python 首尾相连的数据结构-编程知识

python 首尾相连的数据结构

背景：想找找有没有数据是循环到末尾之后，再从头开始循环的数据。印象中，列表循环和取模可以实现。

1. 使用 `itertools.cycle` 模拟循环

itertools.cycle 是 Python 内置模块 itertools 中的一个工具，它会对一个可迭代对象进行无限循环：

示例代码

输出

优点：不用手动实现循环逻辑，简单高效。
缺点：它是一个迭代器，只能通过 next() 一次取一个值，无法随机访问。

2. 使用取模操作实现循环

如果需要对固定大小的列表进行循环，可以结合索引和取模运算手动实现：

示例代码

输出

优点：可以随机访问任何索引位置。
缺点：需要手动维护索引。

3. 使用自定义类实现循环数据结构

如果需要更加灵活的功能（如增删元素、循环遍历等），可以实现一个自定义的数据结构：

示例代码

python

class CircularList: def __init__(self, data): self.data = data self.index = 0 def next(self): if not self.data: raise IndexError("空列表无法循环！") value = self.data[self.index] self.index = (self.index + 1) % len(self.data) # 取模实现循环 return value def add(self, value): """向列表中添加元素""" self.data.append(value) def remove(self, value): """移除指定元素""" self.data.remove(value) self.index %= len(self.data) # 确保索引合法 # 测试 clist = CircularList([1, 2, 3, 4]) for _ in range(10): print(clist.next()) # 循环输出数据

输出

优点：可以动态增删元素，同时支持循环操作。
缺点：需要额外实现功能逻辑。

4. 双向循环队列（使用 `collections.deque`）

如果需要支持双向遍历（即前进和后退），可以使用 collections.deque 来实现：

示例代码

python

from collections import deque class CircularDeque: def __init__(self, data): self.data = deque(data) def next(self): value = self.data.popleft() # 从左侧取值 self.data.append(value) # 把取出的值重新放到右侧 return value def prev(self): value = self.data.pop() # 从右侧取值 self.data.appendleft(value) # 把取出的值重新放到左侧 return value # 测试 cdeque = CircularDeque([1, 2, 3, 4]) for _ in range(4): # 向前循环 print("Next:", cdeque.next()) for _ in range(4): # 向后循环 print("Prev:", cdeque.prev())