C++で面白いパターンを出力するプログラムの作成方法

このチュートリアルでは、指定された面白いパターンを出力するC++プログラムについて解説します。

この問題では、パターンの半分の幅が入力として与えられます。私たちのタスクは、その幅に応じてパターンを出力することです。このパターンの特徴は、左右の部分が鏡像の関係になっている点にあります。いわゆる「蝶型（バタフライ）パターン」と呼ばれるものです。

パターンの出力方法

パターンは上半分と下半分に分けて出力します。各行では、左半分と右半分をそれぞれ別の条件で判定しながら、アスタリスク（*）または空白を出力していきます。

上半分では、行番号と列番号の大小関係を利用して、左側は三角形を広げ、右側はそれを鏡写しにした形を出力します。下半分では、その逆の条件を用いることで、全体として蝶の羽のような対称的なパターンが完成します。

サンプルコード

#include<stdio.h>

// 指定されたパターンを出力する関数
void print_pattern(int n){
    int i,j;
    // 上半分の出力
    for (i=1; i<=n; i++){
        for (j=1; j<=(2*n); j++){
            // 左側の部分
            if (i<j)
                printf(" ");
            else
                printf("*");
            // 右側の部分
            if (i<=((2*n)-j))
                printf(" ");
            else
                printf("*");
        }
        printf("\n");
    }
    // 下半分の出力
    for (i=1; i<=n; i++){
        for (j=1; j<=(2*n); j++){
            // 左側の部分
            if (i>(n-j+1))
                printf(" ");
            else
                printf("*");
            // 右側の部分
            if ((i+n)>j)
                printf(" ");
            else
                printf("*");
        }
        printf("\n");
    }
}

int main(){
    print_pattern(6);
    return 0;
}

出力結果

n = 6 を渡した場合、以下のようなパターンが出力されます。

*                   *
* *               * *
* * *           * * *
* * * *       * * * *
* * * * *   * * * * *
* * * * * * * * * * *
* * * * * * * * * * *
* * * * *   * * * * *
* * * *       * * * *
* * *           * * *
* *               * *
*                   *

プログラムの解説

このプログラムのポイントは、二重ループの中で条件分岐を使い分けることです。

上半分では、行番号 i が列番号 j より小さい場合に空白を出力し、それ以外でアスタリスクを出力します。右側も同様に、i が (2*n) - j 以下の場合に空白を出力します。

下半分では条件を反転させることで、幅が狭まっていく形を実現しています。このように左右それぞれ独立した条件で判定することで、鏡像の対称パターンを簡単に描画できます。

計算量は n 行 × 2n 列のループ処理となるため、O(n²) です。パターン出力系の問題では、行と列のインデックスの関係を数式で表現できるかが鍵となります。ぜひ n の値を変えて、さまざまなサイズのパターンを出力してみてください。