PythonとNumPyでn×nの市松模様（チェックボード）パターンを表示する方法

数値 n が与えられたとき、n × n の行列に対して市松模様（チェックボード）パターンを表示するのが本記事の目的です。

NumPyには、初期値を指定して配列を作成できる便利な関数が多数用意されています。NumPyはPythonにおける科学技術計算の基盤となるパッケージであり、行列演算や配列操作を効率的に行えます。

アルゴリズム

ステップ1: 行列の次数 n を入力する。
ステップ2: np.zeros((n, n), dtype=int) を使って n×n のゼロ行列を作成する。
ステップ3: スライシングを使い、交互の行・列に 1 を設定する。
ステップ4: 完成した行列を表示する。

スライシングの仕組み

市松模様を作るポイントは、次の2つのスライシング指定です。

• x[1::2, ::2] = 1 … 奇数番目の行（1行目から2行おき）かつ偶数番目の列（0列目から2列おき）の要素に 1 を代入します。
• x[::2, 1::2] = 1 … 偶数番目の行かつ奇数番目の列の要素に 1 を代入します。

この2つの操作により、0と1が交互に並ぶ市松模様が完成します。

サンプルコード

import numpy as np

def checkboardpattern(n):
   print("Checkerboard pattern:")
   x = np.zeros((n, n), dtype=int)
   x[1::2, ::2] = 1
   x[::2, 1::2] = 1
   # パターンを表示
   for i in range(n):
      for j in range(n):
         print(x[i][j], end=" ")
      print()

# ドライバーコード
n = int(input("Enter value of n ::>"))
checkboardpattern(n)

実行結果

Enter value of n ::>4
Checkerboard pattern:
0 1 0 1
1 0 1 0
0 1 0 1
1 0 1 0

このように、np.zeros() で作成したゼロ行列に対してスライシングで値を一括代入するだけで、ループ処理を最小限に抑えたシンプルな実装が可能です。n の値を変更すれば、任意のサイズの市松模様を簡単に生成できます。