再帰を使わずにリンクリスト内の要素を検索するPythonプログラム

リンクリスト（連結リスト）内の要素を、再帰処理を使わずに検索したい場合があります。そのためには、リンクリストに値を追加するメソッドや、要素を表示するメソッドが必要になります。

さらに、検索対象の要素がリスト内のどのインデックス（位置）にあるかを見つけるためのメソッドも実装します。

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):
        curr = self.head
        while curr is not None:
            print(curr.data)
            curr = curr.next

    def find_index_val(self, my_key):
        curr = self.head

        index_val = 0
        while curr:
            if curr.data == my_key:
                return index_val
            curr = curr.next
            index_val = index_val + 1
        return -1

my_instance = my_linked_list()
my_list = [67, 4, 78, 98, 32, 0, 11, 8]
for data in my_list:
    my_instance.add_value(data)
print('The linked list is : ')
my_instance.print_it()
print()

my_key = int(input('What value would you search for? '))
index_val = my_instance.find_index_val(my_key)
if index_val == -1:
    print(str(my_key) + ' was not found.')
else:
    print('Element was found at index ' + str(index_val) + '.')
n = int(input('How many elements would you wish to add ? '))
for i in range(n):
    data = int(input('Enter data : '))
    my_instance.add_value(data)
print('The linked list is : ')
my_instance.print_it()

実行結果

The linked list is :
67
4
78
98
32
0
11
8
What value would you search for? 11
Element was found at index 6.
How many elements would you wish to add ? 2
Enter data : 111
Enter data : 56
The linked list is :
67
4
78
98
32
0
11
8
111
56

コードの解説

• まず、ノードを表す「Node」クラスを作成します。このクラスはデータ本体（data）と次のノードへの参照（next）を持ちます。

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

• このクラスには「__init__」関数があり、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」というメソッドを定義し、リンクリストへデータを追加できるようにします。末尾ノードを追跡することで、追加のたびに先頭から走査する必要がなくなり、効率的に要素を追加できます。

• 「print_it」というメソッドを定義し、リンクリストの内容をコンソールに表示します。

• 「find_index_val」というメソッドを定義し、ユーザーが入力した要素のインデックスを検索します。該当する要素が見つかればそのインデックスを返し、見つからなければ -1 を返します。

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

• 初期データとしてリストを定義します。

• このリストを反復処理しながら、「add_value」メソッドを呼び出してデータを順番に追加していきます。

• 「print_it」メソッドを使って、リンクリストの内容をコンソールに表示します。

• ユーザーに対して、検索したい要素の入力を求めます。

• 入力された値をもとに「find_index_val」メソッドを呼び出し、検索結果をコンソールに出力します。

このように、再帰を使わずにwhileループによる走査だけでリンクリストの要素検索を実現できます。再帰呼び出しと比較してスタックオーバーフローの心配がなく、シンプルで読みやすい実装になるのが特徴です。