ITパスポートや基本情報技術者試験の最初の難関、それが「論理回路」です。
「入力Aが1で、入力Bが0のとき、出力は…」といった問題を見て、拒絶反応を起こしていませんか?
実はこれ、コンピュータの計算の基礎となる重要な考え方なのですが、数字で考えるから難しく感じるのです。
この記事では、3つの基本回路(AND、OR、NOT)を、「わがままなレストランの注文」に例えて解説します。
ベン図や真理値表も、この例えなら暗記不要で解けるようになります!
1. AND回路(論理積)=「カレーかつライス」
まずは基本の「AND(アンド)回路」です。
日本語では「論理積(ろんりせき)」と呼びます。
イメージ:カレーライスセット
店員さんが「カレー【かつ】ライスが揃ったら、提供する(1)」というルールで動いています。
- カレーがある(1)、ライスもある(1)→ 提供する(1)
- カレーがある(1)、ライスがない(0)→ 提供しない(0)
- カレーがない(0)、ライスがある(1)→ 提供しない(0)
- どっちもない(0)→ 論外(0)
つまり、「両方の条件が揃ったときだけOK(1)になる」のがAND回路です。
一つでもダメなら結果はダメ(0)になります。
ベン図で描くと、2つの円が重なっている「真ん中の部分」だけが塗りつぶされます。
2. OR回路(論理和)=「洋食または和食」
次は「OR(オア)回路」です。
日本語では「論理和(ろんりわ)」と呼びます。
イメージ:ランチバイキング
お客さんが「洋食【または】和食があれば、満足する(1)」というルールです。
- 洋食がある(1)、和食はない(0)→ 満足(1)
- 洋食はない(0)、和食がある(1)→ 満足(1)
- 洋食もある(1)、和食もある(1)→ 超満足(1)
- どっちもない(0)→ 怒る(0)
つまり、「どっちか片方でもあればOK(1)になる」のがOR回路です。
もちろん両方あってもOKです。
ベン図で描くと、2つの円全体(ひょうたん型)が塗りつぶされます。
3. NOT回路(否定)=「天邪鬼な注文」
最後は「NOT(ノット)回路」です。
日本語では「否定(ひてい)」と呼びます。
イメージ:パクチー抜き注文
この店員さんは天邪鬼(あまのじゃく)で、「言われたことと逆のことをする」回路です。
- パクチー入れて(1)→ 入れない(0)
- パクチー入れないで(0)→ 入れる(1)
入力が1なら出力は0。入力が0なら出力は1。
ただひっくり返すだけのシンプルな回路です。
4. 試験によく出る「XOR(排他的論理和)」
さて、ここからが試験の頻出ポイントです。
基本の3つを組み合わせた応用回路の中に、「XOR(エックスオア)」というものがあります。
正式名称は「排他的論理和(はいたてき・ろんりわ)」です。
名前が怖いですが、これも例え話で一発です。
イメージ:結婚相手選び
「お金持ち(A)」と「イケメン(B)」、どっちか片方だけなら許せるけど、「両方持ってるやつは嫉妬するからNG!」というねじ曲がった性格の回路です。
- 金持ち(1)、イケメンじゃない(0)→ 好き(1)
- 金持ちじゃない(0)、イケメン(1)→ 好き(1)
- 金持ち(1)、イケメン(1)→ 嫉妬して嫌い(0)!
- どっちもない(0)→ 興味ない(0)
OR回路と似ていますが、「両方1のときは0になる」という点だけが違います。
「自分と同じ(1と1、0と0)なら0」「自分と違う(1と0)なら1」とも覚えられます。
5. 真理値表(しんりちひょう)の書き方
試験では、以下のような「真理値表」の穴埋め問題が出ます。
| 入力A | 入力B | AND | OR |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
丸暗記する必要はありません。
試験中に迷ったら、「AとB、両方あるときだけOKなのがAND(カレーセット)」、「どっちかあればOKなのがOR(ランチ)」と心の中でつぶやいてください。
それだけで表が埋まります。
まとめ
- AND(かつ):両方1なら1。厳しい条件。
- OR(または):どっちか1なら1。甘い条件。
- NOT(否定):逆になる。天邪鬼。
- XOR(排他):揃ったらダメ。嫉妬深い。
コンピュータの中にあるCPUも、実はこの小さな回路を何億個も組み合わせることで、「足し算」や「記憶」といった複雑な処理を実現しているのです。
ミクロな視点で見れば、コンピュータも意外と単純なルールで動いているんですね。