Pythonで文字列内のすべての数字を文字に置き換える方法

問題の概要

小文字の英字と数字が交互に並んだ英数字文字列 s を考えてみましょう。偶数番目の位置には小文字の英字が、奇数番目の位置には数字が含まれています。

ここで、任意の文字 c と数値 x を受け取り、「c の x 番後の文字」を返す操作 shift(c, x) を定義します。たとえば shift('p', 5) = 'u'、shift('a', 0) = 'a' のようになります。

この問題では、すべての奇数インデックス i にある数字 s[i] を shift(s[i-1], s[i]) の結果で置き換え、すべての数字を置き換え終えた後の文字列を求めます。

入力例

s = "a2b1d4f3h2"

出力例

"acbcdhfihj"

この結果は、次のように各数字を直前の文字からシフトすることで得られます。

• shift('a', 2) = 'c'
• shift('b', 1) = 'c'
• shift('d', 4) = 'h'
• shift('f', 3) = 'i'
• shift('h', 2) = 'j'

解き方のアルゴリズム

この問題は、次の手順で解くことができます。

1. 結果を格納するための空文字列 res を用意します。
2. インデックス i を 0 から文字列 s の長さまで順に走査します。
   • s[i] が数字の場合：res に「直前の文字 s[i-1] を、その数字の分だけシフトした文字」（chr(ord(s[i-1]) + int(s[i]))）を連結します。
   • それ以外の場合：res に s[i] をそのまま連結します。
3. 最後に res を返します。

Pythonでの実装例

それでは、実際のコードを見てみましょう。

def solve(s):
    res = ""
    for i in range(len(s)):
        if s[i].isdigit():
            res += chr(int(s[i]) + ord(s[i-1]))
        else:
            res += s[i]
    return res

s = "a2b1d4f3h2"
print(solve(s))

入力

"a2b1d4f3h2"

出力

acbcdhfihj

コードのポイント

• isdigit()メソッド： 文字が数字かどうかを簡単に判定できます。
• ord()関数： 文字をUnicodeコードポイント（ASCIIコード）の整数値に変換します。
• chr()関数： 整数値を対応する文字に変換する、ord()の逆の働きをします。
• 計算量： 文字列を一度だけ走査するため、時間計算量はO(n)と効率的です。

パフォーマンスを向上させる工夫

上記の実装では文字列の連結を繰り返していますが、Pythonでは文字列がイミュータブル（変更不可）なため、連結のたびに新しい文字列オブジェクトが生成されます。文字列が長くなる場合は、リストに要素を追加していき、最後に join() で結合する方法がより高速です。

def solve(s):
    res = []
    for i, ch in enumerate(s):
        if ch.isdigit():
            res.append(chr(int(ch) + ord(s[i-1])))
        else:
            res.append(ch)
    return "".join(res)

どちらの実装でも結果は同じですが、大規模なデータを扱う際には後者の書き方が推奨されます。