Przejdź do treści

Anagramy

Istnieje wiele metod na sprawdzanie i tworzenie relacji pomiędzy wyrazami. W tym temacie zajmiemy się pojęciem anagramu, które może być znane szczególnie osobom przejawiającym zamiłowanie do różnego rodzaju krzyżówek i zagadek słownych. Zacznijmy od krótkiej definicji.

Definicja

Info

Dwa wyrazy nazywamy anagramami, jeżeli składają się dokładnie z takich samych znaków, ale ułożonych w innej kolejności.

Anagram — Wikipedia

Przykład

Wyrazy rży i ryż są anagramami. Podobnie wyrazy algorytm i logarytm.

Nie tylko wyrazy mogą być anagramami, ale także wyrażenia czy całe zdania.

Specyfikacja

Dane

  • \(n\) — liczba naturalna, długość tekstu.
  • \(tekst1[1..n]\) — ciąg \(n\) znaków, numerowanych od jedynki, składający się wyłącznie z małych liter alfabetu angielskiego.
  • \(tekst2[1..n]\) — ciąg \(n\) znaków, numerowanych od jedynki, składający się wyłącznie z małych liter alfabetu angielskiego.

Info

W ogólnym problemie moglibyśmy sprawdzać własność anagramu dla dowolnych ciągów znaków, w szczególności zawierających także wielkie litery alfabetu. Skupimy się jednak na uproszczonej wersji tego problemu, by przedstawić ideę rozwiązania, a technikalia zostawiamy osobom zainteresowanym.

Wynik

  • \(PRAWDA\) — jeżeli \(tekst1\) i \(tekst2\) są anagramami.
  • \(FAŁSZ\) — w przeciwnym przypadku.

Przykład

Dane

n := 8
tekst1 := "markotny"
tekst2 := "romantyk"

Wynik: PRAWDA

Rozwiązanie 1

Opis

Aby dwa wyrazy były anagramami, muszą składać się dokładnie z takich samych liter. Oznacza to także, że każda litera z pierwszego wyrazu musi pojawić się w drugim wyrazie dokładnie tyle samo razy i tak samo w drugą stronę. W związku z tym pierwsze rozwiązanie jest proste: policzmy, ile razy każda litera występuje w pierwszym wyrazie, następnie zróbmy to samo dla drugiego wyrazu i porównajmy wyniki. Jeżeli będą takie same, to dwa wyrazy są anagramami.

Jak jednak policzyć, ile razy dana litera występuje w wyrazie? Zauważmy, że nasze wyrazy składają się jedynie z małych liter alfabetu angielskiego. Oznacza to, że mamy dokładnie 26 znaków. Możemy więc przygotować tablicę przechowującą 26 liczników — po jednym dla każdej litery. Litery natomiast ponumerujemy od 1, startując od \(a\). Liczbę wystąpień litery \(a\) zapiszemy w pierwszym liczniku, liczbę wystąpień litery \(b\) zapiszemy w drugim liczniku itd.

Przykład

Przyjmijmy takie same dane jak we wcześniejszym przykładzie, tzn.:

n := 8
tekst1 := "markotny"
tekst2 := "romantyk"

Zaczynamy od policzenia tablic liczników dla pierwszego i drugiego wyrazu. Dla czytelności zapiszemy je w zmodyfikowanej formie, do każdego licznika dopisując odpowiadającą mu literę. Tak oto otrzymujemy tablice liczników odpowiednio dla pierwszego i drugiego wyrazu:

liczniki1 = [a:1, b:0, c:0, d:0, e:0, f:0, g:0, h:0, i:0, j:0, k:1, l:0, m:1, n:1, o:1, p:0, q:0, r:1, s:0, t:1, u:0, v:0, w:0, x:0, y:1, z:0]
liczniki2 = [a:1, b:0, c:0, d:0, e:0, f:0, g:0, h:0, i:0, j:0, k:1, l:0, m:1, n:1, o:1, p:0, q:0, r:1, s:0, t:1, u:0, v:0, w:0, x:0, y:1, z:0]

Gdy je porównamy zobaczymy, że są sobie równe. Oznacza to, że nasze wyrazy są anagramami.

Pseudokod

Spróbujmy teraz zapisać nasze rozwiązanie w bardziej formalny sposób. Zaprojektujemy funkcję TestujAnagramy, która będzie przyjmować trzy parametry, zgodnie ze specyfikacją.

Najpierw tworzymy dwie tablice liczników, po jednej dla każdego wyrazu. Początkowo wypełniamy je wartościami 0, gdyż jeszcze nie przystąpiliśmy do zliczania liter w wyrazach.

Gdy tablice są gotowe, możemy przejść do zliczania. Przechodzimy przez oba wyrazy znak po znaku i zwiększamy właściwe liczniki w odpowiadających wyrazom tablicach.

Ostatnim krokiem jest porównanie naszych liczników i zwrócenie odpowiedniego wyniku.

funkcja TestujAnagramy(n, tekst1, tekst2):
    1. liczniki1 := tablica [1..26] wypełniona wartościami 0
    2. liczniki2 := tablica [1..26] wypełniona wartościami 0
    3. Od i := 1 do n, wykonuj:
        4. indeks1 := numer znaku tekst1[i]
        5. liczniki1[indeks] := liczniki1[indeks] + 1
        6. indeks2 := numer znaku tekst2[i]
        7. liczniki2[indeks] := liczniki2[indeks] + 1
    8. Jeżeli liczniki1 = liczniki2, to:
        9. Zwróć PRAWDA
    10. w przeciwnym przypadku:
        11. Zwróć FAŁSZ

Złożoność

Najbardziej czasochłonną operacją w naszym algorytmie jest pętla przechodząca przez każdy znak obu wyrazów. Znaków mamy \(n\), więc nasza pętla wykona dokładnie \(n\) obrotów, co daje nam złożoność:

\(O(n)\) — liniowa

Rozwiązanie 2

Innym rozwiązaniem jest posortowanie obu wyrazów i porównanie ich.

Pseudokod

funkcja TestujAnagramy(n, tekst1, tekst2):
    1. Sortuj(tekst1)
    2. Sortuj(tekst2)
    3. Jeżeli tekst1 = tekst2, to:
        4. Zwróć PRAWDA
    5. w przeciwnym przypadku:
        6. Zwróć FAŁSZ

Schemat blokowy

%%{init: {"flowchart": {"curve": "linear"}, "theme": "neutral"} }%%
flowchart TD
    START(["TestujAnagramy(n, tekst1, tekst2)"]) --> K1["Sortuj(tekst1)\nSortuj(tekst2)"]
    K1 --> K3{tekst1 = tekst2}
    K3 -- PRAWDA --> K4[/Zwróć PRAWDA/]
    K3 -- FAŁSZ --> K6[/Zwróć FAŁSZ/]
    K4 --> STOP([STOP])
    K6 --> STOP

Złożoność

\(O(n)\) — liniowa, jeżeli wykorzystamy optymalny algorytm sortowania (np. sortowanie przez zliczanie).

\(O(n\log{n})\) — liniowo logarytmiczna, jeżeli użyjemy standardowej metody sortowania (np. sortowanie szybkie).

Implementacja

C++

Python