はじめに

本書は、理論計算機科学を「個々のトピックの寄せ集め」ではなく、数学的基礎から計算可能性・複雑性・アルゴリズム解析・情報理論・暗号・並行計算へ連なる一つの地図として学ぶための日本語教材です。

この本が向く読者

• 離散数学と基本的なプログラミング経験を持ち、理論計算機科学を体系で学びたい学部上級生・大学院初年度の読者
• 実務ではコードを書いているが、計算可能性・複雑性・形式言語・情報理論をまとめて学び直したいソフトウェアエンジニア

非対象読者

• 集合・論理・関数・証明技法の基礎がまだなく、補強しながら読む準備もない読者
• 競技プログラミングの即効テクニックや面接対策だけを求める読者
• 暗号理論や並行計算だけを専門書レベルで深掘りしたい読者

この本で得られること

• 理論計算機科学の主要領域がどの順序でつながっているかを説明できる
• 定義・定理・証明の骨子を追い、実装や研究の議論で「どの仮定が効いているか」を読める
• 実務メモ・練習問題・付録を戻り先として、断片知識を体系へ接続できる

本書を通して再訪するケース

本書では、安全なメッセージ配送基盤 を通し例として読むと、章ごとに独立しがちな理論を同じ対象へ再投影しやすくなります。ここでいう基盤とは、メッセージの入力形式を検査し、配送先を選び、保存・圧縮・暗号化し、複数ノードで整合性を保ちながら届けるシステムのことです。

• Part I: メッセージ形式・入力検証・簡単な構文を、言語とオートマトンの視点で捉える
• Part II: 何が自動判定でき、どの最適化が計算量的に重いかを切り分ける
• Part III: キューや索引、配送グラフ、仕様検証を同じ系の別側面として読む
• Part IV: 圧縮・暗号化・複数主体の協調を、実システムの制約として読み直す

付録Eは章ごとの現実応用を広く示すカタログであり、この通し例は本編を横断して読むための記憶フックという役割に限定します。

まず決める読み方

1. 通読コース: 第1章から第12章まで順に読み、付録Cで演習を回収する
2. 講義補助コース: 第1章〜第3章で土台を確認してから、講義対象章へ進む
3. 実務者の拾い読み: 第6章・第7章・第8章を起点に、必要な理論章へ戻る
4. 再学習コース: 前提知識の自己診断で弱点を見つけ、苦手章を重点的に読み直す

導入章一覧

本書の目的と構成

本書が誰に何を約束し、何を約束しないか、そして4つのパートをどう読むと回収しやすいかを説明します。

• primary reader / 非対象読者
• 本書で得られること / やらないこと
• 4つのパートの意味付け
• 付録の使い方

学習の進め方

通読・講義補助・実務者の拾い読み・再学習の4コースに分けて、章の入り方と戻り方を示します。

• 読者別の読み順
• コースごとの到達目標
• 学習サイクルと復習の仕方
• LLMを学習補助に使うときの注意

前提知識

始める前に何が必要で、何が推奨で、何があると楽かを整理し、準備不足ならどこを補えばよいかを示します。

• 必要 / 推奨 / あると楽
• 自己診断と開始判断
• 不足があるときの補強方針
• 章ごとの前提知識の目安

オフライン版（PDF/EPUB）

Web 以外の読み方を選びたいときに、公式 PDF / EPUB の作り方と配布方針を確認できます。

• PDF / EPUB の位置づけ
• 公開版とローカル生成版の違い
• 取得方法と注意点

フィードバック（誤植・改善提案）

誤植報告や改善提案を送る入口です。書籍を読みながら気づいた点を共有したいときに使います。

• 誤植報告の送り先
• 改善提案の出し方
• issue / pull request の使い分け

学習を始める前に

1. 対象読者に入っているかを確認する: 本書の目的と構成で本書の約束と非対象読者を確認する
2. 必要な土台を確認する: 前提知識で「必要 / 推奨 / あると楽」を確認する
3. 読み方を決める: 学習の進め方から、自分に合うコースを1つ選ぶ

理論計算機科学は抽象度が高い一方で、章どうしのつながりが見えると理解が加速します。本書は、その「戻り先」と「読み順」を front matter から明確に示すことを重視しています。

著者: ITDO Inc.
バージョン: 1.1.2
最終更新: 2026-03-13