ipa-pseudocode-toolkit 0.3.0

情報処理技術者試験（ITパスポート試験・基本情報技術者試験・応用情報技術者試験）の擬似言語を解析・変換・実行・トレースするPythonツールキット

ipa-pseudocode-toolkit

情報処理技術者試験（ITパスポート試験・基本情報技術者試験・応用情報技術者試験）の擬似言語を解析・変換・実行・トレースするPythonツールキット。

IPA「試験で使用する情報技術に関する用語・プログラム言語など」Ver.5.1（2024年4月試験から適用）に準拠。

特徴

• IPA擬似言語のソースコードをPythonに変換（公開問題49問で100%自動変換達成）
• 擬似言語を直接実行（Python変換不要）
• 実行過程のトレース表生成（Markdown / CSV出力対応）
• PythonコードからIPA擬似言語への逆変換
• 全角演算子（←, ×, ÷, ≠, ≦, ≧ 等）に対応
• 日本語の条件式（age が 3 以下）やアクション文（の末尾に...を追加する）を解析
• 複合条件（かつ / または）、集約関数（要素の和）、集合操作等の高度なパターンに対応
• 1-based配列クラス（Array, Array2D）を提供
• 別紙1（ITパスポート試験用）・別紙2（基本情報・応用情報技術者試験用）の両方に対応
• IPA公開問題49問の擬似言語とPython変換コードを同梱（exam-questions/）

インストール

pip install ipa-pseudocode-toolkit

開発版を使う場合:

git clone https://github.com/wakuwakustudyworld/ipa-pseudocode-toolkit.git
cd ipa-pseudocode-toolkit
python -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install -e .

使い方

擬似言語をPythonに変換する

import ipa_pseudocode

source = """\
○整数型: fee(整数型: age)
  整数型: ret
  if (age が 3 以下)
    ret ← 100
  elseif (age が 9 以下)
    ret ← 300
  else
    ret ← 500
  endif
  return ret
"""

# Pythonコードに変換
python_code = ipa_pseudocode.translate(source)
print(python_code)

出力:

def fee(age):
    ret = None
    if age <= 3:
        ret = 100
    elif age <= 9:
        ret = 300
    else:
        ret = 500
    return ret

変換したコードを実行する

import ipa_pseudocode

source = """\
○整数型: factorial(整数型: n)
  if (n ≦ 1)
    return 1
  endif
  return n × factorial(n − 1)
"""

code = ipa_pseudocode.translate(source)
ns = {}
exec(code, ns)

print(ns["factorial"](5))   # 120
print(ns["factorial"](10))  # 3628800

擬似言語を直接実行する（Python変換不要）

import ipa_pseudocode
from ipa_pseudocode.core.array import Array

source = """\
○整数型: total(整数型: n)
  整数型: s ← 0
  for (i を 1 から n まで 1 ずつ増やす)
    s ← s ＋ i
  endfor
  return s
"""

# 関数を指定して呼び出す
result = ipa_pseudocode.call_function(source, "total", 10)
print(result)  # 55

トレース表を生成する

IPA試験のトレース問題の自動解答・解説に活用できる。

import ipa_pseudocode

source = """\
整数型: x ← 1
整数型: y ← 2
整数型: z ← 3
x ← y
y ← z
z ← x
"""

table = ipa_pseudocode.trace(source)
print(table.to_markdown())

出力:

| Step | 文 | x | y | z | 出力 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 1 | x ← 1 | 1 | | | |
| 2 | y ← 2 | 1 | 2 | | |
| 3 | z ← 3 | 1 | 2 | 3 | |
| 4 | x ← 2 | 2 | 2 | 3 | |
| 5 | y ← 3 | 2 | 3 | 3 | |
| 6 | z ← 2 | 2 | 3 | 2 | |

特定の変数のみ追跡する場合:

table = ipa_pseudocode.trace(source, watch=["x", "y"])
print(table.to_csv())   # CSV形式で出力

PythonコードをIPA擬似言語に逆変換する

import ipa_pseudocode

python_code = """\
def fee(age: int) -> int:
    if age <= 3:
        ret = 100
    elif age <= 9:
        ret = 300
    else:
        ret = 500
    return ret
"""

pseudo_code = ipa_pseudocode.reverse_translate(python_code)
print(pseudo_code)

出力:

○整数型: fee(整数型: age)
  if (age ≦ 3)
    ret ← 100
  elseif (age ≦ 9)
    ret ← 300
  else
    ret ← 500
  endif
  return ret

ASTを取得する

import ipa_pseudocode

source = """\
○整数型: add(整数型: a, 整数型: b)
  return a ＋ b
"""

program = ipa_pseudocode.parse(source)
func = program.functions[0]
print(func.name)                        # "add"
print(func.return_type)                 # "整数型"
print([p.name for p in func.params])    # ["a", "b"]

1-based配列を使う

擬似言語の配列は添字が1から始まる。変換後のPythonコードで1-based配列が必要な場合は Array クラスを使用する。

from ipa_pseudocode.core.array import Array, Array2D

# 一次元配列
arr = Array.from_literal([10, 20, 30, 40, 50])
print(arr[1])   # 10（1始まり）
print(arr[5])   # 50
print(len(arr)) # 5

# 二次元配列
arr2d = Array2D.from_literal([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print(arr2d[1, 2])  # 2（1行2列）
print(arr2d[2, 3])  # 6（2行3列）

対応する擬似言語構文

制御構造

擬似言語	変換後のPython
if (条件) ... elseif ... else ... endif	if ...: elif ...: else:
while (条件) ... endwhile	while ...:
do ... while (条件)	while True: ... if not (...): break
for (iを1からnまで1ずつ増やす) ... endfor	for i in range(1, n + 1):
for (iをnから1まで1ずつ減らす) ... endfor	for i in range(n, 1 - 1, -1):
for (itemにlistの要素を順に代入する) ... endfor	for item in list:

演算子

擬似言語	Python	備考
←	=	代入
×	*	乗算
÷	/	実数除算
÷ Xの商	// X	整数除算（商）
mod	%	剰余
＝	==	等価
≠	!=	非等価
≦	<=	以下
≧	>=	以上
∧	&	ビットAND
∨	|	ビットOR
− / － / ー	-	減算（U+2212, U+FF0D, U+30FC 全対応）

日本語条件式

擬似言語	Python
age が 3 以下	age <= 3
age が 4 以上	age >= 4
t が d 未満	t < d
x が 未定義	x is None
x が 未定義でない	x is not None
n が 3 で割り切れる	n % 3 == 0
x が y と等しい	x == y
A かつ B	A and B
A または B	A or B
orderのいずれかの要素の値がitemの値と等しい	any(e == item for e in order)

日本語アクション文・式パターン

擬似言語	Python
pnListの末尾にiの値を追加する	pnList.append(i)
stringOutputの末尾に"A"を追加する（文字列型）	stringOutput += 'A'
data[i]とdata[j]の値を入れ替える	data[i], data[j] = data[j], data[i]
countの値を1増やす	count += 1
繰返し処理を終了する	break
"hello"を出力する	print('hello')
dataの全要素の値を空白区切りで出力する	print(*data, sep=' ')
c1の1文字だけから成る文字列	str(c1)
binaryStrの末尾からi番目の文字を整数型に変換した値	int(binaryStr[-i])
2の(i − 1)乗	2 ** (i - 1)
dataの要素の和	sum(data)
dataの行番号rの要素の和	sum(data.row(r))
ordersに含まれる文字列を重複なく辞書順に格納した配列	sorted(set(s for sub in orders for s in sub))
allItemsの複製から値がitemである要素を除いた配列	[x for x in allItems if x != item]

API

ipa_pseudocode.translate(source: str) -> str

擬似言語のソースコードをPythonコードの文字列に変換する。

ipa_pseudocode.parse(source: str) -> Program

擬似言語のソースコードをパースしてAST（抽象構文木）を返す。

ipa_pseudocode.execute(source: str, trace_enabled: bool = False) -> ExecutionResult

擬似言語のソースコードを直接実行する。戻り値の ExecutionResult には以下が含まれる:

• output: list[str] — 出力された文字列のリスト
• return_value: Any — トップレベルの戻り値
• trace: TraceTable | None — トレース表（trace_enabled=True の場合）
• global_vars: dict[str, Any] — 実行後のグローバル変数

ipa_pseudocode.call_function(source: str, func_name: str, *args) -> Any

擬似言語で定義された関数を指定引数で呼び出し、戻り値を返す。

ipa_pseudocode.trace(source: str, watch: list[str] | None = None) -> TraceTable

擬似言語を実行し、トレース表を返す。watch で特定の変数のみ追跡可能。 TraceTable は .to_markdown(), .to_csv(), .to_dict() で出力できる。

ipa_pseudocode.reverse_translate(source: str) -> str

PythonソースコードをIPA擬似言語に逆変換する。 Python の型ヒント（int, str, bool 等）があれば擬似言語の型宣言に変換される。 演算子・制御構造・特殊パターン（swap, append, +=, print, len 等）を自動認識する。

公開問題の擬似言語コード

exam-questions/ に IPA公開問題49問の擬似言語（.pseudo）とPython変換コード（.py）を収録している。

試験区分	問題数	自動変換	問題PDF
ITパスポート試験（IP）	10問	10/10 (100%)	公開問題
基本情報技術者試験（FE）	35問	35/35 (100%)	公開問題
応用情報技術者試験（AP）	4問	4/4 (100%)	過去問題
合計	49問	49/49 (100%)

「自動変換」= ipa_pseudocode.translate() の出力が py_compile を通過すること。

変換精度の改善記録は docs/translation_improvements.md を参照。

開発

# テスト実行
python -m pytest tests/ -v

# リントチェック
ruff check src/ tests/

プロジェクト構成

src/ipa_pseudocode/
├── __init__.py          # 公開API: parse(), translate(), reverse_translate(), execute(), call_function(), trace()
├── core/                # 中核データ構造
│   ├── types.py         # 型定義（整数型、実数型、論理型等）
│   ├── array.py         # 1-based配列（Array, Array2D）
│   └── string.py        # 文字列操作ヘルパー
├── parser/              # 擬似言語→AST
│   ├── tokens.py        # トークン定義
│   ├── lexer.py         # 字句解析器
│   ├── ast_nodes.py     # ASTノード定義
│   └── grammar.py       # 構文解析器
├── translator/          # AST⇔コード変換
│   ├── codegen.py       # コード生成ヘルパー
│   ├── pseudo_to_python.py  # 擬似言語→Python変換器
│   └── python_to_pseudo.py  # Python→擬似言語逆変換器
└── runtime/             # 擬似言語の直接実行・トレース
    ├── executor.py      # AST直接実行エンジン
    ├── builtins.py      # 組込み関数
    └── trace.py         # トレース表の記録・出力

ロードマップ

フェーズ	内容	状態
Phase 1	core + lexer/parser + 擬似言語→Python変換	完了
Phase 2	executor（擬似言語の直接実行）+ trace	完了
Phase 3	Python→擬似言語の逆変換	完了
Phase 4	変換精度改善（78%→100%）+ docs整備 + exam-questions充実	完了
Phase 5	PyPI公開	未着手

ライセンス

MIT License