【C++】文字列から最初のX個の母音を抽出して出力する方法

問題概要

この問題では、サイズNの文字列str[]と整数Xが与えられます。求められているのは、文字列から最初のX個の母音を出力するプログラムを作成することです。

文字列から見つかった最初のX個の母音を出力し、母音がX個未満しか存在しない場合は-1を出力します。

具体例を使って問題を理解しましょう。

入力: str = "learn C programming language", X = 5
出力: e, a, o, a, i
母音とは a, e, i, o, u のことです

解決アプローチ

この問題に対するシンプルな解決策は、文字列を1文字ずつ先頭から走査する方法です。走査の過程で見つけたすべての母音を、結果保存用の文字列（vowelsString）に追加していきます。そして、その文字列の長さがXに達した時点で、それを結果として返します。文字列全体を走査しても母音がX個集まらない場合は、-1を返します。

実装例

以下は、このソリューションの動作を示すC++プログラムです。

#include <iostream>
#include <string.h>
using namespace std;
bool isaVowel(char c){
   c = tolower(c);
   if (c == 'a' || c == 'e' || c == 'i' || c == 'o' || c == 'u')
      return true;
   return false;
}
string findXVowelsString(string s, int x){
   string vowelsString = "";
   for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
      if (isaVowel(s[i]))
         vowelsString += s[i];
      if (vowelsString.length() == x) {
         return vowelsString;
      }
   }
   return "-1";
}
int main(){
   string str = "learn C programming language";
   int x = 5;
   cout<<"The first "<<x<<" vowels from the string are "<<findXVowelsString(str, x);
   return 0;
}

出力

The first 5 vowels from the string are eaoai

コードの解説

isaVowel関数は、引数として受け取った文字をtolowerで小文字に変換した上で、a・e・i・o・uのいずれかに一致するかどうかを判定します。これにより、大文字・小文字を問わず母音を正しく検出できます。

findXVowelsString関数は、文字列を先頭から順に調べ、母音を見つけるたびに結果用の文字列へ追加していきます。母音の数がちょうどX個に達した時点で即座にその文字列を返し、最後まで走査してもX個集まらない場合は「-1」を返します。

このアルゴリズムの時間計算量はO(N)、空間計算量はO(X)です（Nは入力文字列の長さ）。文字列を一度だけ走査すればよいため、非常に効率的なアプローチと言えます。