文字カウントテクニック - tanakakenji/Rinko GitHub Wiki

C++での文字カウントテクニック

文字列内の文字の頻度をカウントすることは、多くの文字列処理タスクで重要です。ここでは、C++を使用してこのテクニックを実装する方法を説明します。

1. ハッシュテーブル（std::unordered_map）を使用する方法

最も一般的なアプローチは、ハッシュテーブル（C++ではstd::unordered_map）を使用することです。

例題：文字列内の各文字の出現回数をカウントする

#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>

std::unordered_map<char, int> countCharacters(const std::string& str) {
    std::unordered_map<char, int> charCount;
    for (char c : str) {
        charCount[c]++;
    }
    return charCount;
}

int main() {
    std::string text = "hello world";
    auto frequencyMap = countCharacters(text);
    
    for (const auto& pair : frequencyMap) {
        std::cout << "'" << pair.first << "': " << pair.second << std::endl;
    }
    
    return 0;
}

この例では、countCharacters関数が文字列内の各文字の出現回数をカウントし、結果をunordered_mapとして返します。

出力：

'h': 1
'e': 1
'l': 3
'o': 2
' ': 1
'w': 1
'r': 1
'd': 1

2. 固定サイズの配列を使用する方法（小文字のラテン文字のみの場合）

問題が小文字のラテン文字（a-z）のみに限定されている場合、固定サイズの配列を使用することで、より効率的に実装できます。

例題：小文字のラテン文字の頻度をカウントする

#include <iostream>
#include <string>
#include <array>

std::array<int, 26> countLowercaseLetters(const std::string& str) {
    std::array<int, 26> charCount = {0};
    for (char c : str) {
        if (c >= 'a' && c <= 'z') {
            charCount[c - 'a']++;
        }
    }
    return charCount;
}

int main() {
    std::string text = "helloworld";
    auto frequencyArray = countLowercaseLetters(text);
    
    for (int i = 0; i < 26; i++) {
        if (frequencyArray[i] > 0) {
            std::cout << "'" << char('a' + i) << "': " << frequencyArray[i] << std::endl;
        }
    }
    
    return 0;
}

この方法では、26の要素を持つ固定サイズの配列を使用しています。各インデックスは特定のアルファベットに対応します（0 = 'a', 1 = 'b', など）。

出力：

'd': 1
'e': 1
'h': 1
'l': 3
'o': 2
'r': 1
'w': 1

空間複雑度に関する注意点

重要な点として、文字カウンターの空間複雑度は多くの場合O(1)です。これは、カウントする文字の種類が固定されているためです。

  • ラテン小文字のみの場合：26文字
  • ASCII文字の場合：128文字
  • 拡張ASCII文字の場合：256文字

これらの場合、入力文字列の長さ（n）に関係なく、カウンターのサイズは一定です。そのため、空間複雑度はO(1)となります。

ただし、Unicode文字など、文字の範囲が非常に大きい場合は、この限りではありません。そのような場合、空間複雑度は文字の種類の数に依存し、O(k)となります（kは一意な文字の数）。

まとめ

  1. 一般的な場合はstd::unordered_mapを使用すると柔軟性が高く、様々な文字に対応できます。
  2. 小文字のラテン文字のみを扱う場合は、固定サイズの配列を使用すると効率的です。
  3. 多くの場合、文字カウンターの空間複雑度はO(1)です。これは、カウントする文字の種類が固定されているためです。

これらのテクニックを適切に使用することで、効率的で正確な文字カウントを実装することができます。問題の制約条件をよく理解し、適切な方法を選択することが重要です。

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