Pythonのcollectionsとcollections.abcを使ったLinked List実装｜自作で機械学習モデル・AIの使い方を学ぶ

Pythonのcollectionsとcollections.abcモジュールの紹介

Pythonには様々なモジュールが用意されており、その中には「collections」と「collections.abc」があります。これらは、リストや辞書といった標準的なデータ型に機能を追加するためのモジュールです。

Pythonでのリストの基本的な操作

Pythonにおけるリストは、複数の値をまとめたものです。リストは以下のように作成することができます。

my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
print(my_list)

リストに要素を追加するには、以下のようにします。

my_list.append(6)
print(my_list)

リストから要素を削除するには、以下のようにします。

my_list.remove(3)
print(my_list)

Linked Listの基本的な概念と特徴

Linked Listは、複数の要素をリンクでつなぎ合わせたデータ構造です。各要素は、前後の要素とのリンクを持っています。

Linked Listの特徴は、要素の挿入や削除が高速に行えることです。ただし、要素の検索には時間がかかるため、データの検索が頻繁に行われる場合には適していません。

Pythonのcollectionsを使った簡易的なLinked Listの実装方法

Pythonのcollectionsモジュールを使って、簡易的なLinked Listを実装することができます。以下は、collectionsモジュールを使ったLinked Listの実装例です。

from collections import deque
my_linked_list = deque([1, 2, 3, 4, 5])
print(my_linked_list)
my_linked_list.appendleft(0)
print(my_linked_list)
my_linked_list.pop()
print(my_linked_list)
my_linked_list.popleft()
print(my_linked_list)

上記のプログラムでは、dequeを使ってLinked Listを作成しています。要素の追加には「appendleft」を、要素の削除には「pop」と「popleft」を使っています。

Pythonのcollections.abcを使ったMutableSequenceを継承したカスタムリストの実装例

Pythonのcollections.abcモジュールを使って、MutableSequenceを継承したカスタムリストを実装することもできます。以下は、collections.abcモジュールを使った実装例です。

from collections.abc import MutableSequence
class LinkedList(MutableSequence):
    def __init__(self, iterable=None):
        self._list = []
        if iterable is not None:
            self.extend(iterable)
    def __getitem__(self, index):
        return self._list[index]
    def __setitem__(self, index, value):
        self._list[index] = value
    def __delitem__(self, index):
        del self._list[index]
    def __len__(self):
        return len(self._list)
    def insert(self, index, value):
        self._list.insert(index, value)
my_linked_list = LinkedList([1, 2, 3, 4, 5])
print(my_linked_list)
my_linked_list.append(6)
print(my_linked_list)
my_linked_list.remove(3)
print(my_linked_list)
del my_linked_list[0]
print(my_linked_list)

上記のプログラムでは、MutableSequenceを継承してLinkedListを作成しています。要素の追加には「append」を、要素の削除には「remove」と「del」を使っています。