【Python】リスト内の2つの数値を足して合計がkになるペアを探すプログラム

数値のリスト nums ともう一つの数値 k が与えられたとき、リスト内の任意の2つの数値を足した合計が k と一致するかどうかを判定するプログラムを作成します。ただし、同じ要素を2回使用することはできません。また、数値には負の数や0が含まれる場合もあります。

例えば、入力が nums = [45, 18, 9, 13, 12]、k = 31 の場合、18 + 13 = 31 となるため、出力は True になります。

解法のアプローチ

この問題は「セット（集合）」を使うことで効率的に解けます。各数値に対して、それとペアになるべき値（k - num、いわゆる補数）を事前にセットへ記録しておき、後からその値がリスト内に出現した時点でペアが存在すると判断できます。

具体的な手順は以下の通りです。

• 空のセット temp_set を作成する
• nums 内の各要素 num について以下を繰り返す
  • num がすでに temp_set に存在する場合は True を返す（ペアが見つかった）
  • そうでなければ k - num を temp_set に追加する
• ループが完了しても見つからない場合は False を返す

このアルゴリズムの計算量は、時間・空間ともに O(n) であり、全ペアを総当たりする O(n²) の方法よりも大幅に高速です。

実装例

class Solution:
    def solve(self, nums, k):
        temp_set = set()
        for num in nums:
            if num in temp_set:
                return True
            temp_set.add(k - num)
        return False

ob = Solution()
nums = [45, 18, 9, 13, 12]
k = 31
print(ob.solve(nums, k))

入力

[45, 18, 9, 13, 12], 31

出力

True

コードのポイント

• セットによる高速な検索： セットへの要素の追加・存在確認は平均 O(1) で行えるため、全体の処理が高速になります。
• 補数の登録タイミング： 存在確認を先に行い、その後に補数を追加することで、同じ要素を2回使う誤判定（例：k=24 のとき 12+12 を同一要素で成立させるケース）を防げます。
• 負の数・0にも対応： 補数の計算 k - num は負の数や0でも正しく機能するため、特別な分岐は不要です。