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突然ですが，高中生向け的程式設計比賽，日本資訊奧林匹克（以下稱為 JOI），您知道各都道府縣的參加人數差異有多大嗎？
下圖顯示了到 2020 年，各都道府縣在 JOI 的參加人數（取自這個頁面）。東京都的累計參加人數超過 2000 名，而大分縣在 2020 年之前卻沒有任何參加者的情況[^1]。
我在大學入學後，經常聽到朋友說：「我不知道有什麼資訊奧林匹克（JOI）或數學奧林匹克（JMO）之類的活動，如果早知道我會想參加......」。
許多學生尤其是在地方上，因為不知道 JOI 而無法獲得更大的幸福。我希望能讓這些學生了解這個世界，擴大人生的可能性......懷著這樣的願望，我從 2020 年開始逐漸展開活動。
我雖然仍在途中，但截至 2025 年 12 月已獲得以下成果。
- 在東京都立 A 高中的指導下，某位學生成為歐洲女子資訊奧林匹克的日本代表選手，並獲得銅牌 🎉
- 在茨城縣教育委員會的程式設計專家培育計畫中指導的學生，進入茨城縣史上首次國際資訊奧林匹克日本代表選手的最終選拔 🎉
- 在 2025 學年度，某些在大分縣立大分舞鶴高等學校指導的學生，突破了 10 名以上 JOI 初賽 🎉
本文將回顧這些活動。
另外，我也會介紹在與學生互動中產生的「AtCoder 水色學習方法」。這種練習方法不僅適用於以 JOI 為目標的高中生，也對那些希望進入 IT 行業的學生或在 IT 行業中提升技能的社會人士有幫助。
0：資訊奧林匹克（JOI）是什麼
首先，我來簡單介紹一下什麼是 JOI。JOI 是針對高中生的「競技程式設計」（簡稱競程）比賽。而所謂的競技程式設計，簡單來說就是
使用程式設計，盡可能多地在限制時間內解決像謎題一樣的問題的運動
相信許多人都聽說過 AtCoder，AtCoder 是運營這項「競技程式設計」比賽的公司及網站。
JOI 成為了高中生們在競技程式設計世界中角逐的青春舞台。
JOI 的流程如上圖所示。簡單來說，如果能夠突破 JOI 初賽，就需要具備與解 Fizz Buzz 類似水平的能力。在重視資訊科學教育的高中，這被視為顯示成果的到達指標之一，與基本資訊技術者資格的取得一起。
突破 JOI 的二次預賽，可以與參加全國高等學校體育大會相提並論。而從那以後，便需朝成為該領域的專業人士邁進。
1：至今的 JOI 普及活動
可能有些晚了，但我簡單自我介紹一下。
目前，我在NTT數理系統公司擔任顧問（負責公關）以及MONOGUSA公司的內容架構師（數學教材開發）。作為興趣，我參加競技程式設計及進行與其相關的種種活動（如下文所述）。
活動 ① ：算法書籍的出版（2020年〜2022年）
任何事情都得有教材才行......因此，我在 Qiita 上撰寫了許多文章。
- 文章範例 1： 註冊 AtCoder 後要做什麼 ～ 解這 10 題就足夠應戰！過去問題精選
- 文章範例 2：計算量的求法總整理！ 〜 從哪裡出現 log 〜
- 文章範例 3：動態規劃超入門！Educational DP Contest 的 A ～ E 問題的解釋與類題集
之後，受到講談社科學部的邀請進行書籍化，於 2020 年出版了我的著作《鍛鍊解決問題的能力！算法與資料結構》[^2]。果真，出版社的觸角非常敏銳。隨後我持續進行寫作，至今已出版了四本書。
透過這些寫作活動，我收到了像是「因為這篇文章開始了競程！」或「因為讀了這本書我才能成為工程師！」的許多感人的回饋。
隨著時間推移，我越來越覺得，透過寫作間接與讀者互動也可以，但我希望能更直接地通過競程與人交流！！
活動 ② ：透過 TwitCasting 支援高中生（2020年）
因此，我利用配信應用程序 TwitCasting，創建了一個讓高中生追尋喜好事物的交流空間。特別是，我希望能讓那些「班上沒有能討論競程等話題的對象......」的地方高中生找到志同道合的夥伴，切磋琢磨，收穫成果，開創擴展世界的契機。
簡而言之，這項活動沒有很成功。要真正擴展高中生的世界，需要相當的時間和耐心去伴隨他們並取得一些成果。然而，在像 TwitCasting 這樣變化莫測的地方，將其具體化並不容易。
因此，我認為可以以「作為學校的努力」的形式，朝著 JOI 前進的方向發展。接下來，經過一段時間的摸索，我開始積極在 Facebook 上發佈資訊，並與全國的資訊教育工作者建立聯繫。
活動 ③ ：在東京都立 A 高中的授課（2022年〜2025年）
雖然 TwitCasting 的活動本身沒有成功，但並非毫無收穫。其中一位在當時是聽眾的 一般社團法人 MiraPub 的運營人員 ideal（イデアル），幫我搭起了与東京都立 A 高中的 B 教師的聯繫。
於是，我在 2022 年 8 月首次上課。初期甚至只有一名學生，但到 2023 年增至 4 名，2024 年更是超過 10 名。
參與人數的增長，與最初與那位學生的相遇有著莫大的關聯。雖然他身體不是很好，經常有身體不適的困擾，但卻是一位勤奮努力的學生。此外，儘管他性格較內向，但熱心助人，積極介紹自己所參加的社團，並向朋友宣傳，默默支持團隊中的成員們[^3]。
最終，每位學生都能夠實現各自的目標，取得了不小的成果。具體的練習方法等在後文中提及。
在取得一定成果後，我也開始投入學術會議的發表。下圖是我在2024 年全國高中資訊教育研究會（愛知大會）上發表的海報[^4]。
此外，學會發表果然是很棒的事情，並且會延續到後續的活動。與後文提到的來自大分縣立大分舞鶴高中的伊藤大貴老師的相遇，也是源於這類學會。
活動 ④ ：競程支援網站 AtCoder NoviSteps 的個人開發（2023年〜）
當我想將東京都立 A 高中的做法擴展至全國時，我又再次感受到對教材的需求。活動 ① 中提到的我的著作，對於剛開始學習程式設計的學生來說，水平太高。此外，在東京都的學校，我可以每月輕鬆出訪，但在地方的學校卻無法這樣頻繁。
因此，我與hiro、ウルズニャー、nonon、Blueberry 等志願者共同開發了名為 AtCoder NoviSteps 的網站，旨在讓學生能自律且高效地練習 AtCoder 的過去問題。
 |
| 已掌握的問題標示為綠色，想要複習的問題標示為藍色......等進行管理 |
在 AtCoder NoviSteps 中，針對競程中出題的問題所需的算法素養，我們依據「NoviSteps 等級標準」將其劃分為 17 嚴重等級（10Q, 9Q, 8Q, ..., 2Q, 1Q, 1D, 2D, ..., 7D）。例如，下表定義了 7Q 等級應學習的內容。
此 NoviSteps 等級標準被應用於：
- 茨城縣教育委員會的程式設計專家培育計畫初級課程的設計
- AtCoder 公司的問題的絕對評價及題目的自動化研發
等方面。NoviSteps 根據這個等級標準提供了能夠集中學習必要素養的練習題集。透過依序解答這些問題，可以順利提升技能。
活動 ⑤ ：茨城縣程式設計專家培育計畫（2024年〜）
茨城縣教育委員會非常重視教育，自 30 年度以來，為了培養全國頂尖的程式設計能力的中學生和高中生，開展了程式設計專家培育計畫。
目前已分為「遊戲・應用程式開發課程」、「AI 程式設計課程」、「競技程式設計課程」，去年和今年我擔任了競技程式設計課程的講師。
這裡的學生們彼此之間關係很好，每次都會進行活躍的討論。最終，學生之間的活躍交流才能真正拓展才能，這是我深有感觸的。我們的工作就是建立這樣的氛圍。
活動 ⑥ ：支援大分縣立大分舞鶴高等學校科學部資訊班的活動（2024〜2025年）
大分縣在 JOI 的普及過程中最為遲緩。自 2005 年現行 JOI 開始以來，直到 2020 年竟然沒有一位參加者出現。
在這樣的情況下，真是幸運，通過學會與大分縣立大分舞鶴高中的伊藤大貴老師（當時）相遇，得到了指導 JOI 的機會。伊藤老師在該校新設立了科學部資訊班，招募學生，並創建了一個積極展開各種活動的環境[^5]。我則負責與 JOI 相關的部分。
我個人的挑戰點在於，因為遠距離的原因，我與學生們的接觸次數有限，究竟能做到什麼程度......這是我在思考的問題。儘管我開發了 AtCoder NoviSteps，希望能幫助學生獨立學習，但實際效果卻讓我充滿期待與不安。
這所高校的科學部資訊班的特點在於，學生們非常陽光活潑，真的很享受討論。此外，有的學生因為對數學特別感興趣而加入，也有因對網頁開發等領域的興趣而入部的學生。背景和興趣各異的學生聚在一起，彼此交流的環境極為珍貴。透過相互感受到「擁有對方所缺少的東西」，獲取強大的刺激。
學生之間的互相學習效果驚人。我一直認為，「在達到一定水平後，學生可以自主學習，但在學習 Fizz Buzz 等基本問題的過程中，可能需要手把手的輔導......」。然而，大分舞鶴的學生們卻超出了我的預期。
最終，經歷了 2005 至 2023 年 JOI 參加者僅有 8 名的大分縣，2024 年這所學校卻成功培養出超過 10 名 JOI 初賽突破者 🎉
2： AtCoder 水色的學習方法
在與許多學生互動的過程中，我發現了一些競程的學習方法。
這裡，我假設高中入學時完全沒有程式設計經驗的初學者，目標是在高二的冬季比賽中突破 JOI 二次預賽（進入半決賽階段）。
在高中資訊科教師之間，通常認為突破一次預賽相對容易，但二次預賽則頗具挑戰性。然而，只要能夠確保足夠的練習時間，我相信每所學校都能有約 2〜3 名學生達成此目標。
此外，在 2024/2025 年度的大會中，JOI 二次預賽的突破標準相當於 AtCoder 綠色至水色（下圖的 C 到 B 級別）。
以下將分幾個階段來介紹。下表中的「等級」是指「NoviSteps 等級標準」，而「評分」是指 AtCoder 的評分。
| 練習等級 | 到達目標 | 到達評分（基準） | JOI 目標成果 | 參與期間（基準） | |
|---|---|---|---|---|---|
| 階段 ① | 10Q 〜 7Q | 掌握程式設計的素養，能夠順利撰寫 Fizz Buzz | R100 | 突破 JOI 初賽 | 高一的 4 月 〜 5 月 |
| 階段 ② | 6Q 〜 5Q | 能夠順利實現基於全探索的解法，或者正確預測計算時間 | R200 | 高一的 6 月 | |
| 階段 ③ | 5Q 〜 4Q | 學習逐步減少計算量的技巧，如二分搜尋、累積和。並熟練於高中數學，能夠解決需要數學思考的問題 | R300 | 高一的 7 月 〜 10 月 | |
| 階段 ④ | 3Q | 學習 DFS、BFS、UnionFind 等典型的算法與資料結構 | R500 | 高一的 11 月 〜 3 月 | |
| 階段 ⑤ | 2Q | 解決大量問題，以應用階段 IV 學到的算法 | R800 | 高二的 4 月 〜 6 月 | |
| 階段 ⑥ | 1Q 〜 1D | 解決更多問題，能夠解決實用的頂尖演算法問題 | R1200 | 突破 JOI 二次預賽 | 高二的 7 月 〜 12 月 |
階段 ①（目標 R100, 7Q）：適應程式設計
階段 ① 的目標是在學習程式設計語言的同時，對程式設計有所適應。具體來說，目標是能夠順利解決 Fizz Buzz 程度的問題。若能達到這個目標，就能突破 JOI 的初賽。
① - 1：註冊 AtCoder
開始競技程式設計的首要步驟是先註冊 AtCoder。註冊方法及 AtCoder 的使用方式，可參考以下文章。
AtCoder 每週六 21:00 舉行面向初學者的 AtCoder Beginner Contest（ABC）。截至 2025 年，這類比賽的過去問題已超過 7000 題。透過解決這些問題將大大提升實力。
此外，每週參加 ABC 的比賽對 JOI 練習也大有幫助。若每週都參加，則兩年內就能累積 100 次實戰練習。
（AtCoder 的 比賽列表頁面）
① - 2：學習程式設計語言（特別是 C++）
首先，您需要學習程式設計語言的文法。許多人在選擇語言時感到困惑，但在 JOI 中，特別建議使用 C++，理由如下。
- 在 JOI 的二次預賽之前可以使用其他語言，但 JOI 半決賽階段後事實上只能使用 C++[^6]
- 與競程有關的許多書籍和資料中的程式碼多是用 C++ 編寫
- 即使實現正確的解法，若使用 Python，亦可能因為超過執行時間限制而無法通過
學習程式設計語言的方法多種多樣，但 AtCoder 提供了一本「針對競技程式設計而設計的 C++ 入門教材」APG4b。如果沒有特別的偏好，學習 APG4b 是個不錯的選擇。
- [C++
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