10のチェスクイズでRubyの配列組み換えメソッドを覚えよう! 10 Chess Quizzes to know Recombination Methods of Ruby Array
Rubyには与えられた配列を別の配列のかたちに組み換えるようなメソッドがいくつかあるよ。それらはすごく便利だけどリファレンスでは別々に説明されてるから、まとまった知識としてはちょっと記憶しづらいよね。
1つのテーマに沿ってそれらのメソッドが解説されていたら、もう少し理解が進む気がするんだ。
そんなわけで..
3x3のミニチェスボードをテーマとして、Rubyの配列メソッドを使って簡単に解けるチェスクイズを10問作ってみたよ。
最初に問題をまとめて書いて解答例は下の方に置くから、時間のある人は解答例を見ないで挑戦してみてね:)
さあ始めるよ。
問題
Q1. [0, 1, 2]の配列を基に、座標[0, 0]から始まる3x3のチェスボードの座標リストboardを作りなさい
出力例: board # => [[0, 0], [0, 1], [0, 2], [1, 0], [1, 1], [1, 2], [2, 0], [2, 1], [2, 2]]Q2. 今度は[:a, :b, :c]と[1, 2, 3]の配列を基に、x座標が:a、y座標が1から始まる3x3のチェスボードの座標リストexcel_boardを作りなさい
出力例: excel_board # => [[:a, 1], [:a, 2], [:a, 3], [:b, 1], [:b, 2], [:b, 3], [:c, 1], [:c, 2], [:c, 3]]Q3. Q1のboardを基に、その列ごとに分けられた座標リストboard_by_colを作りなさい
出力例: board_by_col # => [[[0, 0], [0, 1], [0, 2]], [[1, 0], [1, 1], [1, 2]], [[2, 0], [2, 1], [2, 2]]]Q4. Q1のboardを基に、その行ごとに分けられた座標リストboard_by_rowを作りなさい
出力例: board_by_row # => [[[0, 0], [1, 0], [2, 0]], [[0, 1], [1, 1], [2, 1]], [[0, 2], [1, 2], [2, 2]]]Q5. 今度はQ3のboard_by_colを基にboard_by_rowを作りなさい
Q6. Q3のboard_by_colを基に、その各列を一旦3つの変数col1, col2, col3に格納し、それらを使ってboard_by_rowを作りなさい
出力例:
col1 # => [[0, 0], [0, 1], [0, 2]]
col2 # => [[1, 0], [1, 1], [1, 2]]
col3 # => [[2, 0], [2, 1], [2, 2]]
board_by_row # => [[[0, 0], [1, 0], [2, 0]], [[0, 1], [1, 1], [2, 1]], [[0, 2], [1, 2], [2, 2]]]Q7. Q1のboard上に2つのコマを配置するすべての組合せの座標リストpiece_combinationsを作りなさい
出力例: piece_combinations # => [[[0, 0], [0, 1]], [[0, 0], [0, 2]], [[0, 0], [1, 0]], [[0, 0], [1, 1]], [[0, 0], [1, 2]], [[0, 0], [2, 0]], [[0, 0], [2, 1]], [[0, 0], [2, 2]], [[0, 1], [0, 2]], [[0, 1], [1, 0]], [[0, 1], [1, 1]], [[0, 1], [1, 2]], [[0, 1], [2, 0]], [[0, 1], [2, 1]], [[0, 1], [2, 2]], [[0, 2], [1, 0]], [[0, 2], [1, 1]], [[0, 2], [1, 2]], [[0, 2], [2, 0]], [[0, 2], [2, 1]], [[0, 2], [2, 2]], [[1, 0], [1, 1]], [[1, 0], [1, 2]], [[1, 0], [2, 0]], [[1, 0], [2, 1]], [[1, 0], [2, 2]], [[1, 1], [1, 2]], [[1, 1], [2, 0]], [[1, 1], [2, 1]], [[1, 1], [2, 2]], [[1, 2], [2, 0]], [[1, 2], [2, 1]], [[1, 2], [2, 2]], [[2, 0], [2, 1]], [[2, 0], [2, 2]], [[2, 1], [2, 2]]]Q8. 盤上の3つのコマ:rook, :bishop, :queenから2つを順番に取るとき、その取り方の組合せリストcapturesを作りなさい
出力例: captures # => [[:rook, :bishop], [:rook, :queen], [:bishop, :rook], [:bishop, :queen], [:queen, :rook], [:queen, :bishop]]Q9. Q8のcapturesを基に、:bishopを含む組合せのリストbishopsと、:bishopを含まない組合せのリストremainsを作りなさい
出力例:
bishops # => [[:rook, :bishop], [:bishop, :rook], [:bishop, :queen], [:queen, :bishop]]
remains # => [[:rook, :queen], [:queen, :rook]]Q10. 盤上の3つのコマ:rook, :bishop, :queenの何れかを移動させる機会が2回があるとき、動かすコマの組合せリストmovesを作りなさい
出力例: moves # => [[:rook, :rook], [:rook, :bishop], [:rook, :queen], [:bishop, :bishop], [:bishop, :queen], [:queen, :queen]]以上で問題は終わりだよ。
下に配列の組み換えメソッド群を使った解答例を書くよ。
解答例
Q1. [0, 1, 2]の配列を基に、座標[0, 0]から始まる3x3のチェスボードの座標リストboardを作りなさい
A1. Array#repeated_permutationを使う
board = [0, 1, 2].repeated_permutation(2).to_a # => [[0, 0], [0, 1], [0, 2], [1, 0], [1, 1], [1, 2], [2, 0], [2, 1], [2, 2]]遠い昔に数学の順列・組合せで3P2とか6C2とか習ったと思うけど、permutationというのはそのP、つまり順列のことだよ。3P2は3個のものから2個を取るときに、その順序も意味を持つ取り方の組合せになるよ。でrepeated_はさらに同じものを繰り返しとることを許す組合せなんだ。repeated_permutation自体はEnumeratorを返すから最後にto_aして配列化するよ。
Q2. 今度は[:a, :b, :c]と[1, 2, 3]の配列を基に、x座標が:a、y座標が1から始まる3x3のチェスボードの座標リストexcel_boardを作りなさい
A2. Array#productを使う
[:a, :b, :c].product([1, 2, 3]) # => [[:a, 1], [:a, 2], [:a, 3], [:b, 1], [:b, 2], [:b, 3], [:c, 1], [:c, 2], [:c, 3]]Array#productは集合同士の掛け算をするよ。こういうのをデカルト積(cartesian product)というらしいよ。productは2以上の配列を引数に取れるから、それで3以上の配列のデカルト積を作ることができるよ。ちなみにQ1はこのproductを使っても求めることができるよね([0,1,2].product([0,1,2]))。repeated_permutationと異なって、productは配列を返すよ。
Q3. Q1のboardを基に、その列ごとに分けられた座標リストboard_by_colを作りなさい
A3. Enumerable#group_byを使う
board_by_col = board.group_by(&:first).values # => [[[0, 0], [0, 1], [0, 2]], [[1, 0], [1, 1], [1, 2]], [[2, 0], [2, 1], [2, 2]]]任意の集合をブロックに与えた条件(ここでは&:first)で分けるときはEnumerable#group_byが便利だよ。group_byの返り値は条件をキー、その該当グループを値とするHashになるから、最後にvaluesで値だけ取ってるよ。このメソッドは例えば、単語リストをその語長別に整理するような場合に重宝するんだ。
Q4. Q1のboardを基に、その行ごとに分けられた座標リストboard_by_rowを作りなさい
A4. Enumerable#group_byを使う
board_by_row = board.group_by(&:last).values # => [[[0, 0], [1, 0], [2, 0]], [[0, 1], [1, 1], [2, 1]], [[0, 2], [1, 2], [2, 2]]]Q5. 今度はQ3のboard_by_colを基にboard_by_rowを作りなさい
A5. Array#transposeを使う
board_by_row = board_by_col.transpose # => [[[0, 0], [1, 0], [2, 0]], [[0, 1], [1, 1], [2, 1]], [[0, 2], [1, 2], [2, 2]]]Array#transposeはまさに行と列を入れ換えるためのメソッドだよ。こういうのを行列の転置というそうだよ。
Q6. Q3のboard_by_colを基に、その各列を一旦3つの変数col1, col2, col3に格納し、それらを使ってboard_by_rowを作りなさい
A6. Array#zipを使う
col1, col2, col3 = board_by_col
col1 # => [[0, 0], [0, 1], [0, 2]]
col2 # => [[1, 0], [1, 1], [1, 2]]
col3 # => [[2, 0], [2, 1], [2, 2]]
col1.zip(col2, col3) # => [[[0, 0], [1, 0], [2, 0]], [[0, 1], [1, 1], [2, 1]], [[0, 2], [1, 2],transposeの親戚がArray#zipだよ。zipはジップロックのように複数の配列を1つにまとめるんだけど、Rubyのzipはただまとめるだけじゃなく、transposeと同じように縦方向にまとめるんだよ。あっ、ジッパーを上から下に閉めるようだからzipなのか!
Q7. Q1のboard上に2つのコマを配置するすべての組合せの座標リストpiece_combinationsを作りなさい
A7. Array#combinationを使う
piece_combinations = board.combination(2).to_a # => [[[0, 0], [0, 1]], [[0, 0], [0, 2]], [[0, 0], [1, 0]], [[0, 0], [1, 1]], [[0, 0], [1, 2]], [[0, 0], [2, 0]], [[0, 0], [2, 1]], [[0, 0], [2, 2]], [[0, 1], [0, 2]], [[0, 1], [1, 0]], [[0, 1], [1, 1]], [[0, 1], [1, 2]], [[0, 1], [2, 0]], [[0, 1], [2, 1]], [[0, 1], [2, 2]], [[0, 2], [1, 0]], [[0, 2], [1, 1]], [[0, 2], [1, 2]], [[0, 2], [2, 0]], [[0, 2], [2, 1]], [[0, 2], [2, 2]], [[1, 0], [1, 1]], [[1, 0], [1, 2]], [[1, 0], [2, 0]], [[1, 0], [2, 1]], [[1, 0], [2, 2]], [[1, 1], [1, 2]], [[1, 1], [2, 0]], [[1, 1], [2, 1]], [[1, 1], [2, 2]], [[1, 2], [2, 0]], [[1, 2], [2, 1]], [[1, 2], [2, 2]], [[2, 0], [2, 1]], [[2, 0], [2, 2]], [[2, 1], [2, 2]]]順列・組合せの組合せを実現するメソッドがArray#combinationだよ。つまりQ7は9C2を聞いていて、その組み合わせ数は9!/2!(9-2)! = 36通りになるよね。
Q8. 盤上の3つのコマ:rook, :bishop, :queenから2つを順番に取るとき、その取り方の組合せリストcapturesを作りなさい
A8. Array#permutationを使う
captures = [:rook, :bishop, :queen].permutation(2).to_a # => [[:rook, :bishop], [:rook, :queen], [:bishop, :rook], [:bishop, :queen], [:queen, :rook], [:queen, :bishop]]コマの取り方の順番にも意味があるから、これは順列の問題だよ。3P2 = 3!/(3-2)!で6通りの組合せができるよ。
Q9. Q8のcapturesを基に、:bishopを含む組合せのリストbishopsと、:bishopを含まない組合せのリストremainsを作りなさい
A9. Enumerable#partitionを使う
bishops, remains = captures.partition { |pieces| pieces.include? :bishop }
bishops # => [[:rook, :bishop], [:bishop, :rook], [:bishop, :queen], [:queen, :bishop]]
remains # => [[:rook, :queen], [:queen, :rook]]配列をきっちり2つのグループに分けるときはEnumerable#partitionが使えるよ。配列の配列が返るから、これを多重代入で受ければいいんだ。もちろん先のEnumerable#group_byも使えるけど、ちょっと手数が増えるかな。
Q10. 盤上の3つのコマ:rook, :bishop, :queenの何れかを移動させる機会が2回があるとき、動かすコマの組合せリストmovesを作りなさい
A10. Array#repeated_combinationを使う
[:rook, :bishop, :queen].repeated_combination(2).to_a # => [[:rook, :rook], [:rook, :bishop], [:rook, :queen], [:bishop, :bishop], [:bishop, :queen], [:queen, :queen]]同じコマを2度動かすこともあるから、combinationじゃなくrepeated_combinationを使うよ。
ここで出てきたメソッドは次のとおりだよ。 >| Array: combination, repeated_combination, permutation, repeated_permutation, product, transpose, zip Enumerable: group_by, partition |<
これらのメソッドが使えなければ上の問題を解くのは結構厄介だと思うよ。頭の体操としてはやりがいがあるかも知れないけど..
(挑戦者待ってます..)
(追記:2012-1-15)解答に解説を追加しました。
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