利用迭代器实现单链表的遍历

轻婷吖_2813

轻婷吖_2813

2026-06-15

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原创

单链表可通过实现__iter__和__next__方法支持Python迭代协议;需定义独立迭代器类封装遍历逻辑,使链表支持for循环、next()调用、解包及内置函数如list()和sum(),且不修改原结构。

利用迭代器实现单链表的遍历

单链表本身不自带迭代器,但可以手动实现一个迭代器类,使其支持 for 循环、next() 调用等 Python 迭代协议(即实现 __iter__ 和 __next__ 方法)。

定义单链表节点和链表结构

先构建基础的单链表,便于后续为其添加迭代能力:

class ListNode:
    def __init__(self, val=0, next=None):
        self.val = val
        self.next = next
<p>class LinkedList:
def <strong>init</strong>(self):
self.head = None</p><pre class="brush:php;toolbar:false;">def append(self, val):
    new_node = ListNode(val)
    if not self.head:
        self.head = new_node
    else:
        cur = self.head
        while cur.next:
            cur = cur.next
        cur.next = new_node

为链表实现可迭代接口

在 LinkedList 类中添加 __iter__ 方法,返回一个迭代器对象。推荐将迭代器逻辑封装为独立类,更清晰且支持多次遍历:

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class LinkedListIterator:
    def __init__(self, head):
        self.current = head
<pre class="brush:php;toolbar:false;">def __iter__(self):
    return self

def __next__(self):
    if self.current is None:
        raise StopIteration
    value = self.current.val
    self.current = self.current.next
    return value

在 LinkedList 类中添加:

def __iter__(self):
    return LinkedListIterator(self.head)

  • 每次调用 iter(linked_list) 都会创建新迭代器,因此可重复遍历
  • 迭代器状态保存在 self.current 中,不污染原链表
  • 符合 Python 迭代器协议,能直接用于 for x in linked_list:

实际使用示例

构造链表并遍历:

ll = LinkedList()
ll.append(1)
ll.append(2)
ll.append(3)
<p>for val in ll:
print(val)  # 输出:1 2 3</p><h1>也可手动控制:</h1><p>it = iter(ll)
print(next(it))  # 1
print(next(it))  # 2
print(next(it))  # 3
print(next(it))  # StopIteration 异常
</p>
  • 支持解包:a, b, c = ll(需元素个数匹配)
  • 兼容内置函数:list(ll) → [1, 2, 3],sum(ll) → 6
  • 不会修改原链表结构,安全可靠

进阶:支持反向迭代(可选)

若需从尾到头遍历,可在链表中增加 __reversed__ 方法,或借助辅助栈/递归收集节点值后返回反向迭代器。但注意:单链表天然不支持 O(1) 反向访问,所以反向迭代通常是 O(n) 时间 + O(n) 空间。

  • 简单实现(基于列表暂存):def __reversed__(self): return reversed(list(self))
  • 更省内存的做法是先统计长度,再用双指针或递归回调,但复杂度更高,一般按需选用

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