平成30年度 春期 ITパスポート試験 公開問題 問75 解説 文字コードのビット数

この問題は、2の累乗を用いて必要なビット数を逆算することで解けます。2のn乗が26以上になる最小の整数nを探します。

$2^1 = 2$ $2^2 = 4$ $2^3 = 8$ $2^4 = 16$ $2^5 = 32$

計算結果から、$2^4=16$では26種類すべてを表現するには足りず、$2^5=32$であれば26種類を余裕を持って収めることができるため、答えは5ビットとなります。

ビット数と表現できる情報の関係 コンピュータの世界では、0か1かの2つの状態を表現できる「1ビット」を最小単位とします。2ビットあれば「00, 01, 10, 11」の4通り、3ビットあれば8通りと、ビット数が増えるごとに表現できる情報の数は2倍に増えていきます。一般的に、nビットで表現できる情報の数は$2^n$通りという公式で求められます。試験では今回のように「文字数からビット数を求める」問題のほか、「ビット数から表現可能な色の数やデータ量を求める」問題も頻出します。

応用される場面と関連知識 この考え方は文字コードの設計に直結します。例えば、英小文字だけでなく大文字や数字、記号まで含めて扱うにはさらに多くのビット数が必要です。私たちが日常的に使っている文字コードの仕組みも、この基本原則に基づいています。

・ASCII（アスキー）コード 英数字や制御文字など計128種類を表現するコードで、7ビットを使用します。$2^7 = 128$という関係が成り立っています。

・Unicode（ユニコード） 世界中のあらゆる文字を表現するために、16ビットや32ビットといった非常に大きなデータ領域を割り当てています。これにより、日本語、中国語、絵文字など、膨大な種類の文字を同じ体系で扱えるようになっています。

情報処理の基礎として、「何をいくつ表現したいのか」という要求に対して「最低限必要なビット数はいくつか」を即座に判断する計算力は、ネットワークのIPアドレス設計やデータ容量の見積もりなど、実務的な場面でも不可欠なスキルです。

• わかりやすい情報処理：情報量の単位と2進数
• Wikipedia：ビット