Pythonでn個のノードを持つ双方向リンクリストを作成し、逆順に表示するプログラム

双方向リンクリスト（二重連結リスト）を作成し、その要素を逆順に表示したい場合、まず「Node」クラスを定義する必要があります。このクラスには3つの属性を持たせます。ノードに格納するデータ、リスト内の次のノードへの参照（next）、そして前のノードへの参照（previous）です。

次に、初期化用のコンストラクタを持つもう1つのクラスを作成します。このクラスの内部では、リストの先頭を表すheadを「None」に初期化します。

さらに、ユーザー側で複数のメソッドを定義します。具体的には、リンクリストへノードを追加するメソッド、ノードの並びを反転させるメソッド、そしてリンクリストのノードを表示するメソッドです。

以下に実装例を示します。

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 reverse_list:
    def __init__(self):
        self.head = None
        self.tail = None

    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

    def reverse_vals(self):
        curr = self.head
        while(curr != None):
            temp = curr.next
            curr.next = curr.previous
            curr.previous = temp
            curr = curr.previous
        temp = self.head
        self.head = self.tail
        self.tail = temp

    def print_it(self):
        curr = self.head
        if (self.head == None):
            print("リストは空です")
            return
        print("ノードの内容:")
        while curr != None:
            print(curr.data)
            curr = curr.next

my_instance = reverse_list()
print("要素をリストに追加しています")
my_instance.add_data(10)
my_instance.add_data(14)
my_instance.add_data(24)
my_instance.add_data(17)
my_instance.add_data(22)
my_instance.print_it()
print("双方向リンクリストを反転した後のノード:")
my_instance.reverse_vals()
my_instance.print_it()

出力

要素をリストに追加しています
ノードの内容:
10
14
24
17
22
双方向リンクリストを反転した後のノード:
ノードの内容:
22
17
24
14
10

解説

• まず「Node」クラスを作成します。各ノードはデータ、前のノードへの参照、次のノードへの参照という3つの属性を持ちます。
• 必要な属性を持つ別のクラス「reverse_list」を作成します。
• 「add_data」メソッドを定義し、双方向リンクリストの末尾にデータを追加できるようにします。リストが空の場合は新ノードがhead兼tailとなり、それ以外の場合は既存のtailの後ろに接続されます。
• 「reverse_vals」メソッドを定義し、双方向リンクリストのノードの順序を反転させます。このメソッドはリストを先頭から走査しながら、各ノードのnextとpreviousの参照を入れ替えていくことで反転を実現しています。最後にheadとtailを入れ替えれば完成です。
• 「print_it」メソッドを定義し、リンクリストのノードを先頭から順番に表示します。リストが空の場合はその旨を通知して処理を終了します。
• 「__init__」メソッドでは、headとtailをNoneに初期化します。
• 「reverse_list」クラスのインスタンスを作成し、add_dataメソッドで複数の要素を追加した後、print_itメソッドで元の順序を確認します。
• 続いて「reverse_vals」メソッドを呼び出し、リンクリスト全体を反転させます。
• 最後に再度「print_it」メソッドを使用して、反転された結果をコンソールに表示します。