eRKa

Это стандартная задача геодезии по вхождению точки в полигон, решается косым умножением векторов.
По сути, перебираются все отрезки полигона и смотрится с какой стороны отрезка лежит точка. Считаешь количество всех случаев когда она лежит справа от отрезка (т.е. пересекает при повороте), отфильтровываешь все отрезки, которые лежат выше или ниже точки. Если кол-во справа четное или ноль, значит точка в полигон не входит, если нечетное, значит лежит внутри полигона.
Кодом решается в пять строк.

PS: нашел свой ответ двухгодичной давности)

Я не по части питона, но вот, ловите

a = [1, 2, 4, 4, 2, 2, 1, 4]
length = len(a)

i = 0
max = a[i]

while (i < length):
	if(a[i] > max):
		max = a[i]
	i += 1

counter = 0
i = 0
result = length

while (i < length):
	if(max == a[i]):
		counter = counter + 1
		if(i == (length - 1) or a[i+1] != max):
			if(counter < result):
				result = counter
				counter = 0
	i += 1

print(result)
input()

В данном случае точнее говорить "паттерны проектирования", потому что просто патерн может быть чего угодно, это просто шаблон.
Паттерн проектирования дает шаблон решения часто встречаемых однотипных задач, он может быть абстрактым и больше как рекомендация, он не дает точных указаний и порядок действий.

Паттерн от алгоритма отличается так же, как проект дома от пошагового процесса его постройки.

Если это двумерный массив, где каждый пиксель имеет координаты, то почему бы не взять из каждой строки индексы первого черного и последнего черного.

На C# это выглядело бы так

var arr = new bool[100][];
var contour = new List<List<int>>();

for (var y = 0; y < 100; y++)
{
	var firstX = Array.IndexOf(arr[y], true);
	var lastX = Array.LastIndexOf(arr[y], true);

	if(firstX != -1)
		 contour.Add(new List<int> { firstX, y });

	if (lastX != -1)
		 contour.Add(new List<int> { lastX, y });
 }

Если хотят учесть такие случаи, обычно используют очереди, готовые или самописные. Прежде чем отдать на сервер, документ в очередь, есть конект - очередь двигается, нет - очередь растет. Не в курсе предметной области, но если важен порядок нумерации, то может стоит нумерацию перенести на сервер? Сервер получил и сам пронумеровал исходя из каких то метаданных, которые придут с документом.