Pythonで双方向連結リストを指定したNノード分回転させる方法

双方向連結リスト（doubly linked list）を特定のノード数だけ回転させたい場合、まず「Node」クラスを作成する必要があります。このクラスには、ノードが保持するデータ、次のノードへの参照、前のノードへの参照という3つの属性を持たせます。

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, my_data):
        self.previous = None
        self.data = my_data
        self.next = None

class double_list:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.tail = None
        self.size = 0

    def add_data(self, my_data):
        new_node = Node(my_data)
        if(self.head == None):
            self.head = self.tail = new_node
            self.head.previous = None
            self.tail.next = None
        else:
            self.tail.next = new_node
            new_node.previous = self.tail
            self.tail = new_node
            self.tail.next = None
        self.size = self.size + 1

    def print_it(self):
        curr = self.head
        if(self.head == None):
            print("リストは空です")
            return
        print("双方向連結リストのノード:")
        while curr != None:
            print(curr.data)
            curr = curr.next

    def rotate_list(self, num):
        curr = self.head
        if(num == 0 or num >= self.size):
            return
        else:
            for i in range(1, num):
                curr = curr.next
            self.tail.next = self.head
            self.head = curr.next
            self.head.previous = None
            self.tail = curr
            self.tail.next = None

my_instance = double_list()
print("要素を双方向連結リストに追加します")
my_instance.add_data(10)
my_instance.add_data(24)
my_instance.add_data(54)
my_instance.add_data(77)
my_instance.add_data(24)
my_instance.add_data(0)
my_instance.print_it()
print("回転後のリストの要素:")
my_instance.rotate_list(4)
my_instance.print_it()

実行結果

要素を双方向連結リストに追加します
双方向連結リストのノード:
10
24
54
77
24
0
回転後のリストの要素:
双方向連結リストのノード:
24
0
10
24
54
77

解説

• まず、データ・前ノードへの参照・次ノードへの参照を持つ「Node」クラスを作成します。
• 続いて、head（先頭）・tail（末尾）・size（要素数）といった必要な属性を持つ「double_list」クラスを作成します。
• 「add_data」メソッドは、リストの末尾に新しいノードを追加するためのメソッドです。
• 「rotate_list」メソッドは、指定した位置のノードを基準（ピボット）としてリストを回転させ、各要素の位置を移動させます。
• 「print_it」メソッドは、連結リストの内容をコンソールに表示するためのメソッドです。
• 「double_list」クラスのインスタンスを生成し、「add_data」メソッドを呼び出して6つの要素を追加します。
• 「rotate_list(4)」を呼び出すと、先頭から数えて4番目のノードが新しい末尾となり、その次のノードが新しい先頭になります。これにより、リスト全体が左方向に回転します。
• 回転後のリストの状態は、「print_it」メソッドを使ってコンソールに出力して確認できます。

なお、rotate_list メソッドでは、回転数が0の場合やリストの要素数以上の場合は処理を行わずそのまま返るようになっている点にも注目してください。これにより、無効な入力に対しても安全に動作します。