C++で画像がカラーか白黒かを判定する方法

本記事では、与えられた画像がカラ―画像か白黒（モノクロ）画像かを判定するC++プログラムを紹介します。

問題の概要

n個のピクセルから構成される画像が与えられます。各ピクセルは以下のいずれかの色を持つとします。

• 'C'（シアン）
• 'M'（マゼンタ）
• 'Y'（イエロー）
• 'W'（ホワイト）
• 'G'（グレー）
• 'B'（ブラック）

i番目のピクセルの色は文字列 'pixels' として渡されます。この文字列をもとに、その写真がカラーか白黒かを判定します。

判定基準は次のとおりです。

• ピクセルの中に 'C'、'M'、'Y' のいずれかが1つでも含まれていれば、それはカラー写真であり、「Color」と出力します。
• すべてのピクセルが 'W'、'G'、'B' のみで構成されていれば、それは白黒写真であり、「BW」と出力します。

入力例

n = 10、pixels = "GBWYM" の場合、出力は「Color」になります。これは 'Y' と 'M' というカラー用のピクセルが含まれているためです。

アルゴリズムの手順

この問題は、以下の手順で解くことができます。

1. 0からn-1までの各ピクセルを順番に走査します。
2. あるピクセルが 'B'、'W'、'G' のいずれにも一致しない場合、その時点で「Color」を出力して処理を終了します。
3. ループが最後まで完了した場合（つまり、すべてのピクセルが 'B'、'W'、'G' のいずれかだった場合）、「BW」を出力します。

擬似コード

for initialize i := 0, when i < n, update (increase i by 1), do:
    if pixels[i] is not equal to 'B' and pixels[i] is not equal to 'W' and pixels[i] is not equal to 'G', then:
    print("Color")
    return
print("BW")

C++による実装例

理解を深めるために、実際の実装を見てみましょう。

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define N 100
void solve(int n, string pixels ) {
    for (int i = 0 ; i < n; i++) {
        if(pixels[i]!='B' && pixels[i]!='W' && pixels[i]!='G') {
            cout<<"Color";
            return;
        }
    }
    cout<<"BW";
}
int main() {
    int n = 10;
    string pixels = "GBWYM";
    solve(n, pixels);
    return 0;
}

入力

10, "GBWYM"

出力

Color

コードの解説

solve関数では、文字列pixelsを先頭から1文字ずつ確認しています。条件式 pixels[i]!='B' && pixels[i]!='W' && pixels[i]!='G' により、現在のピクセルが白黒系の色（ブラック・ホワイト・グレー）以外であるかどうかをチェックします。

もし1つでもカラー系の色（シアン・マゼンタ・イエロー）が見つかった場合は、即座に「Color」を出力して関数を終了します。これにより、無駄なループ処理を省き、効率的に判定できます。

すべてのピクセルが白黒系だった場合は、ループを抜けて「BW」が出力されます。

計算量

• 時間計算量： O(n) — 各ピクセルを最大1回ずつ調べるためです。
• 空間計算量： O(1) — 追加の記憶領域はほとんど必要ありません。

このように、シンプルな線形探索によって画像がカラーか白黒かを簡単に判定できることがわかりました。