import java.util.ArrayList; import java.util.Collections; import java.util.List; import java.util.Random; import java.util.Set; import java.util.HashSet; import java.util.stream.IntStream; /** * ITパスポート試験の合格確率をモンテカルロシミュレーションで計算するシミュレーター。 * 各分野および総合の合格基準を満たす確率を算出します。 * 本シミュレーターはIRT（項目応答理論）採点を再現するものではなく、 * 各採点対象問題の配点が均等であると仮定した「素点計算」に基づきます。 */ public class IpaPassportSimulator { // ITパスポート試験の定数（素点計算に基づく） // 採点対象の総問題数（ダミー8問を除く） private static final int TOTAL_QUESTIONS_FOR_SCORING = 92; private static final int DEFAULT_TRIALS = 10000; // 各シナリオでのデフォルト試行回数 // 分野別採点対象問題数と配列インデックス範囲 private static final int STRATEGY_START_INDEX = 0; private static final int STRATEGY_END_INDEX = 31; // 32問 private static final int MANAGEMENT_START_INDEX = 32; private static final int MANAGEMENT_END_INDEX = 49; // 18問 private static final int TECHNOLOGY_START_INDEX = 50; private static final int TECHNOLOGY_END_INDEX = 91; // 42問 // 合格に必要な正解数（素点計算に基づく概算） // 総合評価点600点以上 / 1000点 -> 92問中 600/1000 * 92 = 55.2問 -> 56問以上 private static final int REQUIRED_TOTAL_CORRECT = 56; // ストラテジ系300点以上 / 1000点 -> 32問中 300/1000 * 32 = 9.6問 -> 10問以上 private static final int REQUIRED_STRATEGY_CORRECT = 10; // マネジメント系300点以上 / 1000点 -> 18問中 300/1000 * 18 = 5.4問 -> 6問以上 private static final int REQUIRED_MANAGEMENT_CORRECT = 6; // テクノロジ系300点以上 / 1000点 -> 42問中 300/1000 * 42 = 12.6問 -> 13問以上 private static final int REQUIRED_TECHNOLOGY_CORRECT = 13; /** * 解答方式を定義する列挙型。 * 各方式の正答率を保持します。 */ public enum AnswerMethod { FOUR_CHOICES("4択問題", 4), THREE_CHOICES("3択問題 (1つ除外)", 3), TWO_CHOICES("2択問題 (2つ除外)", 2); private final String name; private final int totalChoices; // 選択肢の数 AnswerMethod(String name, int totalChoices) { this.name = name; this.totalChoices = totalChoices; } public String getName() { return name; } public int getTotalChoices() { return totalChoices; } // ランダムに正解するかどうかを判定 public boolean isCorrect(Random random) { return random.nextInt(totalChoices) == 0; } } /** * シミュレーション結果を保持するレコード。 * （Java 16 以降で利用可能なレコード型を使用しています。古いJavaバージョンの場合は通常のクラスに変換してください） */ public record SimulationResult(int knownCorrectQuestions, double successRate) {} private final Random random; /** * IpaPassportSimulator の新しいインスタンスを生成します。 */ public IpaPassportSimulator() { this.random = new Random(); } /** * 指定されたシナリオでモンテカルロシミュレーションを実行し、合格確率を計算します。 * このメソッドは、ITパスポートの総合および分野別の合格基準を考慮します。 * * @param answerMethod シミュレーション対象の解答方式 * @param knownCorrectQuestions 事前に知っている正解数（92問全体に対する数） * @param trials 試行回数 * @return シミュレーション結果を表す {@code SimulationResult} オブジェクト * @throws IllegalArgumentException 不正な引数が指定された場合 */ public SimulationResult simulateScenario(AnswerMethod answerMethod, int knownCorrectQuestions, int trials) { if (knownCorrectQuestions < 0 || knownCorrectQuestions > TOTAL_QUESTIONS_FOR_SCORING) { throw new IllegalArgumentException( "事前に知っている正解数 (" + knownCorrectQuestions + ") は、0から採点対象総問題数 (" + TOTAL_QUESTIONS_FOR_SCORING + ") の範囲で指定してください。" ); } if (trials <= 0) { throw new IllegalArgumentException("試行回数は1以上を指定してください。"); } int successfulTrials = 0; for (int i = 0; i < trials; i++) { // 各問題の得点を格納する配列（正解: 1, 不正解: 0） int[] questionScores = new int[TOTAL_QUESTIONS_FOR_SCORING]; // 1. 「事前に知っている問題」の処理 Set<Integer> knownCorrectIndices = new HashSet<>(); // ランダムに正解する問題のインデックスを選び、得点を1にする while (knownCorrectIndices.size() < knownCorrectQuestions) { int randomIndex = random.nextInt(TOTAL_QUESTIONS_FOR_SCORING); if (knownCorrectIndices.add(randomIndex)) { questionScores[randomIndex] = 1; // 事前に知っている問題は正解 } } // 2. 「残りの問題」の処理（ランダム解答） for (int j = 0; j < TOTAL_QUESTIONS_FOR_SCORING; j++) { if (!knownCorrectIndices.contains(j)) { // 事前に知っている問題でなければランダムに解答 if (answerMethod.isCorrect(random)) { questionScores[j] = 1; } else { questionScores[j] = 0; } } } // 3. 合格条件の判定 // 各分野の正答数を集計 int strategyCorrect = IntStream.rangeClosed(STRATEGY_START_INDEX, STRATEGY_END_INDEX) .map(idx -> questionScores[idx]) .sum(); int managementCorrect = IntStream.rangeClosed(MANAGEMENT_START_INDEX, MANAGEMENT_END_INDEX) .map(idx -> questionScores[idx]) .sum(); int technologyCorrect = IntStream.rangeClosed(TECHNOLOGY_START_INDEX, TECHNOLOGY_END_INDEX) .map(idx -> questionScores[idx]) .sum(); // 総合の正答数を集計 int totalCorrect = IntStream.of(questionScores).sum(); // 全ての合格条件をチェック boolean passedStrategy = (strategyCorrect >= REQUIRED_STRATEGY_CORRECT); boolean passedManagement = (managementCorrect >= REQUIRED_MANAGEMENT_CORRECT); boolean passedTechnology = (technologyCorrect >= REQUIRED_TECHNOLOGY_CORRECT); boolean passedOverall = (totalCorrect >= REQUIRED_TOTAL_CORRECT); if (passedStrategy && passedManagement && passedTechnology && passedOverall) { successfulTrials++; } } double successRate = (double) successfulTrials / trials * 100; return new SimulationResult(knownCorrectQuestions, successRate); } /** * シミュレーション結果を表示します。 * * @param result 表示するシミュレーション結果 */ public void displayResult(SimulationResult result) { System.out.printf("・事前に%d問知っている場合: 合格率: %.2f%%\n", result.knownCorrectQuestions(), result.successRate()); } /** * メインメソッド。ITパスポート試験の各種シナリオでシミュレーションを実行します。 */ public static void main(String[] args) { IpaPassportSimulator simulator = new IpaPassportSimulator(); System.out.println("★ITパスポート試験 突破確率計算：ランダム選択方式（モンテカルロシミュレーション）★"); System.out.println("---"); System.out.println("採点対象問題数: " + TOTAL_QUESTIONS_FOR_SCORING + "問"); System.out.println("合格に必要な正解数: 総合" + REQUIRED_TOTAL_CORRECT + "問"); System.out.println(" ストラテジ系: " + REQUIRED_STRATEGY_CORRECT + "問 (" + (STRATEGY_END_INDEX - STRATEGY_START_INDEX + 1) + "問中)"); System.out.println(" マネジメント系: " + REQUIRED_MANAGEMENT_CORRECT + "問 (" + (MANAGEMENT_END_INDEX - MANAGEMENT_START_INDEX + 1) + "問中)"); System.out.println(" テクノロジ系: " + REQUIRED_TECHNOLOGY_CORRECT + "問 (" + (TECHNOLOGY_END_INDEX - TECHNOLOGY_START_INDEX + 1) + "問中)"); System.out.println("---"); System.out.println(); // 各解答方式のシミュレーション for (AnswerMethod answerMethod : AnswerMethod.values()) { System.out.println("■" + answerMethod.getName() + " 試行結果"); // knownCorrectQuestions は0問からTOTAL_QUESTIONS_FOR_SCORINGまで繰り返す for (int i = 0; i <= TOTAL_QUESTIONS_FOR_SCORING; i++) { try { SimulationResult result = simulator.simulateScenario(answerMethod, i, DEFAULT_TRIALS); simulator.displayResult(result); } catch (IllegalArgumentException e) { System.err.println("エラー: " + e.getMessage()); } } System.out.println(); // 各解答方式の後に空行 } System.out.println("---"); System.out.println("※本シミュレーターは、ITパスポート試験のIRT（項目応答理論）採点を厳密に再現するものではなく、"); System.out.println(" 各採点対象問題の配点が均等であると仮定した「素点計算」に基づいています。"); System.out.println(" 実際の試験結果と異なる場合があることをご留意ください。"); } }