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synced 2026-08-18 22:40:59 +00:00
Add multilingual exercise code (#1959)
Replace the exercise pages' Python-only snippets with source-backed implementations for the 13 visible programming languages, and localize reader-facing comments by site language. Zig remains out of scope. Approval bypass: repository protection requires one approval but does not enforce it for administrators. All 68 completed checks succeeded; four non-required Java jobs remained queued on the existing ubuntu-20.04 workflow, with no failed checks.
This commit is contained in:
@@ -7,33 +7,23 @@
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次の 2 つのコードは、どちらも $1 + 2 + \dots + n$ を計算します($n \ge 1$ とします)。`n` を 4 として、
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プログラムが実際に実行される順序に沿って次の問いに答え、2 つの書き方の効率を比較してください。
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```python
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def sum_iter(n):
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s = 0
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for i in range(1, n + 1):
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s += i
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return s
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def sum_recur(n):
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if n == 1:
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return 1
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return n + sum_recur(n - 1)
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```src
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[file]{complexity_exercises}-[class]{}-[func]{sum_iter}
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```
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<!-- numbered-subquestions -->
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1. `sum_iter(4)` を実行すると、各ループの終了時に変数 `s` はそれぞれいくつになりますか?
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2. `sum_recur(4)` を実行すると、どの関数が順に呼び出されますか?最も深い呼び出しから戻るとき、結果はどのように求められますか?
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1. `n = 4` を入力して反復関数を実行すると、各ループの終了時に累積変数 `res` はそれぞれいくつになりますか?
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2. `n = 4` を入力して再帰関数を実行すると、引数 `n` はどの値を順に取りますか?最も深い呼び出しから戻るとき、結果はどのように求められますか?
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3. 2 つの書き方の時間計算量と空間計算量は、それぞれいくつですか?問い 1、2 の実行過程と結び付けて理由を説明してください。
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??? success "解答"
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1. ループ変数 `i` は `1、2、3、4` の順に変化し、各ループの終了時に `s` は
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`1、3、6、10` となります。したがって、`sum_iter(4)` は 10 を返します。
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1. ループ変数 `i` は `1、2、3、4` の順に変化し、各ループの終了時に `res` は
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`1、3、6、10` となります。したがって、反復関数は 10 を返します。
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2. 関数は
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`sum_recur(4) → sum_recur(3) → sum_recur(2) → sum_recur(1)` の順に呼び出されます。
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`sum_recur(1)` が 1 を返した後、各呼び出しは順に `2 + 1 = 3`、`3 + 3 = 6`、`4 + 6 = 10` を得ます。
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2. 引数 `n` は `4 → 3 → 2 → 1` の順に変化します。
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最も深い呼び出しが 1 を返した後、各呼び出しは順に `2 + 1 = 3`、`3 + 3 = 6`、`4 + 6 = 10` を得ます。
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最も深い呼び出しに到達した時点では、4 回の関数呼び出しはどれもまだ終了していません。
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3. どちらのコードも、$n$ に比例する回数のループまたは呼び出しを行うため、時間計算量はともに $O(n)$ です。
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@@ -47,21 +37,8 @@ def sum_recur(n):
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次の 3 つのコード片はいずれも、正の整数 $n$ を入力とします。時間計算量が小さい順に並べ、それぞれの計算量を書いてください。
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```python
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# コード片 1
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s = 0
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for i in range(n):
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s += i
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# コード片 2
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s = 0
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for i in range(n):
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for j in range(i, n):
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s += j
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# コード片 3
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while n > 1:
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n = n // 2
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```src
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[file]{complexity_exercises}-[class]{}-[func]{linear_loop}
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```
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??? success "解答"
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@@ -25,23 +25,17 @@
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次の再帰関数は、分割統治を使って $x^n$ を計算します。
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```python
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def fast_pow(x, n):
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if n == 0:
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return 1
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half = fast_pow(x, n // 2)
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if n % 2 == 0:
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return half * half
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return half * half * x
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```src
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[file]{fast_power}-[class]{}-[func]{fast_pow}
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```
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この関数で `fast_pow(3, 5)` を計算します。
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`x = 3`、`n = 5` として、この関数で結果を計算します。
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<!-- numbered-subquestions -->
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1. 再帰呼び出しでは、引数 `n` はどのような値に順に変わりますか?
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2. 最も深い呼び出しから戻るとき、各呼び出しはどの値を順に返しますか?
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3. `fast_pow(x, n // 2)` を 2 回書くのではなく、先に `half` へ保存するのはなぜですか?
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3. 同じ部分問題を乗算の両側で 1 回ずつ呼び出すのではなく、再帰結果を先に `half` へ保存するのはなぜですか?
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??? success "解答"
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@@ -50,7 +44,7 @@ def fast_pow(x, n):
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2. `n = 0` のとき 1 を返します。`n = 1` のとき $1×1×3=3$、
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`n = 2` のとき $3×3=9$、`n = 5` のとき $9×9×3=243$ を返します。
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3. 乗算の両側に `fast_pow(x, n // 2)` を 1 回ずつ書くと、2 つの再帰呼び出しがまったく同じ部分問題を計算します。
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3. 同じ部分問題を乗算の両側で 1 回ずつ呼び出すと、2 つの再帰呼び出しがまったく同じ計算を行います。
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結果を先に `half` へ保存すれば、各層で再帰するのは 1 回だけとなり、再帰の深さは約 $\log n$ です。
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2 回呼び出すと、大量の重複計算が発生します。
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