ビット列の並びを逆順にする処理【基本情報技術者試験 科目B サンプル問題】

(令和4年度12月公開) 基本情報技術者試験 サンプル問題 科目B 問6のブログのアイキャッチ画像 科目B 公開問題
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 基本情報技術者試験の科目Bのサンプル問題を題材に,ビット列の並びを逆順にする処理について学習します。この問題では,論理シフトとビット単位の論理演算を組み合わせて,ビットを1つずつ取り出して並べ替える方法を確認します。

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(令和4年度12月公開) 基本情報技術者試験 サンプル問題 科目B 問6

 次のプログラム中の       に入れる正しい答えを,解答群の中から選べ。

 関数 rev は8ビット型の引数 byte を受け取り,ビットの並びを逆にした値を返す。例えば,関数 rev を rev(01001011) として呼び出すと,戻り値は 11010010 となる。

 なお,演算子 ∧ はビット単位の論理積,演算子 ∨ はビット単位の論理和,演算子 >> は論理右シフト,演算子 << は論理左シフトを表す。例えば,value >> n は value の値を n ビットだけ右に論理シフトし,value << n は value の値を n ビットだけ左に論理シフトする。

〔プログラム〕

○8ビット型: rev(8ビット型: byte)

 8ビット型: rbyte ← byte

 8ビット型: r ← 00000000

 整数型: i

 for(i を 1 から 8 まで 1 ずつ増やす)

       

 endfor

 return r

解答群

ア r ← (r << 1) ∨ (rbyte ∧ 00000001)

rbyte ← rbyte >> 1

イ r ← (r << 7) ∨ (rbyte ∧ 00000001)

rbyte ← rbyte >> 7

ウ r ← (rbyte << 1) ∨ (rbyte >> 7)

rbyte ← r

エ r ← (rbyte >> 1) ∨ (rbyte << 7)

rbyte ← r

【解答】

【解説】

入力されたビット列の右端から1ビットずつ取り出し,それを結果のビット列の右端に順番に追加していくことで,ビットの並びを逆にすることができる。まず,rbyte ∧ 00000001 によって,rbyte の最下位ビットだけを取り出す。例えば,rbyte が 01001011 の場合,最下位ビットは1なので,結果は 00000001 となる。次に,r ← (r << 1) ∨ (rbyte ∧ 00000001) とすることで,r を1ビット左に論理シフトして空いた右端に,取り出したビットを追加する。その後,rbyte ← rbyte >> 1 として,rbyte を1ビット右に論理シフトする。この処理を8回繰り返すと,元のビット列の右端から順番にビットを取り出して,r に並べることになる。したがって,01001011 は 11010010 となる。よって,空欄には r ← (r << 1) ∨ (rbyte ∧ 00000001) と rbyte ← rbyte >> 1 を入れる。

【参考】

関数 rev を rev(01001011) として呼び出した場合の結果は,次のようになる。

「(令和4年度) 基本情報技術者試験 サンプル問題 科目B 問6」の解答画像

この問題のポイント

 この問題から学べることは,

  • ビット単位の論理積と論理和
  • 論理右シフトと論理左シフト
  • 最下位ビットを取り出す方法
  • ビットを順番に取り出して,ビット列の並びを逆順にする処理

です。特に,ビット単位の論理積で最下位ビットを取り出し,論理左シフトした結果にそのビットを加えることで,ビット列を逆順に並べる処理を理解しておきましょう。

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