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* Retranslate Japanese code with GPT-5.4

ja/codes/rust/chapter_computational_complexity/iteration.rs

@@ -0,0 +1,74 @@
+/*
+ * File: iteration.rs
+ * Created Time: 2023-09-02
+ * Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
+ */
+
+/* for ループ */
+fn for_loop(n: i32) -> i32 {
+    let mut res = 0;
+    // 1, 2, ..., n-1, n を順に加算する
+    for i in 1..=n {
+        res += i;
+    }
+    res
+}
+
+/* while ループ */
+fn while_loop(n: i32) -> i32 {
+    let mut res = 0;
+    let mut i = 1; // 条件変数を初期化する
+
+    // 1, 2, ..., n-1, n を順に加算する
+    while i <= n {
+        res += i;
+        i += 1; // 条件変数を更新する
+    }
+    res
+}
+
+/* while ループ（2回更新） */
+fn while_loop_ii(n: i32) -> i32 {
+    let mut res = 0;
+    let mut i = 1; // 条件変数を初期化する
+
+    // 1, 4, 10, ... を順に加算する
+    while i <= n {
+        res += i;
+        // 条件変数を更新する
+        i += 1;
+        i *= 2;
+    }
+    res
+}
+
+/* 二重 for ループ */
+fn nested_for_loop(n: i32) -> String {
+    let mut res = vec![];
+    // i = 1, 2, ..., n-1, n とループする
+    for i in 1..=n {
+        // j = 1, 2, ..., n-1, n とループする
+        for j in 1..=n {
+            res.push(format!("({}, {}), ", i, j));
+        }
+    }
+    res.join("")
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    let n = 5;
+    let mut res;
+
+    res = for_loop(n);
+    println!("\nfor ループの合計結果 res = {res}");
+
+    res = while_loop(n);
+    println!("\nwhile ループの合計結果 res = {res}");
+
+    res = while_loop_ii(n);
+    println!("\nwhile ループ（2 回更新）の合計結果 res = {}", res);
+
+    let res = nested_for_loop(n);
+    println!("\n二重 for ループの走査結果 {res}");
+}

ja/codes/rust/chapter_computational_complexity/recursion.rs

@@ -0,0 +1,76 @@
+/*
+ * File: recursion.rs
+ * Created Time: 2023-09-02
+ * Author: night-cruise (2586447362@qq.com)
+ */
+
+/* 再帰 */
+fn recur(n: i32) -> i32 {
+    // 終了条件
+    if n == 1 {
+        return 1;
+    }
+    // 再帰：再帰呼び出し
+    let res = recur(n - 1);
+    // 帰りがけ：結果を返す
+    n + res
+}
+
+/* 反復で再帰を模擬する */
+fn for_loop_recur(n: i32) -> i32 {
+    // 明示的なスタックを使ってシステムコールスタックを模擬する
+    let mut stack = Vec::new();
+    let mut res = 0;
+    // 再帰：再帰呼び出し
+    for i in (1..=n).rev() {
+        // 「スタックへのプッシュ」で「再帰」を模擬する
+        stack.push(i);
+    }
+    // 帰りがけ：結果を返す
+    while !stack.is_empty() {
+        // 「スタックから取り出す操作」で「帰り」をシミュレート
+        res += stack.pop().unwrap();
+    }
+    // res = 1+2+3+...+n
+    res
+}
+
+/* 末尾再帰 */
+fn tail_recur(n: i32, res: i32) -> i32 {
+    // 終了条件
+    if n == 0 {
+        return res;
+    }
+    // 末尾再帰呼び出し
+    tail_recur(n - 1, res + n)
+}
+
+/* フィボナッチ数列：再帰 */
+fn fib(n: i32) -> i32 {
+    // 終了条件 f(1) = 0, f(2) = 1
+    if n == 1 || n == 2 {
+        return n - 1;
+    }
+    // f(n) = f(n-1) + f(n-2) を再帰的に呼び出す
+    let res = fib(n - 1) + fib(n - 2);
+    // 結果を返す
+    res
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    let n = 5;
+    let mut res;
+
+    res = recur(n);
+    println!("\n再帰関数による合計結果 res = {res}");
+
+    res = for_loop_recur(n);
+    println!("\n反復で再帰を模擬した合計結果 res = {res}");
+
+    res = tail_recur(n, 0);
+    println!("\n末尾再帰関数による合計結果 res = {res}");
+
+    res = fib(n);
+    println!("\nフィボナッチ数列の第 {n} 項は {res}");
+}

ja/codes/rust/chapter_computational_complexity/space_complexity.rs

@@ -0,0 +1,114 @@
+/*
+ * File: space_complexity.rs
+ * Created Time: 2023-03-11
+ * Author: codingonion (coderonion@gmail.com)
+ */
+
+use hello_algo_rust::include::{print_util, ListNode, TreeNode};
+use std::cell::RefCell;
+use std::collections::HashMap;
+use std::rc::Rc;
+
+/* 関数 */
+fn function() -> i32 {
+    // 何らかの処理を行う
+    return 0;
+}
+
+/* 定数階 */
+#[allow(unused)]
+fn constant(n: i32) {
+    // 定数、変数、オブジェクトは O(1) の空間を占める
+    const A: i32 = 0;
+    let b = 0;
+    let nums = vec![0; 10000];
+    let node = ListNode::new(0);
+    // ループ内の変数は O(1) の空間を占める
+    for i in 0..n {
+        let c = 0;
+    }
+    // ループ内の関数は O(1) の空間を占める
+    for i in 0..n {
+        function();
+    }
+}
+
+/* 線形階 */
+#[allow(unused)]
+fn linear(n: i32) {
+    // 長さ n の配列は O(n) の空間を使用
+    let mut nums = vec![0; n as usize];
+    // 長さ n のリストは O(n) の空間を使用
+    let mut nodes = Vec::new();
+    for i in 0..n {
+        nodes.push(ListNode::new(i))
+    }
+    // 長さ n のハッシュテーブルは O(n) の空間を使用
+    let mut map = HashMap::new();
+    for i in 0..n {
+        map.insert(i, i.to_string());
+    }
+}
+
+/* 線形時間（再帰実装） */
+fn linear_recur(n: i32) {
+    println!("再帰 n = {}", n);
+    if n == 1 {
+        return;
+    };
+    linear_recur(n - 1);
+}
+
+/* 二乗階 */
+#[allow(unused)]
+fn quadratic(n: i32) {
+    // 行列は O(n^2) の空間を使用する
+    let num_matrix = vec![vec![0; n as usize]; n as usize];
+    // 二次元リストは O(n^2) の空間を使用
+    let mut num_list = Vec::new();
+    for i in 0..n {
+        let mut tmp = Vec::new();
+        for j in 0..n {
+            tmp.push(0);
+        }
+        num_list.push(tmp);
+    }
+}
+
+/* 二次時間（再帰実装） */
+fn quadratic_recur(n: i32) -> i32 {
+    if n <= 0 {
+        return 0;
+    };
+    // 配列 nums の長さは n, n-1, ..., 2, 1
+    let nums = vec![0; n as usize];
+    println!("再帰 n = {} における nums の長さ = {}", n, nums.len());
+    return quadratic_recur(n - 1);
+}
+
+/* 指数時間（完全二分木の構築） */
+fn build_tree(n: i32) -> Option<Rc<RefCell<TreeNode>>> {
+    if n == 0 {
+        return None;
+    };
+    let root = TreeNode::new(0);
+    root.borrow_mut().left = build_tree(n - 1);
+    root.borrow_mut().right = build_tree(n - 1);
+    return Some(root);
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    let n = 5;
+    // 定数階
+    constant(n);
+    // 線形階
+    linear(n);
+    linear_recur(n);
+    // 二乗階
+    quadratic(n);
+    quadratic_recur(n);
+    // 指数オーダー
+    let root = build_tree(n);
+    print_util::print_tree(&root.unwrap());
+}

ja/codes/rust/chapter_computational_complexity/time_complexity.rs

@@ -0,0 +1,170 @@
+/*
+ * File: time_complexity.rs
+ * Created Time: 2023-01-10
+ * Author: xBLACICEx (xBLACKICEx@outlook.com), codingonion (coderonion@gmail.com)
+ */
+
+/* 定数階 */
+fn constant(n: i32) -> i32 {
+    _ = n;
+    let mut count = 0;
+    let size = 100_000;
+    for _ in 0..size {
+        count += 1;
+    }
+    count
+}
+
+/* 線形階 */
+fn linear(n: i32) -> i32 {
+    let mut count = 0;
+    for _ in 0..n {
+        count += 1;
+    }
+    count
+}
+
+/* 線形時間（配列を走査） */
+fn array_traversal(nums: &[i32]) -> i32 {
+    let mut count = 0;
+    // ループ回数は配列長に比例する
+    for _ in nums {
+        count += 1;
+    }
+    count
+}
+
+/* 二乗階 */
+fn quadratic(n: i32) -> i32 {
+    let mut count = 0;
+    // ループ回数はデータサイズ n の二乗に比例する
+    for _ in 0..n {
+        for _ in 0..n {
+            count += 1;
+        }
+    }
+    count
+}
+
+/* 二次時間（バブルソート） */
+fn bubble_sort(nums: &mut [i32]) -> i32 {
+    let mut count = 0; // カウンタ
+
+    // 外側のループ：未ソート区間は [0, i]
+    for i in (1..nums.len()).rev() {
+        // 内側のループ：未ソート区間 [0, i] の最大要素をその区間の最右端へ交換
+        for j in 0..i {
+            if nums[j] > nums[j + 1] {
+                // nums[j] と nums[j + 1] を交換
+                let tmp = nums[j];
+                nums[j] = nums[j + 1];
+                nums[j + 1] = tmp;
+                count += 3; // 要素交換には 3 回の単位操作が含まれる
+            }
+        }
+    }
+    count
+}
+
+/* 指数時間（ループ実装） */
+fn exponential(n: i32) -> i32 {
+    let mut count = 0;
+    let mut base = 1;
+    // 細胞は各ラウンドで 2 つに分裂し、数列 1, 2, 4, 8, ..., 2^(n-1) を形成する
+    for _ in 0..n {
+        for _ in 0..base {
+            count += 1
+        }
+        base *= 2;
+    }
+    // count = 1 + 2 + 4 + 8 + .. + 2^(n-1) = 2^n - 1
+    count
+}
+
+/* 指数時間（再帰実装） */
+fn exp_recur(n: i32) -> i32 {
+    if n == 1 {
+        return 1;
+    }
+    exp_recur(n - 1) + exp_recur(n - 1) + 1
+}
+
+/* 対数時間（ループ実装） */
+fn logarithmic(mut n: i32) -> i32 {
+    let mut count = 0;
+    while n > 1 {
+        n = n / 2;
+        count += 1;
+    }
+    count
+}
+
+/* 対数時間（再帰実装） */
+fn log_recur(n: i32) -> i32 {
+    if n <= 1 {
+        return 0;
+    }
+    log_recur(n / 2) + 1
+}
+
+/* 線形対数時間 */
+fn linear_log_recur(n: i32) -> i32 {
+    if n <= 1 {
+        return 1;
+    }
+    let mut count = linear_log_recur(n / 2) + linear_log_recur(n / 2);
+    for _ in 0..n {
+        count += 1;
+    }
+    return count;
+}
+
+/* 階乗時間（再帰実装） */
+fn factorial_recur(n: i32) -> i32 {
+    if n == 0 {
+        return 1;
+    }
+    let mut count = 0;
+    // 1個から n 個に分裂
+    for _ in 0..n {
+        count += factorial_recur(n - 1);
+    }
+    count
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    // n を変えて実行し、各計算量で操作回数がどう変化するかを確認できる
+    let n: i32 = 8;
+    println!("入力データサイズ n = {}", n);
+
+    let mut count = constant(n);
+    println!("定数時間の操作回数 = {}", count);
+
+    count = linear(n);
+    println!("線形時間の操作回数 = {}", count);
+    count = array_traversal(&vec![0; n as usize]);
+    println!("線形時間（配列の走査）の操作回数 = {}", count);
+
+    count = quadratic(n);
+    println!("二乗時間の操作回数 = {}", count);
+    let mut nums = (1..=n).rev().collect::<Vec<_>>(); // [n,n-1,...,2,1]
+    count = bubble_sort(&mut nums);
+    println!("二乗時間（バブルソート）の操作回数 = {}", count);
+
+    count = exponential(n);
+    println!("指数時間（ループ実装）の操作回数 = {}", count);
+    count = exp_recur(n);
+    println!("指数時間（再帰実装）の操作回数 = {}", count);
+
+    count = logarithmic(n);
+    println!("対数時間（ループ実装）の操作回数 = {}", count);
+    count = log_recur(n);
+    println!("対数時間（再帰実装）の操作回数 = {}", count);
+
+    count = linear_log_recur(n);
+    println!("線形対数時間（再帰実装）の操作回数 = {}", count);
+
+    count = factorial_recur(n);
+    println!("階乗時間（再帰実装）の操作回数 = {}", count);
+}

ja/codes/rust/chapter_computational_complexity/worst_best_time_complexity.rs

@@ -0,0 +1,42 @@
+/*
+ * File: worst_best_time_complexity.rs
+ * Created Time: 2023-01-13
+ * Author: xBLACICEx (xBLACKICEx@outlook.com), codingonion (coderonion@gmail.com)
+ */
+
+use hello_algo_rust::include::print_util;
+use rand::seq::SliceRandom;
+use rand::thread_rng;
+
+/* 要素が { 1, 2, ..., n } で、順序がシャッフルされた配列を生成 */
+fn random_numbers(n: i32) -> Vec<i32> {
+    // 配列 nums = { 1, 2, 3, ..., n } を生成
+    let mut nums = (1..=n).collect::<Vec<i32>>();
+    // 配列要素をランダムにシャッフル
+    nums.shuffle(&mut thread_rng());
+    nums
+}
+
+/* 配列 nums 内で数値 1 のインデックスを探す */
+fn find_one(nums: &[i32]) -> Option<usize> {
+    for i in 0..nums.len() {
+        // 要素 1 が配列の先頭にあるとき、最良時間計算量 O(1) となる
+        // 要素 1 が配列の末尾にあるとき、最悪時間計算量 O(n) となる
+        if nums[i] == 1 {
+            return Some(i);
+        }
+    }
+    None
+}
+
+/* Driver Code */
+fn main() {
+    for _ in 0..10 {
+        let n = 100;
+        let nums = random_numbers(n);
+        let index = find_one(&nums).unwrap();
+        print!("\n配列 [ 1, 2, ..., n ] をシャッフルした後 = ");
+        print_util::print_array(&nums);
+        println!("\n数字 1 のインデックスは {}", index);
+    }
+}