Pythonで駐車システムを設計するプログラムの実装方法

駐車システムを設計することを考えてみましょう。この駐車場には「大型」「中型」「小型」の3種類の駐車スペースがあり、それぞれのサイズごとに決められた数のスロットが用意されています。ここでは、以下の2つのメソッドを持つ OurParkingSystem というクラスを作成します。

• constructor(big, medium, small) − 各サイズの利用可能なスロット数を受け取り、OurParkingSystem クラスのオブジェクトを初期化するコンストラクタです。
• addCar(carType) − 駐車しようとしている車について、指定された carType に対応する駐車スペースが空いているかどうかを判定するメソッドです。

3つのスロット big（大型）、medium（中型）、small（小型）は、それぞれ 1、2、3 で表されます。制約として、車は carType が一致するスペースにしか駐車できません。空きがない場合は false を返し、空きがあればそのサイズのスペースに駐車して true を返します。

動作例

たとえば、大型車用のスペースが2つ、中型車用が0、小型車用が1つある場合、コンストラクタの呼び出しは OurParkingSystem(2, 0, 1) のようになります。この状態で addCar を次の順に呼び出してみます。

• addCar(3) − 小型車を1台追加し、true を返す
• addCar(2) − 中型車用のスペースがないため false を返す
• addCar(3) − 小型車用の空きがもうないため false を返す
• addCar(1) − 大型車を1台追加し、true を返す
• addCar(1) − もう1台の大型車を追加し、true を返す
• addCar(1) − 大型車用の空きがなくなったため false を返す

解決の手順

この問題は、次の手順で解決できます。

1. constructor() を定義します。引数として big、medium、small を受け取ります。
2. sp := [0, big, medium, small] のようなリストを初期化します（インデックスを carType に対応させるため、先頭に 0 を入れています）。
3. addCar() を定義します。引数として carType を受け取ります。
4. もし sp[carType] > 0 ならば:
   • sp[carType] := sp[carType] - 1
   • true を返す
5. それ以外は false を返します。

Pythonでの実装例

以下の実装を見ると、より理解が深まるでしょう。

class OurParkingSystem:
    def __init__(self, big, medium, small):
        self.sp = [0, big, medium, small]

    def addCar(self, carType):
        if(self.sp[carType] > 0):
            self.sp[carType] -= 1
            return True
        return False

ps = OurParkingSystem(2, 0, 1)
print(ps.addCar(3))
print(ps.addCar(2))
print(ps.addCar(3))
print(ps.addCar(1))
print(ps.addCar(1))
print(ps.addCar(1))

入力

ps.addCar(3)
ps.addCar(2)
ps.addCar(3)
ps.addCar(1)
ps.addCar(1)
ps.addCar(1)

出力

True
False
False
True
True
False

まとめ

この実装では、各サイズの残りスロット数をリストで管理し、addCar が呼ばれるたびに該当タイプの空きを確認して減算するだけというシンプルな構造になっています。計算量は呼び出しごとに O(1) であり、非常に効率的です。駐車場管理のような現実的なシナリオをクラス設計で表現する良い練習例といえるでしょう。