整列済みの配列の併合 問題17
関数 merge は、昇順に並んだ二つの配列 a と b を、昇順を保ったまま一つの配列にまとめて返す。配列の要素番号は 1 から始まる。
次のプログラムを merge({4, 6}, {2, 4, 5}) で呼び出す。
〔プログラム〕
| 1 | ○整数型の配列: merge(整数型の配列: a, 整数型の配列: b) |
| 2 | 整数型の配列: c ← {} |
| 3 | 整数型: i ← 1 |
| 4 | 整数型: j ← 1 |
| 5 | while (i ≦ aの要素数 and j ≦ bの要素数) |
| 6 | if (［ ａ ］) |
| 7 | cの末尾に a[i] を追加する |
| 8 | i ← i ＋ 1 |
| 9 | else |
| 10 | cの末尾に b[j] を追加する |
| 11 | j ← j ＋ 1 |
| 12 | endif |
| 13 | endwhile |
| 14 | while (i ≦ aの要素数) |
| 15 | cの末尾に a[i] を追加する |
| 16 | i ← i ＋ 1 |
| 17 | endwhile |
| 18 | while (j ≦ bの要素数) |
| 19 | cの末尾に b[j] を追加する |
| 20 | j ← j ＋ 1 |
| 21 | endwhile |
| 22 | return c |
ヒント1：トレース表の枠を見る
この列で表を作り、文を1つ実行するたびに1行足していきます。
| # | 行 | したこと | a | b | c | i | j |
|---|
ヒント2：最初の6ステップを見る
続きを同じ要領で書いていきます。太字は、その文で値が変わった変数です。
| # | 行 | したこと | a | b | c | i | j |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 宣言 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {} | — | — |
| 2 | 3 | 宣言 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {} | 1 | — |
| 3 | 4 | 宣言 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {} | 1 | 1 |
| 4 | 5 | 条件判定（真） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {} | 1 | 1 |
| 5 | 6 | 条件判定（偽） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {} | 1 | 1 |
| 6 | 10 | 追加 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2} | 1 | 1 |
設問1
merge({4, 6}, {2, 4, 5}) を呼び出すと戻り値は {2, 4, 4, 5, 6} になる。プログラム中の ［ ａ ］ に入れる正しい答えはどれか。
正解：ア a[i] ≦ b[j]
- それぞれの選択肢を空欄に入れて、実際に動かした結果は次のとおりです。
- 「a[i] ≦ b[j]」→ 戻り値は {2, 4, 4, 5, 6}（正解）
- 「a[j] ≦ b[i]」→ 途中で止まる（配列の範囲外です（要素番号 3、要素数 2））
- 「a[i] ≧ b[j]」→ 戻り値は {4, 6, 2, 4, 5}
- 「a[i] ≦ b[1]」→ 戻り値は {2, 4, 5, 4, 6}
設問2
10行目を3回目に実行した直後の、変数 i の値はどれか。
正解：イ 2
- 10行目は全部で3回実行されます。
- 実行した直後の i は、順に 1 → 2 → 2 です。
- 3回目の直後なので、答えは 2 です。
設問3
5行目の条件式が評価される回数はどれか。
正解：ウ 5
- 5行目の条件式は5回評価され、真が4回、偽が1回です。
設問4
7行目が実行される回数はどれか。
正解：イ 1
- 7行目が実行されるのは、6行目の条件が真になったときだけです。
- 6行目の条件は4回評価され、真になるのは1回です。したがって 7行目は1回実行されます。
本番形式
問 次の記述中の［ ａ ］に入れる正しい答えを，解答群の中から選べ。
関数 merge は，昇順に並んだ二つの配列 a と b を，昇順を保ったまま一つの配列にまとめて返す。配列の要素番号は 1 から始まる。
関数 merge を merge({4, 6}, {2, 4, 5}) として呼び出したとき，プログラム中の α の行を3回目に実行した直後の変数 i の値は［ ａ ］となる。
〔プログラム〕
| ○整数型の配列: merge(整数型の配列: a, 整数型の配列: b) |
| 整数型の配列: c ← {} |
| 整数型: i ← 1 |
| 整数型: j ← 1 |
| while (i ≦ aの要素数 and j ≦ bの要素数) |
| if (a[i] ≦ b[j]) |
| cの末尾に a[i] を追加する |
| i ← i ＋ 1 |
| else |
| cの末尾に b[j] を追加する /*** α ***/ |
| j ← j ＋ 1 |
| endif |
| endwhile |
| while (i ≦ aの要素数) |
| cの末尾に a[i] を追加する |
| i ← i ＋ 1 |
| endwhile |
| while (j ≦ bの要素数) |
| cの末尾に b[j] を追加する |
| j ← j ＋ 1 |
| endwhile |
| return c |
解答群
正解：ウ 2
- 10行目は全部で3回実行されます。
- 実行した直後の i は、順に 1 → 2 → 2 です。
- 3回目の直後なので、答えは 2 です。
α の行は，下のトレース表（行番号つき）では 10 行目です。
解説
i は a の、j は b の「まだ取り出していない先頭」を指します。二つの先頭を比べて小さいほうを c の末尾に移し、移したほうの番号を 1 進めます。 どちらかが空になったら、残りをそのまま末尾に移します。結果は {2, 4, 4, 5, 6} です。
行番号つきのプログラム
| 1 | ○整数型の配列: merge(整数型の配列: a, 整数型の配列: b) |
| 2 | 整数型の配列: c ← {} |
| 3 | 整数型: i ← 1 |
| 4 | 整数型: j ← 1 |
| 5 | while (i ≦ aの要素数 and j ≦ bの要素数) |
| 6 | if (a[i] ≦ b[j]) |
| 7 | cの末尾に a[i] を追加する |
| 8 | i ← i ＋ 1 |
| 9 | else |
| 10 | cの末尾に b[j] を追加する |
| 11 | j ← j ＋ 1 |
| 12 | endif |
| 13 | endwhile |
| 14 | while (i ≦ aの要素数) |
| 15 | cの末尾に a[i] を追加する |
| 16 | i ← i ＋ 1 |
| 17 | endwhile |
| 18 | while (j ≦ bの要素数) |
| 19 | cの末尾に b[j] を追加する |
| 20 | j ← j ＋ 1 |
| 21 | endwhile |
| 22 | return c |
トレース表（全ステップ）
太字は、その文で値が変わった変数です。設問が指している行は黄色、その回は濃い黄色、変数は青い列で示します。
| # | 行 | したこと | a | b | c | i | j |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 宣言 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {} | — | — |
| 2 | 3 | 宣言 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {} | 1 | — |
| 3 | 4 | 宣言 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {} | 1 | 1 |
| 4 | 5 | 条件判定（真） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {} | 1 | 1 |
| 5 | 6 | 条件判定（偽） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {} | 1 | 1 |
| 6 | 10 | 追加 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2} | 1 | 1 |
| 7 | 11 | 代入 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2} | 1 | 2 |
| 8 | 5 | 条件判定（真） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2} | 1 | 2 |
| 9 | 6 | 条件判定（真） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2} | 1 | 2 |
| 10 | 7 | 追加 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4} | 1 | 2 |
| 11 | 8 | 代入 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4} | 2 | 2 |
| 12 | 5 | 条件判定（真） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4} | 2 | 2 |
| 13 | 6 | 条件判定（偽） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4} | 2 | 2 |
| 14 | 10 | 追加 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4} | 2 | 2 |
| 15 | 11 | 代入 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4} | 2 | 3 |
| 16 | 5 | 条件判定（真） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4} | 2 | 3 |
| 17 | 6 | 条件判定（偽） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4} | 2 | 3 |
| 18 | 10 | 追加 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4, 5} | 2 | 3 |
| 19 | 11 | 代入 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4, 5} | 2 | 4 |
| 20 | 5 | 条件判定（偽） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4, 5} | 2 | 4 |
| 21 | 14 | 条件判定（真） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4, 5} | 2 | 4 |
| 22 | 15 | 追加 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4, 5, 6} | 2 | 4 |
| 23 | 16 | 代入 | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4, 5, 6} | 3 | 4 |
| 24 | 14 | 条件判定（偽） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4, 5, 6} | 3 | 4 |
| 25 | 18 | 条件判定（偽） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4, 5, 6} | 3 | 4 |
| 26 | 22 | 戻る（{2, 4, 4, 5, 6}） | {4, 6} | {2, 4, 5} | {2, 4, 4, 5, 6} | 3 | 4 |