Pythonで2つのリストが循環的に同一かどうかを判定する方法

この記事では、2つのリストが与えられたとき、それらが循環的に同一（circularly identical）であるかどうかを判定するPythonプログラムを紹介します。循環的に同一とは、片方のリストの要素を回転させたとき、もう片方のリストと完全に一致する状態を指します。

実行例

入力 : A = [100, 100, 10, 10, 100]
       B = [100, 100, 100, 10, 10]
出力 : True

解説

リストAの要素を順番に循環的に回転させると、リストBと同じ並びになるため、結果は True となります。つまり、開始位置が異なるだけで、要素の並びのパターン自体は同じだということです。

アルゴリズム

ステップ1：比較対象となる2つのリストを作成する。
ステップ2：リストを map オブジェクトに変換する。
ステップ3：join() メソッドを使って、リストの各要素を文字列に連結する。
ステップ4：リストAを2倍にして（A * 2）、再び文字列化する。
ステップ5：2つの文字列を比較する。結果が True なら2つのリストは循環的に同一、False なら循環的に同一ではない。

ポイントは、リストAを2倍にした文字列の中に、リストBの文字列が部分文字列として含まれるかどうかを調べる点です。これにより、あらゆる回転パターンを一度の検索で確認できます。

サンプルコード

# 2つのリストが循環的に同一かどうかを判定するPythonプログラム

A = list()
n = int(input("1つ目のリストのサイズを入力してください ::"))
print("1つ目のリストの要素を入力してください ::")
for i in range(int(n)):
    k = int(input(""))
    A.append(k)

B = list()
n1 = int(input("2つ目のリストのサイズを入力してください ::"))
print("2つ目のリストの要素を入力してください ::")
for i in range(int(n1)):
    k = int(input(""))
    B.append(k)

C = list()
n3 = int(input("3つ目のリストのサイズを入力してください ::"))
print("3つ目のリストの要素を入力してください ::")
for i in range(int(n3)):
    k = int(input(""))
    C.append(k)

print("1つ目のリストと2つ目のリストを比較 ::>")
print(' '.join(map(str, B)) in ' '.join(map(str, A * 2)))
print("2つ目のリストと3つ目のリストを比較 ::>")
print(' '.join(map(str, C)) in ' '.join(map(str, A * 2)))

出力結果

Enter the size of the First List :: 5
Enter the Element of First List ::
10
10
0
0
10
Enter the size of the Second List :: 5
Enter the Element of the Second List ::
10
10
10
0
0
Enter the size of the Third List :: 5
Enter the Element of the Third List ::
1
10
10
0
0
Compare First List and Second List ::>
True
Compare Second List and Third List ::>
False

まとめ

この手法では、リストを2倍に展開して文字列として結合し、in 演算子で部分文字列の一致を確認するだけなので、コードが非常にシンプルになります。ただし、数値の桁数が混在する場合には、意図しない一致を避けるために区切り文字（例えばスペース）を必ず挟むことが重要です。回転の判定が必要な場面で、ぜひ活用してみてください。