaScript版)の紹介
11:22-13:22 図形描画アルゴリズムという視点でのブロックピクトグラミングを用いたデモ
13:22-16:40 人型ピクトグラムに着目する理由（投影効果，同調的学習）の説明
16:40-18:45 情報Iの4単元での活用例
18:45-19:03 まとめ

ピクトグラミングでは以前からT命令で文字列を描けましたが，今回人型ピクトグラムの表示位置に文字列を描けるように様式を変更しました．

 

変更前

命令の様式	処理
T arg1 arg2 arg3 [arg4]	座標（arg2,arg3），文字の大きさ arg4で文字列 arg1 を描く．arg4 が 省略された時は，arg4に80が入力されているものとして取り扱う．

 

変更後

命令の様式	処理
T arg1 arg2 [arg3 [arg4]]	引数の数が2つの場合，文字列arg1を文字の大きさarg2で人型ピクトグラムの現在位置に描く． 引数の数が3つまたは4つの場合，座標（arg2,arg3），文字の大きさ arg4で文字列 arg1 を描く．arg4 が 省略された時は，arg4に80が入力されているものとして取り扱う．

 

実習などでは，コンソール上に文字列群を表示するような課題も多くありますが，そのようなプログラムを多少のコード追加のみで記述することができます．

次のプログラムはPicthonで作成した素数判定のプログラムです．

import math

pic.SC(0.1)
pic.MW(-280,-260)

def println(str):
    pic.T(str, 20)
    pic.MW(0, 22, 0.02)
    
def isPrime(num):
    upper = math.floor(math.sqrt(num))
    for i in range (2, upper + 1, 1):
        if num % i == 0:
            return False
    return True

for i in range(2, 51):    
    if isPrime(i):
        println( str(i) + "は素数" )
    else:
        println( str(i) + "は素数じゃない" )
    if i == 26:
        pic.M(200, -550)

[出力例]

 

また，文字列表示とピクトグラムのスタンプ機能を組み合わせると，人型ピクトグラムを構成素とするインフォグラフィックを出力するプログラムもできます．一連のピクトグラムの動きを考えながらプログラムを作成することができます．

data = {'Java':7, 'Python':4, 'C':9, 'Ruby':3} 
pic.SC(0.2)
pic.M(-260, -200)
for name, count in data.items():
    pic.T(name, 20)
    pic.MW(60, 0)
    for i in range(count):
        pic.MW(40, 0)
        pic.ST()
    pic.M(-(40 * count + 60), 120)
pic.SC(0)

[出力例]

「人型ピクトグラムと共に学ぶPython入門」というタイトルでPicthon（(ピクトグラミングPython版)の15分程度の紹介動画を作成しました．手を振るという動作のプログラムを題材にしています．Picthonを使って講義を行われる際の参考になればと思います．またこの動画そのものを高等学校等の授業等で自由に使っていただいても結構です．以下のリンクからアクセスください．

 

Picthon(ピクソン) 動画コンテンツ