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

from itertools import cycle

data = [1, 2, 3, 4]
cyclic_iterator = cycle(data)

# 循环取数据
for _ in range(10):  # 示例：取 10 次数据
    print(next(cyclic_iterator))

 

输出

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

• 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。

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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

 

data = [1, 2, 3, 4]
index = 0

# 模拟循环
for _ in range(10):  # 示例：取 10 次数据
    print(data[index])
    index = (index + 1) % len(data)  # 取模实现循环

 

输出

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

• 优点：可以随机访问任何索引位置。
• 缺点：需要手动维护索引。

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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

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

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2

• 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。

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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

 

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())

输出

Next: 1 Next: 2 Next: 3 Next: 4 Prev: 4 Prev: 3 Prev: 2 Prev: 1

• 优点：支持前进和后退，灵活高效。
• 缺点：需要引入 collections.deque。

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总结

1. 简单循环：推荐使用 itertools.cycle，适合读取数据但不能修改。
2. 随机访问：使用取模操作，可以快速实现循环。
3. 动态增删功能：实现自定义 CircularList 类。
4. 双向遍历：使用 collections.deque 实现循环队列。

根据你的具体需求选择最合适的方法即可！