【C言語】配列の要素をその場で反転するプログラム

配列の反転とは

n個の要素を持つ配列があるとします。この課題では、配列内の要素をその場で（in place）反転し、結果を表示する必要があります。ポイントは、単に逆順に表示するのではなく、配列自体の要素の並びを直接入れ替えるという点です。

例えば、入力が n = 6、arr = [9, 8, 7, 2, 4, 3] の場合、出力は [3, 4, 2, 7, 8, 9] となります。

解決のための手順

この問題は、以下の手順で解くことができます。

• i を 0 で初期化し、i < n / 2 の間、i を 1 ずつ増やしながら次の処理を繰り返します。
  • temp := arr[i]
  • arr[i] := arr[n - i - 1]
  • arr[n - i - 1] := temp
• 続いて、i を 0 で初期化し、i < n の間、i を 1 ずつ増やしながら arr[i] を表示します。

重要なのは、ループを配列の前半分だけで回すことです。先頭から i 番目の要素と、末尾から i 番目の要素（arr[n - i - 1]）を一時変数 temp を介して交換することで、配列全体が反転されます。もし全要素に対してループを回してしまうと、一度反転した配列が再び元に戻ってしまうため注意しましょう。

実装例

理解を深めるために、以下の実装例を見てみましょう。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define n 6
int main(){
    int arr[n] = {9, 8, 7, 2, 4, 3};
    int temp;
    for(int i = 0; i<n/2; i++){
        temp = arr[i];
        arr[i] = arr[n-i-1];
        arr[n-i-1] = temp;
    }
    for(int i = 0; i < n; i++){
        printf("%d,", arr[i]);
    }
}

入力

6, 9, 8, 7, 2, 4, 3

出力

3,4,2,7,8,9,

計算量について

このアルゴリズムの時間計算量は O(n) です。また、追加で必要なメモリは一時変数1つ分だけなので、空間計算量は O(1) となります。余分な配列を作らずに済むため、非常に効率的な配列反転の手法と言えます。