特定の文字列からN文字のシーケンスを生成するC++プログラム

この記事では、指定された元の文字列（ベース文字列）をもとに、同じ文字を重複させずに長さNのシーケンス（文字列）を複数個生成するC++プログラムを紹介します。標準ライブラリの rand() 関数でランダムなインデックスを選択することで、実行のたびに異なる組み合わせのシーケンスを作り出せます。

アルゴリズム

開始
    関数 GenerateSequence()：特定のケースに対してN文字のシーケンスを生成する
        rand() を使ってランダムなインデックスを生成する
        最初の文字はそのままシーケンスに格納する
        2文字目以降は、すでに使用済みの文字なら破棄して
        ランダムなインデックスを再生成する
終了

処理の流れ

GenerateSequence() 関数は、元の文字列・生成する文字数 n・元の文字列の長さ l・結果を格納する配列の4つを引数に取ります。まず1文字目をランダムに選んでシーケンスへ格納し、2文字目以降は「すでに選んだ文字と重複していないか」を1文字ずつ照合しながら選択します。重複が見つかれば goto 文でラベル h に戻り、乱数を発生し直します。こうしてユニークな文字だけを順に追加し、最後にヌル文字 '\0' を付加して1つのシーケンスを完成させます。main() 側では、この関数を生成したい個数分だけ繰り返し呼び出しています。

サンプルコード

#include<iostream>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
using namespace std;
void GenerateSequence(char string[], int n, int l, char *sequence)
{
    int i, j=0, k, in;
    for(i = 0; i < n; i++) {
        // 最初の文字はそのままシーケンスに格納する
        if(j == 0)
            sequence[j++] = string[rand()%l];
        else {
            h:
            in = rand()%l;
            for(k = 0; k < j; k++) {
                // すでに使われている文字ならやり直し
                if(string[in] == sequence[k])
                    goto h;
            }
            sequence[j++] = string[in];
        }
    }
    sequence[j] = '\0'; // ヌル文字でシーケンスを終了する
}
int main() {
    int n, m, l, i;
    char string[100];
    cout<<"元の文字列を入力してください: ";
    cin>>string;
    cout<<"\nベース文字列から生成する文字列の個数を入力してください: ";
    cin>>n;
    cout<<"\n生成する各文字列の長さを入力してください: ";
    cin>>m;
    l = strlen(string);
    for(i = 0; i < n; i++) {
        char sequence[m];
        GenerateSequence(string, m, l, sequence);
        cout<<"\nシーケンス"<<i+1<<": "<<sequence;
    }
    return 0;
}

実行結果

元の文字列を入力してください: tutorialspoint
ベース文字列から生成する文字列の個数を入力してください: 7
生成する各文字列の長さを入力してください: 6
シーケンス1: tuanol
シーケンス2: itlurp
シーケンス3: tonaiu
シーケンス4: untlri
シーケンス5: liorpt
シーケンス6: liusto
シーケンス7: luisot

補足ポイント

• 乱数の初期化：rand() だけでは、プログラムを実行するたびに同じ乱数列が再現されます。実行ごとに異なる結果を得たい場合は、main() の先頭で srand(time(NULL)) を呼び出し、<ctime> をインクルードしてください。
• 可変長配列について：サンプルコードの char sequence[m] は可変長配列（VLA）で、GCC など一部のコンパイラではコンパイルできますが、C++の標準規格には含まれていません。移植性を重視する場合は std::vector<char> や動的確保（new / delete）の利用を検討しましょう。
• 文字数の制約：このアルゴリズムは元の文字列内の文字を重複させないため、生成する各シーケンスの長さ m は元の文字列の長さ l 以下である必要があります。