やり方は一つだけじゃない、正解だけを目指さず寄り道やその先まで自分流に楽しむ趣味プログラミングの探求 2025-11-15 YAPC::Fukuoka

by すぎゃーん

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やり方は一つだけじゃない、正解だけを目指さず寄り道やその先まで自分流に楽しむ趣味プログラミングの探求 2025-11-15 YAPC::Fukuoka すぎゃーん (@sugyan) 1

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自己紹介 use v5.42; use utf8; my $self = { 名前 => ' すぎゃーん (@sugyan)', 所在 => ' 京都', 職業 => ' ソフトウェアエンジニア', 言語 => ['Perl', 'Python', 'Rust', 'Go', 'OCaml', 'TypeScript'], 趣味 => ' プログラミング', }; 2

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趣味: プログラミング業務以外の時間を使ってコードを書くアイドル追いかけた遠征先でのライブの合間に子どもたちを寝かしつけた後にそのとき興味があることに対し自由に取り組む Bot, ディープラーニング, 将棋, OSS, ... 楽しいから飽きずに15年以上続いている 3

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プログラミングの必要性 AIがコードを書いてくれる時代に突入人間がわざわざコードを書く必要は無くなっていく必要無いなら書かなくて良い？否、楽しいから書く！ 4

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プログラミングの面白さ計算機の能力を最大限に引き出せる「動くものを作る」ことが楽しい自分の発想をコードで形にできるやり方は一つではない (There's More Than One Way To Do It) 小さな工夫が劇的な改善を生むことがある他の人の書くコードから学びを得られる 5

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プログラミングの楽しみ方もちろん人それぞれ OSSを作る Webサービスを作る新しい言語を学ぶ競技プログラミング ... 6

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Advent of Code のすゝめ 7

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Advent of Code とは http://adventofcode.com/ Eric Wastl 氏によって運営毎年12月に25日まで毎日出題されるパズルを解く入力が与えられ、そこから解を導く 2015年から開始していて昨年で10周年自分は2019年頃から参加日本の参加者も増えてはいるが、まだ少なめ 8

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Advent of Code の特徴パズルは毎日part1とpart2があり、入力は各partで共通 part1を正解するとpart2が解放される同じ入力に対して異なる解釈・処理をして別の解を求める例: 2024 Day 4。 part1は"XMAS"を、part2は交差(X)の"MAS"を探す MMMSXXMASM MSAMXMSMSA AMXSXMAAMM MSAMASMSMX XMASAMXAMM XXAMMXXAMA SMSMSASXSS SAXAMASAAA MAMMMXMMMM MXMXAXMASX 9

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Advent of Code の特徴入力はユーザーごとに異なる (当然、解も異なる) 競技プログラミングと違ってparseが面倒な場合も例: 2024 Day 13 Button A: X+94, Y+34 Button B: X+22, Y+67 Prize: X=8400, Y=5400 Button A: X+26, Y+66 Button B: X+67, Y+21 Prize: X=12748, Y=12176 ... 10

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Advent of Code の特徴提出するのは解答のみ競技プログラミングなどと違ってコードは提出しないどのように解を求めても良いどのプログラミング言語を使用しても (プログラミングせずに手計算で解いても！) どれだけ時間をかけて解いても良い実際には多少のアルゴリズム・データ構造の知識が求められる再帰、幅or深さ優先探索、最短経路、... 11

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Advent of Code の面白さより現実に近い(かもしれない)プログラミング優しくない入力をparseする解答を導くのに必要な情報を判断し抽出する part1とpart2に上手く対応する処理負荷の増大だったり理不尽な仕様変更だったり多くの場合は共通化・抽象化が可能豊富な題材数学的なもの、ライフゲーム、迷路、エミュレータ、… 12

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意外性 (例: 2019 Day 13) 「整数値列を扱う独自の処理系を仕様通り実装し、与えられた入力を読み込み実行するとブロック崩しゲームが起動する。最後まで崩し終わった後のスコアが解となる」(!?) 13

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Advent of Code の楽しみ方色んなコードの書き方に挑戦できる新しく学ぶ言語の練習として丁度良い洗練されたコードを目指したり、Golfや奇抜なものを考えたり Reddit で様々な解法が共有されている勿論GitHubで公開されているものも多数日本語の解説記事は少なめ。少しずつ書いて公開中問題や解を求める過程を可視化すると面白いものも 14

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私とAdvent of Code 回答をGitHubで公開 https://github.com/sugyan/adventofcode 主にRustで、Python, OCamlなどでも挑戦 pub trait Day { type Input; type Error: std::error::Error + 'static; type Answer1: Display; type Answer2: Display; fn part1(input: &Self::Input) -> Self::Answer1; fn part2(input: &Self::Input) -> Self::Answer2; } 15

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YAPCで発表するにあたって2024年の問題をPerlでも回答 use v5.38; use feature 'class'; class Base { field $fh : param; field $lines = []; field $input; ADJUST { while ( defined( my $line = <$fh> ) ) { chomp $line; push $lines->@*, $line; } } method input() { return $input //= $self->parse($lines); } method parse($lines) { return $lines; } method part1() { die "Not implemented" } method part2() { die "Not implemented" } } 16

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やり方は一つだけじゃない (TMTOWTDI) 17

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例: 2018 Day 5 part1 大文字、小文字のアルファベットからなる長い文字列が与えられる r と R のように隣接する2文字が同じ文字で大文字/小文字が異なるものを取り除く最終的に残る文字列の長さを求める dabAcCaCBAcCcaDA -> dabAaCBAcCcaDA -> dabCBAcCcaDA -> dabCBAcaDA 18

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模範解答 (?) スタックを用意して1文字ずつ読み込んでいく末尾と次の文字との組み合わせが条件にマッチしたらpop そうでない場合はpush 最後の文字まで読み込んだ後のスタックのサイズが解になる判定方法も色々 c0 != c1 and c0.upper() == c1.upper() ord(c0) ^ ord(c1) == 32 事前にmappingを作っておく、など 19

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Perl Mongerなら正規表現でGolf！効率の悪さなんて気にしない #!perl -pl s/(.)(?!\1)(?i)\1//&&redo;$_=length BEGIN { $/ = "\n"; $\ = "\n"; } LINE: while (defined($_ = readline ARGV)) { chomp $_; redo if s/(.)(?!\1)(?i)\1//; $_ = length $_; } continue { die "-p destination: $!\n" unless print $_; } 20

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例: 2024 Day 4 part1 Pythonで2次元座標探索を複素数で実現 class Solution: def __init__(self, input) -> None: self.grid = { x + 1j * y: c for y, line in enumerate(input) for x, c in enumerate(line.strip()) } def part1(self) -> int: return Counter( "".join(self.grid.get(p + d * n, "") for n in range(4)) for p in self.grid for d in [1, 1 + 1j, 1j, -1 + 1j, -1, -1 - 1j, -1j, 1 - 1j] )["XMAS"] 21

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可視化によって見えるもの 22

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例: 2024 Day 14 part2 2次元平面を動き回る点がクリスマスツリーを描く (!?) p=0,4 v=3,-3 p=6,3 v=-1,-3 p=10,3 v=-1,2 p=2,0 v=2,-1 p=0,0 v=1,3 p=3,0 v=-2,-2 p=7,6 v=-1,-3 p=3,0 v=-1,-2 p=9,3 v=2,3 p=7,3 v=-1,2 ... 23

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例: 2024 Day 18 part2 2次元平面( 71x71 )上に1つずつ壁が降ってくる左上から右下に辿り着けなくなるのは何番目のときか？ 5,4 4,2 4,5 3,0 2,1 6,3 2,4 1,5 0,6 ... 24

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これも色々な解法が考えられる順番にBFSしていって到達確認しても求められるより速く求めるなら二分探索を使う逆順でUnion-Find、という方法や Widest path problem として解くことも可視化する必要はないが、やってみると面白い 25

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Advent of Code のすゝめまとめプログラミングを楽しみながら解を導く競技プログラミングとはまた別軸の鍛錬にもなる他の参加者の異なる解法も見ていくとより面白い解答する以外にも楽しみ方がある多言語で実装してみる、可視化ツールを作ってみる日本語圏でも盛り上がりたい！一緒に同じ問題に取り組んでわいわいしましょう今年からは半分の12日間になるとのこと 26

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付録: Advent of Code と生成AI Q: AIに解かせるのはどうなの？ A: No。人間が解いて楽しむためのパズルです自分の回答コードをレビューしてもらったり、より良い実装へ改善するための相談などに使うのは良いと思う If you send a friend to the gym on your behalf, would you expect to get stronger? “ “ 27

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身近にあるパズルや問題 28

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Pentomino (ペントミノ) ポリオミノの一種面積5の12種類のピースを配置して長方形を埋める多くの解があることは既に知られている 6x10 には 2,339通り 5x12 には 1,010通り 4x15 には 368通り 3x20 には 2通り 29

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百均で子どもが興味を示したので買ってみた多くの試行が必要で、人間が解くには難しい… →プログラミングの出番だ！ではどう解く？ 30

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Pentominoを解く基本的には試行しながらの探索バックトラッキング左上から順に配置してみて、ぶつかったり埋められない隙間ができたら戻るとはいえ計算量が膨大 12種類の選ぶ順番だけで (=479,001,600)通り効率的に解に辿り着くための工夫が要る 31

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Bitboardでの判定各マスが空いているか埋まっているか、の状態をビットで表す埋めるべきタイル、各ピースをそれぞれ64bit整数値で表現可能ピースの位置移動はビットシフトで実現できる tile & piece != 0 で衝突判定可能 00000000 00010000 000000000 00000000 00010000 000000000 00000000 00110000 000000000 00011000 00010000 000100000 00011000 & 00000000 -> 000000000 00000000 00000000 000000000 00000000 00000000 000000000 00000000 00000000 000000000 103481868288 & 271585296 == 268435456 (!= 0) 32

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将棋ライブラリの実装での知識が役に立った駒の効きの計算などで使用最も左上で空いているマスの検出もCPU命令を使って取得可能 x86_64なら bsf 命令、aarch64なら clz 命令 Rustなら u64::trailing_ones() あとは対象マスごとの候補ピースを事前計算するなどの工夫 33

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Pentominoを解けた！ …何をもって「解けた」とする？解のうち1つを導出できたら？それともすべての解を出す？結果を何らかの形でレンダリングできたら？ターミナルで？パフォーマンスはそれで問題ない？速いとはいえ数秒〜数十秒かかる 34

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さらなる高速化、WASM化へ調査し、より効率的な探索方法を模索短辺から埋める "X型"を最初に配置する Bitboardの反転/回転巨大テーブルによるループ効率化孤立点検出による枝刈り https://memo.sugyan.com/entry/2023/10/11/160000 そしてWebAppへ 35

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自作Pentomino Solver https://sugyan.com/pentomino-solver-webapp/ ブラウザで動かせるスマホでも高速全解答を数十msで列挙子どもに自慢できる！！フロントエンドは本業ではないがこれくらい作れると便利 36

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だんご屋のひまつぶし https://be-en.co.jp/products/bog-039 パズルオーディションで最優秀賞し商品化ハノイの塔の亜種(？) 問題集が同梱、初級(5〜6手)から特級(〜14手)まで掲載 37

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これもやってみると意外と難しい最高難度は14手…？最短解を求めるには…？ → プログラミングの出番だ！ 38

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組み合わせの列挙、グラフ問題へまずは状態が幾つあるのかを考える数の配置だけで考えると 10通り 3色x2個ずつの塗り分けはで 90通りつまり全部で900通りの状態が存在するだんごの移動1手が、この900通りの中での状態遷移と見なせる 39

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状態と状態が線(だんごの移動)でつながる 900頂点 3,240辺無向グラフが形成できる任意の2状態は最短経路を求めれば最短解が出せる！最高難度の組み合わせは？グラフの直径を求める Floyd–Warshall algorithm または900頂点すべてから最長のものを列挙実際には16手が最長であることが分かった 40

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自作Dango Solver https://sugyan.com/hima-dango/ ブラウザで動かせるスマホでも高速一瞬で最短解導出 Dangoエディタ搭載子どもに自慢できる！！ 41

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身近なパズルや問題がプログラミングで解けるアルゴリズムやデータ構造の知識がちゃんと役に立つ単にパズルを解くだけ、よりも楽しめる自由な発想を自分で形にできる子どもに自慢できる！！ 42

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まとめプログラミングでパズルを解く話を紹介 Advent of Code Pentomino、だんご屋のひまつぶし正解を導く/目的を達成する、だけがすべてではない趣味だからこそ、好きなだけ満足するまで探求できるプログラミングは楽しい解きたい問題、書きたい/読みたいコードは無限にある 43