JavaScriptで配列の合計から値を均等に減算し、結果を非負に保つ方法

整数の配列と、その配列の合計から差し引きたい値が与えられたとします。

たとえば、次のようなケースです。

[4, 5, 6, 7, 8] − 25

全要素に25を均等に割り振って減算すると、結果は次のようになります。

[−1, 0, 1, 2, 3]

しかし今回は、結果に0未満の値を含めたくないという条件があります。

この条件を満たすアルゴリズムを考えると、マイナスになってしまった分は、残りのプラスの値に対して均等に振り替える必要があります。まず先頭の要素が0になり、減算しきれなかった不足分が後続の要素へ引き継がれます。

[0, 0, 1, 2, 3] − 1

この不足分1を残りの3つの要素で均等に負担すると、最終的な配列は次のようになります。

[0, 0, 1 − 0.333, 2 − 0.333, 3 − 0.333]

ここでのポイントは、負の値がすべて残りの正の値へ「均等に」オーバーフローするという点です。まさにこれこそが、私たちの求めている結果です。

要件

今回実装するのは、次の仕様を満たすJavaScript関数です。

• 第1引数：減算対象となる数値の配列を受け取る
• 第2引数：合計から差し引く値を受け取る
• 均等に減算・分配された新しい配列を計算して返す

サンプルコード

const arr = [4, 5, 6, 7, 8];

const subtract = (arr, sum) => {
  return arr.map((el, index, array) => {
    const rem = array.length - index;
    const avg = sum / rem;
    const toSubtract = Math.min(avg, el);
    sum -= toSubtract;
    return el - toSubtract;
  });
};

console.log(subtract(arr, 25));

出力結果

コンソールには次のように表示されます。

[ 0, 0, 0.666666666666667, 1.666666666666666, 2.666666666666666 ]

アルゴリズムの解説

この実装では、map()メソッドを使って配列を先頭から順に処理していきます。各ステップの動作は次のとおりです。

• rem（残り要素数）：現在の位置から配列末尾までの要素数。
• avg（平均減算額）：まだ減算しきれていない合計額（sum）をremで割った、1要素あたりの減算量。
• Math.min(avg, el)：要素自身の値を上限として減算します。要素がavgより小さければ、その要素はちょうど0になります。

減算しきれなかった分は変数sumに繰り越され、以降の要素へ均等に再分配されます。この仕組みにより、どの要素も0未満になることなく、減算総額がすべての要素に公平に分散されるのです。