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現役エンジニアが CS50 をさらっと見た感想

2024/11/28に公開
Python
cs50
idea
 経緯と背景大学で CS を学んでいない状態でエンジニアになった人です
恥は全方向に晒していくスタイル
now in android を読みながら、「やってることはわかる！なるほど！ただ、こういう書き方ってそもそもどうやったら思いつくんや？」と思った[1]
日頃から新しい技術へのキャッチアップが遅い、効率が悪いと感じていて
いつか外資やメガベンに挑戦するかもしれない！と思って始めた leetcode の進捗も芳しくない
モヤモヤを晴らすため興味本位で入っていた Android の Discord コミュニティで「kotlin coroutine のリファレンス読めるけど、これ実装に落とす時の発想ってどこから湧くの？あと、リファレンスをもっと早く読みたいんだけどどうしたらいいかね？」と聞いてみた[2]
自分語りとお気持ち表明は置いといて、CS50 みてから、C か C++ やってみなよと言われた[3]
とはいえこれまで揉まれてきたし CS50くらいは片手間で全部見れるわ！と意気込んで見てみました
あと、あえて[4] 全ての Lecture をこの記事にまとめてます
!
冗長になるため、サンプルコードで import を省いてます、悪しからず
CS50x 2024 - Artificial Intelligence 以降は眺めるだけです
上記で書いている通り、モバイルエンジニアですし、現在の目的に沿わないので



 目的C, C++ を学ぶための一歩目にすること
データ構造、アルゴリズムを体に染み込ませること

C を学んだことで学習速度や技術のキャッチアップ速度が加速していくことを体験する
急がば回れを知ること？
discord でアドバイスくれてフレンド申請してくれたアメリカ人エンジニアに言われた


 結論・全部見て思ったこと新しい学びが沢山あったわけではないが、良い復習になった
案の定、後半に行くにつれて目的と内容が合致しないのでダレた
非エンジニアやエンジニアを目指す人がメモリとプログラムの関係性を理解したり、アルゴリズムやデータ構造がなぜ存在するのか？を理解する一歩目にはうってつけだと思った
とはいえ難しいとは思う
でも現状、数年間の間で見てきたどんな説明よりもわかりやすいことに違いはない

エンジニアの発想の再学習ができた
プロダクトで問題を解決するためには「やりたいことのために使う道具でできること」をできうる限り知る必要があって、それを「自分の手に馴染むまで使ってみなければいけない」を再確認した


 CS50x 2024 - Lecture 0 - Scratch

 感想めっちゃ面白い、自分が学生時代にこんな授業なら絶対受けてみたいと思えるものだった
日本で受けたどの授業よりも面白い
お金がなせる技なんだろうけど

 講義の内容2進数の導入
5本の指があれば 32 まで数えられるよねとかそういう話し
ボランティア出して楽しくやるのいいね

ASCII Code
A ~ Z, a ~ z のような文字や ! を含む文字は全て数字で管理されているんだよって話
たとえば A は 65

man ascii ってコマンド打てば terminal で見れるよ

Unicode
ASCII Code のスーパーセット
ASCII Code が含んでいない絵文字なんかは Unicode が管理しているよ
2進数法海を前提として、16進数、1バイトの話が一部あった


色
rgb の話
一色あたり 1バイトで表現するよって話
つまり、1ピクセルあたり3バイトの情報量があるよって話
ピクセルの数が増えれば増えるほどより発色の良いディスプレイになるねって話


アルゴリズム
バイナリーサーチに繋がる話
実際に電話帳破りながらやるのわかりやすいね
時間計算量の話し


ちょっとプログラムの話
Scratch の話し
これで遊べるのはアドバンテージだよなあ


 CS50x 2024 - Lecture 1 - C

 感想全体を通して初回の Scrach の内容と被るような説明をしてくれている
初学者なら非常に理解がしやすく、かつ記憶に残りやすい教え方だよなと思った

 講義の内容Machine Code
C言語で hello, world を出力するプログラムと Scrach でやった内容を一対一でどの機能がどの記述に該当しているかを説明
高級言語(C言語)の説明とコンパイルの説明
Function の説明
input を処理して output を出す原則の復習
VSCode
Hello, World
コンパイルコマンドの説明
cc とか gcc ではなくて、CS50 用の拡張機能があるからそれを落とすと make コマンドでコンパイルしてくれるよ

文法の基本的な説明
文字列リテラルを表示するにはバックスラッシュをつけようね
CS50 Library
便利なライブラリを作ってくれているんだね
https://manual.cs50.io/

get_string 関数とかの説明
Format Codes
Hello, world
syntax highlight の説明とか
標準入力を受け取って標準出力するプログラムを作成

string は C にない型だが CS50 ライブラリで使えるようにしてる
Types
型の紹介
Conditionals
if-else で無駄な計算をさせないようにしようねって話し
Variables
インクリメント、ディクリメンとの説明
compare.c
(mermaid でフロー書くんだ)
また if-else で無駄なフローを増やさないようにしようねという話し

agree.c
Char の使い方、シングルクオートなど
if-else の ||, && の使い方
Loops
while
基本的な文法とインクリメントするかディクリメントするかなど
無限ループの説明

for
基本的な文法の説明
C 言語特有のメソッド定義した場合は main 関数より先に書くか、関数名を先に定義するか？の話

do-while
基本的な文法の説明

Functions
変数のスコープの話
ローカル変数の説明

Function Composition
main関数に int つけてるけど return してなくない？
デフォルトで 0 かえしてるよ

Linux
基本的なコマンドの説明
Mario
Loops や関数の復習
2重ループはあえてここで見せているんだろうな
Integer Overflow
たとえば 3ビットで数をカウントするカウンターがあったとして、8を超えると「1000」になってしまって 0 になっちゃうぞって話し
32 bit なら 20億くらいまで負の数を考慮して扱える
64 bit なら 2^64/2 の範囲の数を負の数を考慮して扱えるね
Truncation
int 同士の除算は int 同士で計算されてしまうので、float(32bit) または double(64bit) にキャストしようね
floating-point imprecision
float にキャストしても 10/3 の計算結果は完全な循環小数にならないから注意
double にキャストしても完全にはならないので浮動小数点には注意しようね
あんまり実務でここにぶつかったことないんだよな

Y2K
1900 年代のみ考慮して 2bit で年を扱ったらえらいことになってしまったね
2000 年が 1900 年になっちゃうね問題
Video Games
パックマン
レベルの概念に4bit の数字を使っていたのでカンストしたら 0 に戻っちゃった

ドンキーコング
ステージの時間ロジックに使っていた数字がこれまた 4bit だったので 255 を超えた瞬間にバグった

ボーイング787
248日間連続して給油された機体がそれ以降給油されると全てのシステムが起動停止する？問題

英語で読んでるので所々ミスってるかもしれないけど、大体言っていることはこんな感じでした。

 CS50x 2024 - Lecture 2 - Arrays

 感想わかりやすすぎだろこれ

 講義の内容Story Time
Compiling
コンパイルの説明
source code --> copiler --> machine code
make コマンドは実際は以下のシェルスクリプト
clang -o hellw hello.c -lcs50
-l が リンクを意味しており、これで cs50 に接続できているので get_string が参照できる
clang を実行するときに起こること4つ
preprocessing
include があったとき、対象のファイルのコードをコピペしている
実際、include <stdio.h> は以下のようなプロトタイプと同等であると思って良い

int printf(string format, ...); と書いているのと同じだと思って良い


compiling
アセンブリ言語に翻訳する過程
まだマシンコードではない

assembling
0,1 へ変換する

linking
3つの異なるファイルがコンパイルに関係しているため、これらを統合する必要がある
3つ(hello.c, stdio.h, cs50)の 0,1 コードの集合体全てをリンクしたファイルを作成する必要がある


reverse engineering

Debugging
print debug
デバッガの説明
ステップ実行とかの話だね

ラバーダックね、猫に話しかける方が好き

Memory
bool: 1byte
int: 4byte
long: 8byte
float: 4byte
double: 8byte
char: 1byte
string: ?byte (mutableなので)

scores.c
計算式に一つでも浮動小数点を表す数が含まれていれば計算結果は float になる
グリッドでメモリを表すのが視覚的に非常にわかりやすい、これ紙でやってた
変数の数がめっちゃ増えたらどうするの？書きまくるの？を伏線にして Array へ話を繋げていく

Array

int scores[3] int * 3 つ分のメモリ領域を確保してくれる
つまり 12byte分の領域を確保してくれる

scores[0] = 10 のように初期化する

Strings
どうやって strings の最後の文字を検知するか？

End of String == \0 が最後の要素として存在するから

実際に EOF を出力すると、0 が出力される
EOF == NUL でもある、文字列の終わりを意味する
ASCII Code だと 0 に該当する


String length

str length function example-
put str function
条件式の中で無駄な処理を行っちゃだめだよ
for ってこういう書き方もできるんだ、へええ

uppercase
A, a の組は 32 離れているので、この演算をすればロワーケースをアッパーケースへ
アッパーケースをロワーケースへ変更できる
ctype.h を使えば、toupper, tolower 使えるね

command line arguments
コマンドライン引数を出力しただけやな

Cowsay
Exit Status
cryptography

 CS50x 2024 - Lecture 3 - Algorithms

 感想leetcode のグラフ問題は初見で詰んだので、何かヒントが得られたら嬉しいなってお気持ちで見る
ソートアルゴリズムの話だけだった

 講義の内容Algorithms
計算量の話
バイナリーサーチっぽい話

Linear Search
メモリの話
メモリは巨大な一列ロッカーだよね、の話

バイナリーサーチ
ソートして、2分割して探そうね


Binary Search
Running Time
対数グラフの話
時間計算量もそうだけど、空間計算量も考慮しないとね
ビッグオー記法
シータ記法とかもあるんだよね

search.c
string は整数の比較方法とは異なるので、string.h をインポートして、strcmp 関数を使う必要がある
Java は equal 関数、kotlin は == 演算子で比較できるね

phonebook.c
Struct
なるほどねえ、phonebook で伏線を作って型の話へ持っていくんだねえ
お名前とお電話番号を分けるのは不自然だね、それらを統合するにはどうする？って話から型へ話を持っていく
typedef struct
{
    string name;
    string number;
}
person;

int main(void)
{
    person people[3];

    people[0].name = ...;
    people[1].number = ...;
}

sorting
選択ソート
n(n-1)/ 2　--> O(N^2)

バブルソート
n^2 - 2n + 1 --> O(N^2)


recursion
再帰関数
最初に終了条件
iteration.c
終了条件を書かないとダメだよねって話し

recursion で google 検索するとずっと以下の表示出る話しはおもろい


マージソート
分割統治 & 再帰関数
マージロジックのイメージが正確にできてないんだよな
完全二分木の計算量の話
ここまで強烈に見せられるとマージソートが最強！という感想を持たざるを得ない
が、ソートアルゴリズムの計算量は input にかなり依存してしまうということも覚えておかないといけない


 CS50x 2024 - Lecture 4 - Memory

 感想メモリの挙動を意識して書いてきたことがあんまりないので楽しみ
応用情報を受けたときにキタミ式で少しやったくらい
C は難しいから...で Python から入ったけど、どう考えても C からやるべき、そしてこの講義を見ればそれができる

 講義の内容HexDecimal
16進数のお話し
Memory
0x: 16進数表記だよって意味
Pointers
8バイト
ポインターの概念説明にメールボックスを用いているのは、ハーバードでもそうなんだってなった
Strings
"" を使うことで string 配列の最後に \0 を入れている
char の配列に含まれる要素は1バイトずつ連なるメモリに保存されている
では、char の配列を代入した変数は何を意味している？
先頭の文字のメモリを表している
そのため、while ループなどの中でインクリメントすれば任意の文字にアクセスできる
まあこういうことだ

what is "string" actually?
char *s = "Hi!"
わっかりやす！！！！！

Poitner Arithmetic
ポインタ演算、ここでは加算して HI! を出力できる
String comparison
整数比較のはなし
普通に比較できる
メモリ上のイメージはこう

string を比較してみると？
うまくいかないね、なんでだろう
こう書き直すと理解がしやすくなる
メモリ上はこうなので
strcpm 関数を使って以下のように書いてあげれば良い
実際は、 while ループで両方のポインタ変数をインクリメントして文字列同士を比較していくっていう処理が strcmp 関数の中身だと思うけどね
  int strCmp(const char* s1, const char* s2)
  {
      while(*s1 && (*s1 == *s2))
      {
          s1++;
          s2++;
      }
      return *(const unsigned char*)s1 - *(const unsigned char*)s2;
  }
0, 自然数、負の整数の3つの状態を返却する
等値性と等価性の話
int main(void)
{
    string s = get_string("s: ");
    string t = s;

    t[0] = toupper(t[0];
    printf("%s\n", s);
    printf("%s\n", t);
}
出力が両方とも Hi! になってしまうね


Copying
それは t = s で t には s の先頭のメモリが入っているからで、t への変更は s への変更になってしまうからだね
メモリ上のイメージはこれ


malloc

malloc
memory allocate の略
 int main(void)
 {
    char *s = get_string("s: ");
    char *t = malloc(strlen(s) + 1);

    for (int i = 0; n = strlen(s); i <= n; i++ {
         t[i] = s[i];
    }

    if (strlen(t) > 0)
    {
        t[0] = toupper(t[0]);
    }

    t[0] = toupper(t[0];
    printf("%s\n", s);
    printf("%s\n", t);
  }
これで s: hi!, t: Hi! が出力されるようになった、やったね！
mallco の処理内容を可視化すると、↑の t の変数が指す最初のポインタと必要バイト数の塊(チャンク) を取得しに行っていることがわかる
当然、メモリを取得できない可能性もあり、その場合は Null を返すのでエラーハンドリングする必要がある
 int main(void)
 {
    char *s = get_string("s: ");
    if (s == NULL) return 1;

    char *t = malloc(strlen(s) + 1);
    if ( t == NULL) return 1;

    for (int i = 0; n = strlen(s); i <= n; i++ {
         t[i] = s[i];
    }

    if (strlen(t) > 0)
    {
        t[0] = toupper(t[0]);
    }

    printf("%s\n", s);
    printf("%s\n", t);

    /// free してないからコピペしないでね
  }


free

malloc で確保したメモリを解放する関数
  int main(void)
  {
     char *s = get_string("s: ");
     if (s == NULL) return 1;
 
     char *t = malloc(strlen(s) + 1);
     if ( t == NULL) return 1;

     for (int i = 0; n = strlen(s); i <= n; i++ {
          t[i] = s[i];
     }

     if (strlen(t) > 0)
     {
         t[0] = toupper(t[0]);
     }

     printf("%s\n", s);
     printf("%s\n", t);

     free(t);
     return(0);
   }

NULL とは？
単なるアドレスのことで 0 を意味する

補足
散々使ってきている get_string 関数も内部的には malloc を使っていて、input される文字をメモリ上に保存する処理をしているよ
C のポインタで非常に引っかかる点が以下なの
s は文字列の先頭アドレス、つまり 0x123 みたいな値を指していて
*s はそのアドレスに格納されている値を指している
じゃあ、この処理はなんやねん
for (int i = 0; n = strlen(s); i <= n; i++ {
    t[i] = s[i];
}
アドレスのコピーしてますやん
でも実際は、こういうこと s[i] == *(s + i)なのでセーフなのです



valgrind
プログラム解析ツールって感じだなこれは
index out of range みたいになる場合はその内容をはいてくれるし
malloc で動的に確保したメモリを解放していなければ free してないぞって教えてくれる
Garbege Values
ポインタを再度説明する章だね
swap.c
swap function
グラスの例え面白いね
これで temp を表すのわかりやすいねえ
スタックの話
慣れるまで時間かかるよって話だけど直感的に理解できるね
Overflow
stack overflow
heap overflow
scanf
整数を scanf する場合は int が4バイトであることがわかっているので問題ない
が、文字列を扱う場合は、char のサイズを明示的に与える必要がある
get_string の挙動について説明
while(true) で malloc し続けているっぽい
Enter が終了条件で取っている感じだな

File I/O
ファイルへの書き込みサンプル
ファイルをコマンドライン引数で与えて操作
画像ファイルのコピーすら BYTE を扱って一ピクセルごとに別のファイルに書き込んでいけばできまっせ
最後までユーモアが尽きないのが良い！

 CS50x 2024 - Lecture 5 - Data Structures

 感想説明された全てのデータ構造に　LinkedList が絡んでいる
このあとはプロコンの参考書を読んで実装方法を理解するフェーズへ行かないと

 講義の内容Stack and Queue
Queue
FIFO
enqueue
dequeue
待ち行列

Stack
LIFO
メールボックス
push
pop


Resizing Arrays
LinkedList の話になりそうだな
struct Node {
    int value;            
    struct Node *next;
  };

Linked List
やっぱりね
コンピュータのメモリをキャンバスのように使おう
チャンクからチャンクへリンクを繋げれば、メモリの構造を無視して連続したデータを扱うことができる
ちょっと矢印がずれているけど気にしない
typeder struct {
    int number;
    struct node *next;
} node;

int main() {
    struct Node *head = malloc(sizeof(struct Node));
    struct Node *second = malloc(sizeof(struct Node));
    struct Node *third = malloc(sizeof(struct Node));

  　　// ノードに値を設定
  　　head->value = 1;
  　　head->next = second;

  　　second->value = 2;
  　　second->next = third;

  　　third->value = 3;
  　　third->next = NULL;

  　　// リストを巡回して値を表示
  　　struct Node *current = head;
  　　while (current != NULL) {
      　　printf("%d -> ", current->value);
      　　current = current->next;
  　　}
  　　printf("NULL\n");

  　　// メモリを解放
  　　free(head);
  　　free(second);
  　　free(third);

  　　return 0;
}
動画のコードとは少し違うけど、Linked List is これ！みたいなやつはこう書ける

Trees
行きがけ、中間、帰りがけみたいな走査方法は応用情報でやった
binary search tree
二分木
中央値をrootにしないとね
要素の追加、削除、木のバランスをとるような操作を身につける必要があるね


dictionaries
key, value

hashing and hash tables
なるほど、Linked List を二次元配列みたいに見ているのが hash tables ってことね
今まで学んだデータ構造の組み合わせにすぎないね
辞書を作るなら 26通りのアルファベット LinkedList を 1個用意し、26文字のアルファベットに一対一で26通りのアルファベット LinkedList を割り当てることになるか。。メモリ消費が尋常じゃないな
後、共通の接頭辞を使っている時にどうするのか？
でも探索が O(n)、挿入、削除が O(1) で済むのがでかい
どういう実装になるのか？がまだよく理解できてないな。。。


 CS50x 2024 - Lecture 6 - Python
 感想初めてプログラムに触れた時から C をやっておけばよかった。。。
でも挫折していた可能性あるからなあ。。。うーん。。。。
眺めるだけで十分だった

 講義の内容Python
インタプリタ言語だよ

Spellar
Filter
Face regognition
Functions
Types
double, long が存在しない

Calculator
標準入力の扱いがシンプル

Conditionals
Compare
or means ||
and means &&

OOP
lower

Loops
meow
transaction
浮動小数点問題は依然としてある
int のオーバーフローはない

exceptions
C は exception が帰ってくることはないが、Python であれば ValueError などを返してくれる

Mario
Lists
for 文でも else が書けるのはびつくり
if で繰り返しもできるんだ、びつくり

Dictionaries
sys
コマンドライン引数を取れる
main 関数がないのに実行できるの違和感しかない

pip
ライブラリインストールコマンド
pycharm とか使ってればいらないのかな


 CS50x 2024 - Artificial Intelligence

 感想眺めるだけで十分

 講義の内容Introduction
Image Generation
chatGpt
Prompt Engineering
cs50.ai
generative ai
decision trees

 CS50x 2024 - Lecture 7 - SQL

 感想眺めるだけで十分かな
モバイルアプリだと DB をがっつり使っているものを扱ったことがない

 CS50x 2024 - Lecture 8 - HTML, CSS, JavaScript

 感想眺めるだけで十分かな

 講義の内容TCP/IP
IP
int.int.int.int
32 bit
iPv4 --> iPv6 へ

TCP
port number
HTTP: 80
HTTPS: 443

プロトコル


DNS
domain name system server

DHCP
role: 質問に答えること

HTTP
domain name
GET, POST

Inspect
403: Forbidden
404: Not found
etc..

Status Code
HTML
マークアップだよん
あんま見なくていいや

Haveard Pep Squad Prank
ふーん

CSS
これもあんま見なくていいや
<style>にはラムダ式ぽいものがあるんやな

BootStrap
css ライブラリみたいなやつだよね

js
ここで見ているものは Android の view とほぼ同じなり

autocomplete
あー、はいはいはい

Geolocation
位置情報


 CS50x 2024 - Lecture 9 - Flask

 感想Python で Web アプリ作るやつなので見なくて良い

 CS50x 2024 - Cybersecurity

 感想眺めるだけで十分だった
応用情報を秋に受けたのでその内容とほぼ被った

脚注

具体的には、network Monitor、端末の通信状態を監視して SnackBar を出す処理
やってることは全部わかるんだよ、Cold Flow で状態を公開して NiaApp で監視(collectAsStateWithLifecycle)してオフライン状態になったら SnackBar を出すんだよね
んで、di してるから interface を作ってあげていて、外からは1つの変数があるだけっていう状態を作っていますと
ほんで、実際の実装は ConnectivityManagerNetworkMonitor でやってて、そこで callbackflow を使ったりしてるんだけど
ここで「この方針思いつかんくね？」となり、更に 「callbackflow を読んで理解するのも遅くね？」となったわけ

 ↩︎

職場の同僚に聞いたらいいじゃん！って思うかもしれないんだけど
「こんなことも知らねえのかよ」って態度を露骨に出されちゃうんで聞きたくない...
Discord では割とアクティブなのでよかったら絡んでくださいませ

 ↩︎

C は 42Tokyo ってとこに一時期通ってて、苦しんで覚えるC を徹夜でまとめたことがある
ポインタの概念もギリ覚えてるが少し怪しい

 ↩︎

小分けにするのが面倒くさいし、小分けにするとどうせやらないから

 ↩︎
経緯と背景

目的

結論・全部見て思ったこと

感想

講義の内容

感想

講義の内容

感想

講義の内容

感想

講義の内容

感想

講義の内容

感想

講義の内容

CS50x 2024 - Lecture 6 - Python

感想

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感想

Discussion
