【Python】itertools.permutations()で文字列から長さrの順列をすべて生成する方法

はじめに

文字列 s と数値 r が与えられたとき、s の中から r 個の文字を選んで作ることができるすべての順列（並べ方）を表示するプログラムを作成してみましょう。

Python の標準ライブラリ itertools には、順列を簡単に生成できる permutations() 関数が用意されています。この関数を活用すれば、わずか数行のコードで目的を実現できます。

入力例と出力イメージ

たとえば、入力が s = "HELLO"、r = 3 の場合、出力は次のようになります。

['HEL', 'HEL', 'HEO', 'HLE', 'HLL', 'HLO', 'HLE', 'HLL', 'HLO', 'HOE', 'HOL', 'HOL', 'EHL', 'EHL', 'EHO', 'ELH', 'ELL',
'ELO', 'ELH', 'ELL', 'ELO', 'EOH', 'EOL', 'EOL', 'LHE', 'LHL', 'LHO', 'LEH', 'LEL', 'LEO', 'LLH', 'LLE', 'LLO', 'LOH', 'LOE',
'LOL', 'LHE', 'LHL', 'LHO', 'LEH', 'LEL', 'LEO', 'LLH', 'LLE', 'LLO', 'LOH', 'LOE', 'LOL', 'OHE', 'OHL', 'OHL', 'OEH', 'OEL',
'OEL', 'OLH', 'OLE', 'OLL', 'OLH', 'OLE', 'OLL']

解決の手順

この問題は、以下のステップで解くことができます。

• permutations() を使って、文字列 s から選ぶサイズ r のすべての順列をリストとして取得する
• 結果を格納するための新しいリスト res を用意する
• 取得した各順列 x について、文字のタプルを join() で連結して文字列に変換し、res に追加する
• 最後に res を返す

実装例

それでは、実際のコードを見てみましょう。

from itertools import permutations

def solve(s, r):
    vals = list(permutations(s, r))
    res = []
    for x in vals:
        res.append(''.join(x))
    return res

s = "HELLO"
r = 3
print(solve(s, r))

コードのポイント

• permutations(s, r) は、s の中から r 個の要素を選び出すすべての並び方をタプルとして返します。
• タプルのままでは扱いにくいため、''.join(x) で各要素を連結し、1つの文字列に変換しています。
• 元の文字列に同じ文字が含まれている場合（この例では "HELLO" に L が2つ）、重複した順列もそのまま出力される点に注意してください。重複を排除したい場合は、set() を使うか、あらかじめ文字列から重複を取り除いておきましょう。

出力結果

['HEL', 'HEL', 'HEO', 'HLE', 'HLL', 'HLO', 'HLE', 'HLL', 'HLO', 'HOE',
'HOL', 'HOL', 'EHL', 'EHL', 'EHO', 'ELH', 'ELL', 'ELO', 'ELH', 'ELL', 'ELO',
'EOH', 'EOL', 'EOL', 'LHE', 'LHL', 'LHO', 'LEH', 'LEL', 'LEO', 'LLH', 'LLE',
'LLO', 'LOH', 'LOE', 'LOL', 'LHE', 'LHL', 'LHO', 'LEH', 'LEL', 'LEO', 'LLH',
'LLE', 'LLO', 'LOH', 'LOE', 'LOL', 'OHE', 'OHL', 'OHL', 'OEH', 'OEL', 'OEL',
'OLH', 'OLE', 'OLL', 'OLH', 'OLE', 'OLL']

まとめ

itertools の permutations() 関数を使えば、文字列から指定した長さの順列を簡単にすべて生成できます。組み合わせ（順序を考慮しない）が必要な場合は combinations()、重複ありの順列が必要な場合は product() を使うとよいでしょう。用途に応じて使い分けることで、さまざまな場面で役立ちます。