Pythonで文字列を逆順に反転する方法｜追加メモリ不要のインプレース手法

文字の配列が与えられたとき、追加のメモリ領域を使用せずに文字列を逆順に反転することを考えます。たとえば、入力が ['H', 'E', 'L', 'L', 'O'] である場合、期待される出力は ['O', 'L', 'L', 'E', 'H'] となります。

解法のアプローチ

この問題は「Two Pointers（ツーポインタ）」と呼ばれる定番のテクニックで効率的に解けます。考え方はシンプルで、配列の両端から中央に向かって文字を交換していくだけです。

手順

• 2つのポインタを用意します：start = 0、end = 文字列の長さ - 1
• s[start] と s[end] の文字を入れ替えます
• start を1つ増やし、end を1つ減らします。これを start < end の間繰り返します

この手法の計算量は、時間・空間ともに優れています。

• 時間計算量：O(n) — 配列の要素数に対して線形
• 空間計算量：O(1) — 追加のメモリはほぼ不要

実装例

以下のコードで実際の動作を確認してみましょう。

class Solution(object):
    def reverseString(self, s):
        """
        :type s: List[str]
        :rtype: None 戻り値は返さず、s をインプレースで変更する
        """
        start = 0
        end = len(s) - 1
        while start < end:
            s[start], s[end] = s[end], s[start]
            start += 1
            end -= 1

string_1 = ["H", "E", "L", "L", "O"]
ob1 = Solution()
ob1.reverseString(string_1)
print(string_1)

入力

String = ["H","E","L","L","O"]

出力

["O","L","L","E","H"]

補足：Pythonらしい書き方との比較

LeetCodeのような問題では「インプレース（元の配列を直接変更）」が求められますが、日常的なPythonコードではもっと簡潔な方法もあります。

• スライスを使う方法：reversed_str = s[::-1] — 新しいリストを作成するため O(n) の追加メモリが必要です
• reverse() メソッド：s.reverse() — リストをインプレースで反転でき、内部実装はC言語のため高速です
• reversed() 関数：list(reversed(s)) — イテレータを返すため、新しいリストが必要な場合に便利です

ただし、面接試験やアルゴリズム学習の場では、今回紹介したポインタ操作による手動の反転処理を理解しておくことが重要です。基本的なデータ構造の操作力を示せるだけでなく、他の応用問題にもつながる基礎となるためです。