C++を使って「1」の外枠と内側に「0」を表示するボックスパターンを出力する方法

この記事では、行数と列数の値が与えられたとき、1行目・1列目・最終行・最終列に「1」を、それ以外の要素には「0」を出力するボックス状のパターンを作成する方法を解説します。

出力イメージ

入力：rows = 5, columns = 4
出力：
    1 1 1 1
    1 0 0 1
    1 0 0 1
    1 0 0 1
    1 1 1 1

入力：rows = 8, columns = 9
出力：
    1 1 1 1 1 1 1 1 1
    1 0 0 0 0 0 0 0 1
    1 0 0 0 0 0 0 0 1
    1 0 0 0 0 0 0 0 1
    1 0 0 0 0 0 0 0 1
    1 0 0 0 0 0 0 0 1
    1 0 0 0 0 0 0 0 1
    1 1 1 1 1 1 1 1 1

このように、外周だけが「1」で構成され、内部が「0」で埋められた四角形のパターンを目指します。

解決のアプローチ

もっともシンプルな方法は、すべての行と列を順番に走査し、現在参照している要素が1行目・最終行・1列目・最終列のいずれかに該当するかどうかを判定することです。該当していれば「1」を、境界の内側であれば「0」を出力します。この条件分岐を繰り返すことで、目的のボックスパターンを簡単に描画できます。

判定条件の考え方

• 行番号 i が 1 または rows（最終行）と一致 → 外周
• 列番号 j が 1 または columns（最終列）と一致 → 外周
• 上記以外 → 内側なので「0」

C++での実装例

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// パターンを出力する関数
void create_pattern(int rows, int columns) {

    int i, j;
    for (i = 1; i <= rows; i++) {
        for (j = 1; j <= columns; j++) {
            // 要素が最初/最後の行、または最初/最後の列にあるか判定
            if (i == 1 || i == rows || j == 1 || j == columns) {
                cout << " 1";
            } else {
                cout << " 0";
            }
        }
        cout << "\n";
    }
    return;
}

int main() {
    int no_of_rows = 7;
    int no_of_columns = 8;

    create_pattern(no_of_rows, no_of_columns);
    return 0;
}

実行結果

1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0 1
1 1 1 1 1 1 1 1

コードの解説

• create_pattern() 関数に行数と列数の値を渡して呼び出します。
• 外側のループ for (i = 1; i <= rows; i++) は、1からrowsまで各行を順に処理します。
• 内側のループ for (j = 1; j <= columns; j++) は、1からcolumnsまで各列を順に処理します。
• 条件式 (i == 1 || i == rows || j == 1 || j == columns) を用いて、その要素が最初/最後の行または最初/最後の列に位置しているかを判定し、該当すれば 「1」、そうでなければ 「0」 を出力します。

このアルゴリズムの計算量は O(rows × columns) であり、行列全体を一度走査するだけで済むため非常に効率的です。追加のメモリも不要な点が魅力です。

まとめ

この記事では、与えられた行数・列数をもとに、「0」の中に「1」の枠を持つボックスパターンを出力する問題を解きました。条件分岐と二重ループを組み合わせるだけで実装できる、初心者にもわかりやすい良い練習問題です。同じロジックは C言語、Java、Python など他のプログラミング言語でも簡単に応用できますので、ぜひ試してみてください。