再帰を使って連結リストのすべてのノードを表示するPythonプログラム

連結リスト（リンクリスト）の要素やノードを再帰を使って表示したい場合があります。そのためには、連結リストに値を追加するメソッド、要素を出力するメソッド、そして再帰的に自分自身を呼び出して値を順番に表示するヘルパーメソッドが必要になります。

以下に具体的な実装例を示します。

サンプルコード

class Node:
    def __init__(self, data):
        self.data = data
        self.next = None

class my_linked_list:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.last_node = None

    def add_value(self, my_data):
        if self.last_node is None:
            self.head = Node(my_data)
            self.last_node = self.head
        else:
            self.last_node.next = Node(my_data)
            self.last_node = self.last_node.next

    def print_it(self):
        self.helper_print(self.head)

    def helper_print(self, curr):
        if curr is None:
            return

        print(curr.data)
        self.helper_print(curr.next)

my_instance = my_linked_list()
n = int(input('How many elements you wish to add ? '))
for i in range(n):
    data = int(input('Enter a data item : '))
    my_instance.add_value(data)

print('The linked list: ')
my_instance.print_it()

実行結果

How many elements you wish to add ? 4
Enter a data item : 34
Enter a data item : 67
Enter a data item : 12
Enter a data item : 89
The linked list:
34
67
12
89

コードの解説

• まず「Node」クラスを作成します。このクラスはデータ本体と、次のノードへの参照を保持します。

• 次に、必要な属性を持つ「my_linked_list」クラスを作成します。

• 「__init__」関数では、先頭ノード（head）と末尾ノード（last_node）を「None」で初期化します。

• 「add_value」メソッドは、連結リストに新しいデータを追加するために定義されています。リストが空の場合はheadに設定し、すでに要素が存在する場合は末尾に追加します。

• 「print_it」メソッドは、ヘルパーメソッドを呼び出して連結リストのデータをコンソールに表示します。

• 「helper_print」メソッドは、現在のノードのデータを表示した後、次のノードを引数として自分自身を再帰的に呼び出します。

• このヘルパー関数が別途定義されているのは、再帰処理を実現するためです。

• 「my_linked_list」クラスのインスタンス（オブジェクト）を作成します。

• ユーザーから、連結リストに追加する要素数の入力を受け取ります。

• 入力された回数だけループを繰り返し、各データ項目をadd_valueメソッドで追加していきます。

• 最後に「print_it」メソッドを使って、連結リスト全体をコンソールに表示します。

補足：再帰の深さに注意

Pythonには再帰呼び出しの最大深度制限（デフォルトで約1000回）があるため、非常に長い連結リストを扱う場合は注意が必要です。sys.setrecursionlimit()で上限を変更するか、規模が大きいケースではwhileループなど反復処理による実装を検討するとよいでしょう。