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配列 (Arrays)

2025-08-17

配列についての学習ノート

配列って最初は「ただの箱の並び」だと思ってたけど、実はめちゃくちゃ重要な概念だった。

📚 配列の詳細ページ

配列について深く学ぶために、以下のページに分けてまとめました：

  1. 配列とRAM - メモリの仕組み

    • なぜ配列が高速なのか、メモリレベルで理解する
    • 連続メモリの重要性
    • アドレス計算の仕組み

  2. 静的配列 (Static Arrays)

    • サイズ固定の配列の実装
    • 基本操作（挿入、削除、アクセス）
    • 時間計算量の詳細

  3. 動的配列 (Dynamic Arrays)

    • 自動リサイズの仕組み
    • 償却時間計算量の理解
    • PythonやJavaScriptの配列の裏側

  4. スタック (Stacks)

    • LIFO構造の活用
    • 括弧チェック、Undo機能の実装
    • 関数呼び出しスタックの理解

最初に躓いたこと

インデックスは0から始まる

const arr = [10, 20, 30];
// arr[0] = 10  ← 最初これが違和感あった
// arr[1] = 20
// arr[2] = 30
// arr[3] = undefined ← よくやったミス

最初の頃、配列の長さが5なのに arr[5] にアクセスしようとしてundefinedが返ってきて「？？？」ってなった。

配列の基本操作で学んだこと

要素の追加・削除

// 末尾に追加 - O(1) 速い！
arr.push(40);  

// 先頭に追加 - O(n) 遅い...
arr.unshift(5);  // 全要素を右にずらす必要がある

// なるほど、だから配列の先頭操作は避けるべきなのか

実際にやってしまった失敗

// ダメな例：配列を走査しながら要素を削除
const nums = [1, 2, 3, 4, 5];
for (let i = 0; i < nums.length; i++) {
    if (nums[i] % 2 === 0) {
        nums.splice(i, 1);  // インデックスがずれる！
    }
}
// 結果：[1, 3, 5] にならず、[1, 3, 4, 5] になる

// 良い例：後ろから走査
for (let i = nums.length - 1; i >= 0; i--) {
    if (nums[i] % 2 === 0) {
        nums.splice(i, 1);  
    }
}

二次元配列で混乱した話

// 最初はこう書いてた（間違い）
const matrix = new Array(3).fill(new Array(3).fill(0));
matrix[0][0] = 1;
console.log(matrix[1][0]); // 1 !? なんで？

// 理由：同じ配列の参照をコピーしてた

// 正しい方法
const matrix = Array.from({length: 3}, () => new Array(3).fill(0));

配列のメモリについて理解したこと

配列がなぜ高速なのか：

メモリのイメージ：
[10][20][30][40][50]  ← 連続している
 ↑
arr[0]のアドレスがわかれば、arr[3]は3つ先

実践で使えるテクニック

配列の初期化

// 長さ10、全て0の配列
const zeros = new Array(10).fill(0);

// 1から10までの配列
const nums = Array.from({length: 10}, (_, i) => i + 1);

// これ覚えてから初期化が楽になった

Two Pointers テクニック

// 配列を反転
function reverse(arr) {
    let left = 0;
    let right = arr.length - 1;
    
    while (left < right) {
        [arr[left], arr[right]] = [arr[right], arr[left]];
        left++;
        right--;
    }
}

面接で聞かれた配列の問題

  1. 配列内の重複を削除 → Setを使えば簡単だけど、in-placeでやるのは意外と難しい
  2. 配列を右にk個回転 → 3回反転で解ける（最初は思いつかなかった）
  3. 部分配列の最大和 → Kadane’s Algorithm（DPの入門）

まとめ：配列について今思うこと

次は連結リストについてまとめる予定

Tags: 配列 基礎