Python Programming
CONTENTS
新・お気楽 Python プログラミング入門
- 2024/07/11 スタイルシート (CSS) を修正
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第 1 回 データ型と制御構造
第 2 回 関数とファイル入出力
第 3 回 再帰定義と高階関数
第 4 回 正規表現とジェネレータ
第 5 回 オブジェクト指向の基礎知識
Algorithms with Python (ver 3.0)
はじめに
Algorithms with Python は、いろいろなアルゴリズムやデータ構造を Python で実装してみようというページです。「アルゴリズムとデータ構造」に関する M.Hiroi の覚え書にすぎませんが、よろしければお付き合いくださいませ。
CONTENTS
●初級編
- 2022/09/03 再帰定義
フィボナッチ関数、累乗、ハノイの塔、組み合わせ、たらいまわし関数、メモ化関数、遅延評価
- 2022/09/03 連結リストとキュー
連結リスト、循環リスト、双方向リスト、ディーキュー (deque)、リングバッファ
- 2022/09/03 二分木とヒープ
二分木、探索、挿入、削除、巡回、ヒープ、ヒープの構築、優先度つき待ち行列
- 2022/09/03 ハッシュ法
ハッシュ法の仕組み、チェイン法、オープンアドレス法、線形走査法、二重ハッシュ法
- 2022/09/03 集合、グラフ、経路の探索
集合、集合の演算、追記: 直積集合、グラフ、隣接行列、隣接リスト、深さ優先探索、幅優先探索、反復深化
- 2022/09/03 整列 [1]
ソートの安定性、バブルソート、挿入ソート、選択ソート、シェーカーソート、シェルソート、コムソート、クイックソート、クイックソートの改良、median-of-9
- 2022/09/03 整列 [2]
ヒープソート、マージソート、マージソートの改良、基数ソート、分布数えソート、直接基数法、基数交換法
- 2022/09/03 整列 [3]
連結リストのクイックソートとマージソート、文字列のソート、マルチキークイックソート、MSD radix sort
- 2022/09/03 文字列の探索
力任せの探索、Boyer - Moore 法 (BM 法)、Horspool のアルゴリズム (BMH 法)、Sunday のアルゴリズム (quick search)
●中級編
- 2022/09/03 乱数
線形合同法、線形合同法の欠点、線形合同法の改良、実数の乱数、モンテカルロ法、M 系列乱数、M 系列の特徴、M 系列の生成、GFSR 法、乱数の生成、線形合同法との比較
- 2022/09/03 乱数 [2]
lagged fibonacci 法、乱数の生成、lagged fibonacci 法の評価、乱数とクイックソート、スキップリスト (Skip List)、データの探索、挿入、削除、スキップリストの評価
- 2022/09/10 欲張り法
欲張り法、最短経路の探索、ダイクストラのアルゴリズム、騎士の巡歴、バックトラックによる解法、欲張り法による解法、騎士の周遊、周遊コースへの変換
- 2022/09/10 欲張り法 [2]
コスト最小のグラフ、プリムのアルゴリズム、クラスカルのアルゴリズム、補足
- 2022/09/10 動的計画法
組み合わせの数、動的計画法による高速化、動的計画法とメモ化、整数の分割、ナップザックの問題、プログラムの作成、実行結果
- 2022/09/10 幅優先探索と反復深化
パズル (8 パズル) の説明、幅優先探索による解法、双方向探索、最長手数の求め方、反復深化による解法、下限値枝刈り法
- 2022/09/10 Union-Find
Union-Find とは？、ナイーブな実装方法、木による Union-Find の実装、プログラムの作成、実行結果、経路の圧縮、プログラムの作成 (2)、実行結果 (2)、2 つの方法を組み合わせる、頂点の連結判定、深さ優先探索による解法、Union-Find による解法
- 2022/10/15 部分和問題
べき集合、ナイーブな解法、深さ優先探索＋枝刈り、動的計画法、プログラムの改良、簡単なテスト、擬似完全数と不思議数
●木構造
- 2022/09/03 トライとパトリシア
トライ、パトリシア、探索、挿入、削除、巡回、共通接頭辞 (common prefix)
- 2022/09/03 Ternary Search Tree
Ternary Search Tree、探索、挿入、削除、巡回、共通接頭辞 (common prefix)、パトリシアへの応用
- 2022/09/03 AVL 木 [1]
二分木の回転操作、AVL 木、データの挿入、平衡度の修正、１重回転、２重回転
- 2022/09/03 AVL 木 [2]
データの削除、AVLtree クラスの作成、AVL 木の評価、Appendix (木の高さによる実装)
- 2022/09/03 2-3 木 [1]
2-3 木、データの探索、データの挿入
- 2022/09/03 2-3 木 [2]
データの削除、Tree23 クラスの作成、2-3 木の評価
- 2022/09/03 赤黒木 [1]
赤黒木、赤黒木の条件、データの挿入、プログラムの作成、木の回転操作と色の塗り替え、データの挿入処理、バランスの修正処理、データ挿入のテスト
- 2022/09/03 赤黒木 [2]
データの削除、バランスの修正、プログラムの作成、バランスの修正処理、データ削除のテスト、RBtree クラスの作成、赤黒木の評価
- 2022/09/03 Treap
Treap、データの挿入、データの削除、Treap クラスの作成、Treap の評価
- 2022/09/10 スプレー木
スプレー木、Spaly 操作、データの探索、挿入、削除、Top-Down Splay、スプレー木の評価
- 2022/09/10 AA 木
AA 木とは？、木のレベル、データの挿入、AA 木のプログラム、データの挿入処理、データ挿入のテスト、データの削除、葉または子を一つ持つ節の場合、子を二つ持つ節の場合、子を三つ持つ節の場合、データ削除のプログラム、データ削除のテスト、AAtree クラスの作成、AA 木の評価
- 2022/09/10 赤黒木 [3]
2-3 木をベースにした赤黒木の条件、Left-Leaning Red Black Tree (LLRB 木) の条件、データの挿入、データ挿入のテスト、データの削除、バランスの修正、データ削除のプログラム、左部分木の修正、右部分木の修正、データ削除のテスト、LLRB23tree クラスの作成、LLRB 木の評価
- 2022/09/10 赤黒木 [4]
2-3 木をベースにした赤黒木、データの挿入、データ挿入のテスト、データ削除のテスト、RB23tree クラスの作成、RB23tree の評価
- 2022/09/10 赤黒木 [5]
2-3-4 木をベースにした LLRB 木、子を 4 つ持つ節の表し方、データの挿入、データ挿入のテスト、データの削除、データ削除のプログラム、データ削除のテスト、LLRBtree クラスの作成、LLRBtree の評価、Appendix 黒高さを使った実装
●探索アルゴリズム
- 2022/11/26 ミニマックス法
ゲームの木、ミニマックス法、ゲーム「カラハ (Kalah)」の説明、プログラムの作成、Board のメソッド、ゲーム木の探索、KALAH の処理、ミニマックス法のプログラム、ゲームの進行、実行結果
- 2022/11/26 アルファベータ法
アルファベータ法、アルファベータ法のプログラム、実行結果
- 2022/11/26 ネガマックス法とネガスカウト法
ネガマックス法、ネガアルファ法、ネガアルファ法の改良、プログラムの作成、実行結果 (1)、null window search、ネガスカウト法、プログラムの作成、実行結果 (2)
- 2022/11/26 置換表と MTD(f) 法
ネガマックス法と置換表、実行結果 (1)、アルファベータ法と置換表、実行結果 (2)、ネガスカウト法と置換表、実行結果 (3)、MTD(f) 法、実行結果 (4)
- 2022/09/10 ヒューリスティック探索
山登り法、最良優先探索、A* (A star) アルゴリズム、双方向の A* (A star) アルゴリズム
- 2022/09/10 ヒープ [2]
Euclidean Minimum Spanning Tree、プログラムの作成、実行結果、プリムのアルゴリズムの改良、実行結果 (2)、キー値の減算処理、簡単なテスト、プリムのアルゴリズムの改良 (2)、実行結果 (3)
- 2022/09/17 ヒープ [3]
最短経路の探索、隣接行列の作成、プログラムの作成、ダイクストラのアルゴリズムの改良、実行結果、A* アルゴリズムによる探索、実行結果 (2)
- 2022/09/17 Algorithm X
敷き詰め問題、Exact Cover Problem、プログラムの作成 (1)、実行結果 (1)、Algorithm X の基本、連想リストによる Algorithm X の実装、プログラムの作成 (2)、実行結果 (2)
- 2022/09/17 Dancing Links
Dancing Links とは？、Dancing Links の操作方法、データ構造の定義、Dancing Linsk の生成、行と列の削除、行と列の復元、Dancing Links による Algorithm X の実装、実行結果
●データ圧縮 (前編)
- 2022/09/17 連長圧縮
ランレングスとは？、ランレングスの開始記号と PackBits、ランレングスの実装、Switched Run Length Encoding、Zero Length Encoding
- 2022/09/17 整数の符号化
符号の種類 (FF 符号、FV 符号、接頭符号、符号木)、α符号、γ符号、δ符号、CBT 符号、ゴロム・ライス符号、ビット入出力処理、ランレングスへの応用
- 2022/09/17 シャノン・ファノ符号とハフマン符号
無記憶情報源モデルとエントロピー、シャノン・ファノ符号、符号木の作成、ハフマン符号、ハフマン木の作成、符号木の取り扱い、符号化のプログラム、復号のプログラム、ハフマン符号のプログラム
- 2022/09/17 LZ77 符号
LZ 符号の基礎知識、LZSS 符号、符号化、復号、スライド窓の構造、最長一致系列の探索、LZSS 符号のプログラム
- 2022/09/17 LZB 符号と LZH 符号
LZSS 符号の弱点、LZB 符号、長さの符号化、距離の符号化、LZH 符号、LZH 符号の処理概要、LZSS 符号の処理、ハフマン符号の処理
- 2022/09/17 LZ78 符号
LZ78 符号、LZW 符号、トライと辞書の対応、符号化、復号、復号の注意点、辞書の操作関数、符号化のプログラム、復号のプログラム、LZW 符号の弱点、CBT 符号による改良
- 2022/09/17 LZT 符号
LZT 符号、ハッシュ法によるトライの実装、キューの作成、辞書の作成、符号化のプログラム、復号のプログラム、LZT 符号とハフマン符号の組み合わせ
●データ圧縮 (中編)
- 2022/09/23 レンジコーダ [1]
算術符号の基本的な考え方、算術符号の符号化、算術符号の復号、算術符号の問題点、レンジコーダの基本的な考え方、レンジコーダの符号化、レンジコーダの復号、レンジコーダの実装、符号化のプログラム、桁上がりの処理、レンジコーダによる符号化、復号のプログラム、レンジコーダによる復号、評価結果
- 2022/09/23 レンジコーダ [2]
桁上がりのないレンジコーダ、プログラムの作成、符号化のプログラム、復号のプログラム、評価結果、適応型レンジコーダ、出現頻度表の初期化と更新、適応型レンジコーダの符号化、適応型レンジコーダの復号、評価結果
- 2022/09/23 レンジコーダ [3]
適応型レンジコーダの高速化、評価結果、二分木を使った高速化、プログラムの作成、評価結果、Binary Indexed Tree、累積度数の求め方、出現頻度の求め方、出現頻度の更新、出現頻度表の初期化と更新、記号の復号、評価結果
- 2022/09/23 有限文脈モデル
マルコフ情報源モデル、有限文脈モデル、プログラムの作成、評価結果、適応型レンジコーダの改良、有限文脈モデルとエスケープ記号、エスケープ確率の計算方法、プログラムの作成、評価結果
- 2022/09/23 バイナリレンジコーダ [1]
バイナリレンジコーダと数値の対応、αモデル、バイナリモデル、バイナリレンジコーダのプログラム、バイナリモデルの作成、評価結果、補足、αモデルの作成、γモデルの作成
- 2022/09/23 バイナリレンジコーダ [2]
バイナリレンジコーダによる LZSS 符号の改良、評価結果、order-1 のプログラム、評価結果、バイナリレンジコーダによる LZT 符号の改良、評価結果
- 2022/09/23 バイナリレンジコーダ [3], スプレー符号
混合法によるバイナリレンジコーダの改良、プログラムの作成、評価結果１、評価結果２、スプレー符号、符号木のスプレー操作、プログラムの作成、スプレイ操作、符号化、復号、ファイルの符号化と複合、評価結果、有限文脈モデル、評価結果
●データ圧縮 (後編)
- 2022/10/01 ブロックソート
ブロックソートの符号化、ブロックソートの復号、ブロックソートのプログラム、MTF (Move To Front) 法、MTF 法のプログラム、MTF 法の改良、2 番目に移動する方法、MTF-1 の説明、MTF-1 のプログラム、さらなる改良、MTF-2 のプログラム、評価結果
- 2022/10/01 ブロックソート [2]
ブロックソートとランレングス (Zero Length Encoding)、プログラムの作成、評価結果、情報源モデルの改良、structured model、プログラムの作成、評価結果、0-1-2 coding、プログラムの作成、評価結果、混合法、プログラムの作成、評価結果
- 2022/10/01 ブロックソート [3]
γモデルとバイナリモデル、評価結果、バイナリレンジコーダによる 0-1-2 coding の実装、評価結果、連長をγモデルで符号化、プログラムの作成、評価結果
- 2022/10/02 Prediction by Partial Matching (PPM)
PPM の基礎知識、エスケープ確率の計算方法、符号化のアルゴリズム、update exclusion、exclusion、出現頻度表と exclusion の処理、トライの作成、符号化のプログラム、復号のプログラム、評価結果
- 2022/10/02 Prediction by Partial Matching (PPM) [2]
Method D、記号の増分値の変更、LRU スキーム、プログラムの作成、評価結果
●接尾辞配列と接尾辞木
●巡回セールスマン問題
- 2022/10/08 巡回セールスマン問題 [1]
巡回セールスマン問題 (TSP) とは？、TSP を総当りで解く、データの入力、円順列とじゅず順列、深さ優先探索で解く、実行結果、TSP を欲張り法で解く、実行結果 (2)、クラスカルのアルゴリズムの変形版で解く、実行結果 (3)
- 2022/10/08 巡回セールスマン問題 [2]
分割統治法とは？、分割の方法、プログラムの作成、分割のテスト、統合の方法、プログラムの作成 (2)、実行結果、Appendix: 選択
- 2022/10/08 巡回セールスマン問題 [3]
局所探索法とは？、2-opt 法、2-opt 法のプログラム、実行結果 (1)、or-opt 法、or-opt 法のプログラム、実行結果 (2)、2-opt 法と or-opt 法の組み合わせ、実行結果 (3)
- 2022/10/08 巡回セールスマン問題 [4]
動的計画法による解法、メモ化関数による実装、実行結果 (1)、繰り返しによる実装、実行結果 (2)、巡回路を求める、実行結果 (3)、簡単な下限値枝刈り法による解法、実行結果 (4)
●初等整数論
- 2023/10/07 素数
合同式、フェルマーの小定理、べき剰余、エラトステネスの篩、区間篩、素数の判定、フェルマーテスト、偽素数、ミラーラビン素数判定法、メルセンヌ素数、リュカ-レーマー・テスト、双子素数
- 2023/10/15 素因数分解 (prime factorization)
試し割り法、wheel factorization、ポラードのロー法、プログラムの作成、実行例、ロー法の高速化、乱数列の計算を工夫する (1)、乱数列の計算を工夫する (2)、ブレントの変形版、ロー法による素因数分解の実装、p-1 法、p-1 法のプログラム、ロー法と p-1 法を使った素因数分解、実行例
- 2023/11/03 約数とオイラーのトーシェント関数
約数の個数、約数の合計値、約数を求める、約数関数、完全数、過剰数と不足数、友愛数、友愛数の高速化、オイラーのトーシェント関数、メビウス関数、メビウス関数の性質、メビウスの反転公式
- 2023/11/03 拡張ユークリッドの互除法
不定方程式と拡張ユークリッドの互除法、鶴亀算、水差し問題、中国の剰余定理、中国剰余定理の一般化、互いに素でない場合、有限体、拡大体、合同式の徐算
- 2023/12/01 位数と原始根
位数と原始根、ウィルソンの定理、プログラムの作成、プログラムの高速化、原始根を求める、平方剰余、ルジャンドル記号とオイラーの基準、平方剰余の相互法則、合同式 x2 ≡ a (mod n) の解き方、ヤコビ記号、ヤコビ記号の性質、ヤコビ記号の計算
- 2024/03/29 分数
分数の生成、分数の計算、分数の変換、小町分数、小町分数 (2)、単位分数の和、連分数、有理数の連分数展開、プログラムの作成、無理数の連分数展開、実数の連分数展開、平方根の連分数展開、無理数の有理数近似、ペル方程式、循環小数、分数を循環小数に変換、循環小数を分数に変換
●番外編
- 2022/10/08 統計学の基礎知識 [1]
度数分布表、平均値と標準偏差、確率変数と確率分布、離散型の確率分布、二項分布、連続型の確率分布、正規分布、確率分布の平均値と分散、連続型確率分布の平均値と分散、母集団と標本、無作為抽出のプログラム、信頼区間、母集団が正規分布の場合、母比率の推定
- 2022/10/08 統計学の基礎知識 [2]
検定の基本的な考え方、適合度の検定、独立性の検定、母集団の平均値の検定、分散が未知の場合、平均値の差の検定、分散が未知の場合、対をなすデータの差の検定、母比率の検定、母比率の差の検定
- 2022/10/08 統計学の基礎知識 [3]
相関図、相関係数、順位相関係数、無相関検定、擬似乱数の検定、回帰、時系列データ、移動平均法
- 2022/10/08 擬似乱数の検定
擬似乱数の性質、等確率性の検定、無規則性の検定 (系列相関係数による検定、分割表による検定)、Sum Test
- 2022/10/08 擬似乱数の検定 [2]
BitStream クラスの作成、等確率性の検定 (The Monobit Test, The Poker Test)、無規則性の検定 (The Runs Test, 組み合わせテスト)
参考文献
- A.V.Aho, John E. Hopcroft, Jeffrey D. Ulman, 『データ構造とアルゴリズム』, 培風館, 1987
- 奥村晴彦, 『Ｃ言語による最新アルゴリズム事典』, 技術評論社, 1991
- 近藤嘉雪, 『Ｃプログラマのためのアルゴリズムとデータ構造』, ソフトバンク, 1998
新・お気楽 Python/Tkinter 入門
CONTENTS
- 2023/01/03 新版 (Python3) に改訂
権利・免責事項など
新・お気楽 Python プログラミング入門, 新・お気楽 Python/Tkinter 入門, Algorithms with Python (ver 3.0) の著作権は筆者「広井誠 (Makoto Hiroi)」が保持します。無断使用や無断転載は禁止いたします。
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