ダッチナショナルフラッグ問題の解決方法


以下は、このアルゴリズムを使用した疑似コードの例です。

def dutch_flag_sort(arr):
    red_end = 0
    white_end = 0
    blue_start = len(arr) - 1
    while white_end <= blue_start:
        if arr[white_end] == 0:
            arr[white_end], arr[red_end] = arr[red_end], arr[white_end]
            white_end += 1
            red_end += 1
        elif arr[white_end] == 1:
            white_end += 1
        else:
            arr[white_end], arr[blue_start] = arr[blue_start], arr[white_end]
            blue_start -= 1
    return arr

このコードでは、赤の範囲はポインタred_endまで、白の範囲はポインタwhite_endまで、青の範囲はポインタblue_startから終端までとして扱われます。ポインタwhite_endが青の範囲の始点blue_startを超えるまで、以下のルールに従って要素がソートされます。

  • arr[white_end]が0の場合、赤の範囲と白の範囲の要素を交換し、ポインタwhite_endred_endを増加させます。
  • arr[white_end]が1の場合、白の範囲の要素をそのままにし、ポインタwhite_endを増加させます。
  • arr[white_end]が2の場合、白の範囲と青の範囲の要素を交換し、ポインタwhite_endは変更しませんが、ポインタblue_startを減少させます。

このアルゴリズムによって、0の要素が赤の範囲に、1の要素が白の範囲に、2の要素が青の範囲に配置されます。

このアルゴリズムは効率的であり、時間計算量はO(n)です(nは配列の要素数)。さまざまなプログラミング言語でこのアルゴリズムを実装する方法は異なりますが、基本的な考え方は同じです。

ダッチナショナルフラッグ問題は、与えられた配列内の0、1、2の要素をソートする問題です。この問題は、オランダ国旗の3つの色(赤、白、青)を表現することができます。

以下は、このアルゴリズムを使用した疑似コードの例です。

def dutch_flag_sort(arr):
    red_end = 0
    white_end = 0
    blue_start = len(arr) - 1
    while white_end <= blue_start:
        if arr[white_end] == 0:
            arr[white_end], arr[red_end] = arr[red_end], arr[white_end]
            white_end += 1
            red_end += 1
        elif arr[white_end] == 1:
            white_end += 1
        else:
            arr[white_end], arr[blue_start] = arr[blue_start], arr[white_end]
            blue_start -= 1
    return arr

このコードでは、赤の範囲はポインタred_endまで、白の範囲はポインタwhite_endまで、青の範囲はポインタblue_startから終端までとして扱われます。ポインタwhite_endが青の範囲の始点blue_startを超えるまで、以下のルールに従って要素がソートされます。

  • arr[white_end]が0の場合、赤の範囲と白の範囲の要素を交換し、ポインタwhite_endred_endを増加させます。
  • arr[white_end]が1の場合、白の範囲の要素をそのままにし、ポインタwhite_endを増加させます。
  • arr[white_end]が2の場合、白の範囲と青の範囲の要素を交換し、ポインタwhite_endは変更しませんが、ポインタblue_startを減少させます。

このアルゴリズムによって、0の要素が赤の範囲に、1の要素が白の範囲に、2の要素が青の範囲に配置されます。

このアルゴリズムは効率的であり、時間計算量はO(n)です(nは配列の要素数)。さまざまなプログラミング言語でこのアルゴリズムを実装する方法は異なりますが、基本的な考え方は同じです。