プログラミングにおける数学の重要性｜必要になる分野や知識の必要性も紹介

プログラミングにおける数学の4つの必要性

プログラミングには数学の知識が必要というイメージがありますが、必ずしも数学が得意でないとプログラミングができないというわけではありません。

論理的思考を使ってプログラミングを行うので、四則演算の基礎的な数学ができるのであればプログラミングは可能です。

ここでは、プログラミングにおける数学の必要性4つをお伝えしていきます。

• 数学が不得手でも基礎があればいい
• アルゴリズムを理解するのにいい
• 論理的思考力は必要になる
• 特定分野においては知識が必要になる

1：数学が不得手でも基礎があればいい

たとえ数学が苦手だったとしても、足し算、引き算、掛け算、割り算といった基礎ができればプログラミングに取り組むのに問題はありません。

もちろん高度な数学的思考を持っていればさらに有利ではあります。しかし高度な数学の知識が必ずしも必要というわけではなく、論理的思考を求める時の基礎になるという意味で数学的思考が必要になります。

2：アルゴリズムを理解するのにいい

特に数学的思考が必要になってくるのは、アルゴリズムを理解する時です。アルゴリズムとは、ある問題を解決する際の手順や計算方法といった「解決する時に使う方法」のことを指します。

プログラムを作成するということは、言い換えるとアルゴリズムと呼ばれる手法を構築することでもあります。

3：論理的思考力は必要になる

数学的思考は、論理的思考力を含んでいると言えます。筋道をたてて実行し、目的としている結果を出すのがプログラミングですが、これには論理的思考力を使います。

また、プログラミング自体が本質的に論理的な仕組みを持っています。公式や定理、途中計算を使って結果を導き出したり、証明したりすることがあるため、プログラミングには数学的なセンスが必要です。

4：特定分野においては知識が必要になる

例えば、売り上げや在庫などの、計算処理を使って扱うような業務関連のソフトウェアであれば、数学的知識が必要になります。

記述の早さには数学的能力も関係しているため、数学が得意であれば処理速度も速くなるためです。プログラミングの中でも、後述するような機械学習やAIを使うといった特定分野の場合は数学的知識が重要になります。

プログラミングで数学が必要になる6つの分野

プログラミングは一般的な数学の知識があればできるため、一般的なWebアプリケーションのプログラミングであれば、それほど数学を意識することなく取り組めるでしょう。

ただし、特に数学が必要になる分野の場合は数学が得意であることが有利になります。

ここでは、プログラミングで数学が必要になる代表的な6つの分野についてご紹介します。

• 人工知能の開発
• 統計学やそれを処理する知識
• 情報を取り出すテキストマイニング
• ゲームのプログラミング開発
• 信号を使った数理手法で加工分析する技術
• 画像の処理をする技術

1：人工知能の開発

人工知能の開発にはビックデータを扱って、機械学習を行います。この際、微分積分といった高度な数学の理論を使うことになるため、特に高校や大学で学ぶような数学的知識が求められるでしょう。

例えば、機械運転や画像処理といった分野を扱う時などに必要になります。数学的知識を持っていると理解しやすいため、有利に働くことが多くなります。

2：統計学やそれを処理する知識

統計学は、主にビジネス分野のマーケティングで必要になる知識ですが、統計処理において数学論理が必要になります。

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例えばデータから規則性や傾向を導き出すことによって統計学をビジネスに活用することが可能です。ソフトウェアではマーケティングでの用途が多いのが特徴です。研究機関ではデータ解析システムの構築などでも統計処理が扱われます。

3：情報を取り出すテキストマイニング

テキストマイニングと呼ばれる文字情報から必要な意味のある情報を取り出す解析作業にも、数学的知識が必要になります。この場合、機械学習のアルゴリズムを使いテキストを対象にデータ解析を行います。

例えば、SNS上にある膨大なデータの中から意味のあるキーワードとなる言葉を抽出して解析する必要がある時などに扱う手法です。他にもアンケートやコールセンターのデータにも活用できます。

4：ゲームのプログラミング開発

特に3Dのゲームのプログラミング開発には数学的知識が必要になります。スマホアプリのような2Dのゲームでは必要ないとしても、3Dでのリアルな動作の表現などには三角関数などの数学的知識が活用されます。

例えば、ジャンプなどの体の動きの表現では実際の動きに近づけるために高度な計算が必要になります。

5：信号を使った数理手法で加工分析する技術

光、音声、画像といった信号を使った数理手法で加工分析するようなプログラミングの技術には数学的知識が必要となります。これらには離散フーリエ変換や微積分、離散コサイン変換などを使うことがあります。

グラフィカルに分かりやすくデータを表示させるために二次元、三次元の図形を描く際に、幾何学の知識が必要になるからです。

6：画像の処理をする技術

前述したようにフーリエ変換などを使う数学的知識を活用する技術は、画像の処理が必要な場合にも使われます。

こうした技術はスマホなどのカメラアプリのフィルタに使われることなどもあります。データ列に対して周波数解析を行うデータ変換アルゴリズムという手法を使っているのが特徴です。

プログラミングで数学が必要とされない分野

プログラミングには数学が必要とされない分野も求められることがあります。例えばコミュニケーション能力は、顧客の要望に沿った開発を行うプログラマーにとって必要な能力です。

大きなプロジェクトであればチームワークも必要になります。こうした部分は数学とは関連しない分野ですが、プログラミングを仕事にする上で必要になる部分です。

プログラミングに必要な数学の3つの知識

プログラミングに必要な数学の知識はさまざまな部分で活用されることになります。ここではプログラミングをする時に必要となる、より具体的で詳細な数学的知識について、3つにまとめてお伝えします。

• 時間換算の知識
• 条件式を考えられる知識
• 座標を表すための知識

1：時間換算の知識

プログラミングでは時間の計算が必要になることがあります。特に大規模なプログラムの計算量を考える時や、処理時間の短縮のための時間計算が必要な場合などに時間の概念が必要になります。

プログラミング内の基準値である「ミリ秒」に時間、分、秒を換算する必要があるため、時間換算の知識は必須の知識です。

2：条件式を考えられる知識

プログラミングには、もしもAを目指すならBが必要、といったような条件式が必要です。

他にもAとBが等しければ、Cを行う必要がある、といった条件分岐、Aという条件を満たすためにはBという計算を繰り返す、といった反復処理などの条件式が必要になることもあります。

3：座標を表すための知識

プログラミングでは座標を表すためには関数の知識が必要ですが、これも数学的知識の1つです。

例えば、ゲームプログラミングや3Dで物体の動きを表す時や、医療関係のシステムなどを開発する時などに座標を使うことがあります。この際に数学的知識である、三角関数を使うことになるでしょう。

プログラミングにおける数学以外で必要な5つの能力

プログラミングは顧客のためのシステム開発を行うためチームで取り組む仕事も多く、数学的知識以外の分野の能力も求められることが多いのが特徴です。

ここでは、プログラミングに必要な数学以外の能力5つをご紹介します。

• ITに関連する興味や知識
• 事実に基づいて道筋を見つける能力
• 記述での英単語を理解する能力
• 周囲とのコミュニケーション能力
• 根気よく取り組める姿勢

1：ITに関連する興味や知識

IT業界に身を置くプログラマーは、当然ながらITに関連する興味や知識を持っていることが業界理解につながり、有利に働くと言えるでしょう。

IT業界は流行の動きが速いため、常にアンテナを立てて最新情報を知っておくことが大切です。新しいスキルも継続的に身に付けていく必要があるため、勉強し続ける姿勢が求められます。

2：事実に基づいて道筋を見つける能力

プログラミングは仕事の中で問題解決を何度も求められるため、事実に基づいて道筋を見つける能力が必要でしょう。

数学的能力にもつながるものではありますが、なぜこうなるのか、どうしたらもっと効率的になるのかなどを論理的に考える能力が重要です。

3：記述での英単語を理解する能力

プログラミングの表記は英語になっているため、基本的に英単語を理解する能力が求められます。

ソースコードのコメントの表記が英語であったり、関数名を英語で付けたり、マニュアルを英語で書くといったことがあるため、英語能力が問われるシーンが多くなるでしょう。

4：周囲とのコミュニケーション能力

プログラマーは顧客の求めに応じてシステム開発を行うため、顧客がどんな要望を持っているのか正しく認識する必要があります。またチームでシステム開発に取り組むことも多いため、周囲とのコミュニケーション能力が求められます。

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相手に理解してもらえるよう伝えられる能力や、説得するコミュニケーション能力が必要になるでしょう。

5：根気よく取り組める姿勢

プログラミングには試行錯誤が多いため、エラーやトラブルが付きものです。そのためプログラムの改善のために何度も地道な作業を続けることが多くなりがちです。

プログラミングには途中で投げ出さない根気強さが求められるでしょう。

文系でもプログラマーを目指すことは可能か

プログラミングに取り組む上で数学的能力が高いと有利ではありますが、高度な数学的知識が必要な分野ばかりではないため、基本的な数学的知識を持っていればプログラマーを目指すことは可能です。

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また、プログラマーはコミュニケーション能力や英語能力も求められるため、文系であってもプログラマーを目指すことは十分可能と言えるでしょう。

転職する上で気を付ける点

求人募集も多いため、中途採用でプログラマーとして活躍したいと考える人も多いでしょう。

転職を成功させるためには中途半端な覚え方をしない、キャリアアップが可能な業界を選ぶ、いきなりフリーランスを目指さないといった点に気を付けておきましょう。

途中で挫折することなく継続的にスキルアップするために、転職保証付きのスクールを選んだり、初心者向けの求人に応募したりすることも大切です。

プログラミングでの数学の重要性や必要性について知ろう

Webアプリケーション開発などの分野を選べば、基本的な数学的知識があれば取り組めます。プログラミングでは数学的な論理的な思考力は必ず求められますが、スクールなどの利用で能力を上げることも可能です。

文系的な英語能力やコミュニケーション能力も必要な場面が多いので、プログラミングには数学的知識とともに多面的な能力が必要になることを知っておきましょう。