Java | 配列を逆順に並べ替える方法

今回は Java の配列を使った「配列を逆順に並べ替える（反転）」を完全攻略します。読みやすく段階を追っていきますね。

まずゴールを簡単に

配列 {12, 24, 18, 31, 17} を {17, 31, 18, 24, 12} のように 順番を逆にする（左右を入れ替える）処理を実装します。
※目的は「配列の並びを反転すること」です。

基本アイデア

配列の「先頭」と「末尾」を入れ替える → 次に「先頭から2番目」と「末尾から2番目」を入れ替える → 中央まで繰り返す。
つまり左右から寄せていって入れ替えるだけ。

重要な概念（初心者がまず覚えるべき）

• 配列のインデックスは 0 から始まる（例：長さ 5 の配列なら最後のインデックスは 4）。
• 2つの要素を入れ替えるときは一時変数（temp）が必要（直接入れ替えると上書きされる）。
• 反転は インプレース（元の配列をそのまま反転） と 新しい配列を作って反転コピー（元は残す） の2パターンがある。

サンプルコード（最も基本・分かりやすい：インプレースで反転）

import java.util.Arrays;

class ReverseExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] src = {12, 24, 18, 31, 17};
        System.out.println("元: " + Arrays.toString(src));

        // f = front index（先頭）, l = last index（末尾）
        for (int f = 0, l = src.length - 1; f < l; f++, l--) {
            int temp = src[f];  // 先頭の値を退避
            src[f] = src[l];    // 末尾の値を先頭へコピー
            src[l] = temp;      // 退避しておいた先頭の値を末尾へコピー
        }

        System.out.println("反転後: " + Arrays.toString(src));
    }
}

import java.util.Arrays;

class ReverseExample {
    public static void main(String[] args) {
        int[] src = {12, 24, 18, 31, 17};
        System.out.println("元: " + Arrays.toString(src));

        // f = front index（先頭）, l = last index（末尾）
        for (int f = 0, l = src.length - 1; f < l; f++, l--) {
            int temp = src[f];  // 先頭の値を退避
            src[f] = src[l];    // 末尾の値を先頭へコピー
            src[l] = temp;      // 退避しておいた先頭の値を末尾へコピー
        }

        System.out.println("反転後: " + Arrays.toString(src));
    }
}

• 実行結果：
  • 元: [12, 24, 18, 31, 17]
  • 反転後: [17, 31, 18, 24, 12]

行ごとのやさしい説明（上のコード）

1. int[] src = { ... }：配列を作る。
2. src.length - 1：配列の最後のインデックス（長さが5なら 4）。
3. for (int f = 0, l = src.length - 1; f < l; f++, l--)：先頭を f、末尾を l として、f が l より小さい間だけループ。ループ内で f は右へ、l は左へ進む。
4. int temp = src[f];：f の値を一時的に保存（退避）。
5. src[f] = src[l];：l の値を f に入れる。
6. src[l] = temp;：退避しておいた f の値を l に入れる（これで入れ替え完了）。

図で理解（配列長 5 の場合）

初期: indexes → 0 1 2 3 4
値 → 12 24 18 31 17

1回目（f=0,l=4）入れ替え：

• swap src[0] と src[4]
  結果 → 17 24 18 31 12

2回目（f=1,l=3）入れ替え：

• swap src[1] と src[3]
  結果 → 17 31 18 24 12

終了（f=2,l=2）: 中央になったのでこれ以上交換しない（f < l が false）。

計算量（効率）

• 時間計算量：O(n/2) → 通常は O(n)。（配列の半分だけ交換するため）
• 空間計算量：O(1)。追加の配列を使わず、定数個の変数だけ使う。

別パターン：新しい配列を作って反転コピー（元は残す）

int[] src = {12, 24, 18, 31, 17};
int[] dst = new int[src.length];

for (int i = 0; i < src.length; i++) {
    dst[i] = src[src.length - 1 - i];
}
// dst は反転された配列、src は元のまま

int[] src = {12, 24, 18, 31, 17};
int[] dst = new int[src.length];

for (int i = 0; i < src.length; i++) {
    dst[i] = src[src.length - 1 - i];
}
// dst は反転された配列、src は元のまま

• 使いどころ：元の配列を保持したいとき（非破壊的）。

応用例：String[] を反転

同じロジックで String[] でも動きます。

String[] names = {"Alice","Bob","Carol","Dave"};
for (int f=0, l=names.length-1; f<l; f++, l--) {
    String t = names[f];
    names[f] = names[l];
    names[l] = t;
}

String[] names = {"Alice","Bob","Carol","Dave"};
for (int f=0, l=names.length-1; f<l; f++, l--) {
    String t = names[f];
    names[f] = names[l];
    names[l] = t;
}

よくあるミス（初心者が陥りやすい）

1. ループ条件を f <= l にしてしまう → 中央要素と自分自身を交換する（無害ですが不要）。ただし参照型であれば余計な操作になる。
2. temp を使わずに src[f] = src[l]; src[l] = src[f]; のように書いてしまう → 上書きされて元の値が失われる（バグ）。
3. インデックスの計算を間違える（src.length と src.length - 1 の混同）。
4. 範囲を部分的に反転したいときに境界を間違える（例：from と to をどう指定するか）。

部分だけを反転する（応用）

配列の一部 [from, to]（インデックス）だけ反転したいとき：

void reverseRange(int[] a, int from, int to) {
    for (int f = from, l = to; f < l; f++, l--) {
        int t = a[f];
        a[f] = a[l];
        a[l] = t;
    }
}

void reverseRange(int[] a, int from, int to) {
    for (int f = from, l = to; f < l; f++, l--) {
        int t = a[f];
        a[f] = a[l];
        a[l] = t;
    }
}

呼び出し例：reverseRange(arr, 1, 3); → インデックス 1〜3 が反転される。

練習問題 — 解答付き

問題1
int[] a = {1,2,3,4} をコードで反転するとどうなる？（手でシミュレート）

解答1
反転後 → {4,3,2,1}

問題2
String[] s = {"A","B","C"} に先ほどの in-place アルゴリズムを適用したら最終的にどうなる？

解答2
反転後 → {"C","B","A"}

問題3（少しチャレンジ）
長さ 6 の配列 {10,11,12,13,14,15} の from=1,to=4 の部分だけ反転したら最終的な配列は？

解答3
部分 [1..4]（11,12,13,14）を反転 → 14,13,12,11
最終配列 → {10,14,13,12,11,15}

まとめ（初心者が覚えるべき要点）

• 反転は左右から寄せて入れ替えるだけ。f と l を使う。
• スワップには一時変数 temp が必要。
• インプレース（破壊的）とコピーして作る（非破壊的）の2パターンがある。
• ループは for (f=0, l=n-1; f<l; f++, l--) が定番。
• 部分反転や型を変えた応用も簡単にできる。