SAKOD_lab2.py

#!/usr/bin/env python3
# \author: Артюхин Матфей
# \date_start: 2025-02-24
# \date_end: 2025-02-26

# Класс Node - элемент двунаправленного списка
class Node:
    """
    \brief Класс Node представляет элемент двунаправленного списка.

    \param data [in]       - данные элемента (числовые, строковые, даты и т.п.)
    \param p_next [in/out] - ссылка на следующий элемент списка
    \param p_prev [in/out] - ссылка на предыдущий элемент списка
    """
    def __init__(self, data):
        # Инициализация данных элемента
        self.data = data  # данные элемента
        self.p_next = None  # указатель на следующий элемент
        self.p_prev = None  # указатель на предыдущий элемент

# Класс DoublyLinkedList - реализация двунаправленного списка
class DoublyLinkedList:
    """
    \brief Класс DoublyLinkedList реализует двунаправленный список с операциями добавления,
           удаления, печати и сортировки списка.

    \param p_first [in/out] - указатель на первый элемент списка
    \param p_cur [in/out]   - указатель на текущий элемент списка (для удобства добавления)
    """
    def __init__(self):
        # Инициализация указателей списка
        self.p_first = None  # указатель на первый элемент списка
        self.p_cur = None    # указатель на текущий элемент списка

    def add(self, item):
        """
        \brief Функция добавления элемента в список.

        \param item [in] - значение добавляемого элемента.
        \retval None
        """
        # Создаем новый элемент списка с заданным значением
        p_tmp = Node(item)
        # Если список пуст, новый элемент становится первым
        if self.p_first is None:
            self.p_first = p_tmp  # устанавливаем p_first
            self.p_cur = p_tmp    # устанавливаем p_cur
            # Организуем циклическую связь для одиночного элемента
            p_tmp.p_next = p_tmp  # ссылка на самого себя как на следующий элемент
            p_tmp.p_prev = p_tmp  # ссылка на самого себя как на предыдущий элемент
        else:
            # Добавление нового элемента после текущего элемента p_cur
            p_tmp.p_next = self.p_cur.p_next  # назначаем ссылку на следующий элемент
            p_tmp.p_prev = self.p_cur         # назначаем ссылку на предыдущий элемент
            # Комментарий: обновляем ссылку предыдущего элемента у p_cur.p_next
            self.p_cur.p_next.p_prev = p_tmp
            # Обновляем ссылку следующего элемента у текущего элемента
            self.p_cur.p_next = p_tmp
            # Перемещаем указатель p_cur на вновь добавленный элемент
            self.p_cur = p_tmp
        # Конец функции add

    def remove(self, item):
        """
        \brief Функция удаления первого найденного элемента из списка по значению.

        \param item [in] - значение удаляемого элемента.
        \retval None
        """
        # Если список пуст, удалять нечего
        if self.p_first is None:
            return

        p_tmp = self.p_first  # начинаем поиск с первого элемента
        # Перебор элементов списка
        while True:
            # Если найден элемент с требуемым значением
            if p_tmp.data == item:
                # Если список содержит только один элемент
                if p_tmp.p_next == p_tmp:
                    self.p_first = None  # обнуляем указатель на первый элемент
                    self.p_cur = None    # обнуляем указатель на текущий элемент
                else:
                    # Если удаляется первый элемент списка
                    if p_tmp == self.p_first:
                        self.p_first = p_tmp.p_next  # переназначаем p_first
                    # Обновляем связи соседних элементов
                    p_tmp.p_prev.p_next = p_tmp.p_next
                    p_tmp.p_next.p_prev = p_tmp.p_prev
                    # Если удаляется текущий элемент, обновляем указатель p_cur
                    if p_tmp == self.p_cur:
                        self.p_cur = p_tmp.p_prev
                # Элемент найден и удален, выходим из функции
                return
            # Переходим к следующему элементу
            p_tmp = p_tmp.p_next
            # Если вернулись к первому элементу, значит, элемент не найден
            if p_tmp == self.p_first:
                break
        # Конец функции remove

    def print_list(self):
        """
        \brief Функция печати элементов списка на экран.

        \retval None
        """
        # Если список пуст, выводим сообщение
        if self.p_first is None:
            print("Список пуст")
            return

        # Начинаем печать с первого элемента
        print("Элементы списка:", end=" ")
        p_tmp = self.p_first
        # Выводим данные первого элемента
        print(p_tmp.data, end=" ")
        p_tmp = p_tmp.p_next
        # Печатаем остальные элементы до полного обхода списка
        while p_tmp != self.p_first:
            print(p_tmp.data, end=" ")
            p_tmp = p_tmp.p_next
        print()  # переход на новую строку после печати списка
        # Конец функции print_list

    def sort(self):
        """
        \brief Функция сортировки списка методом пузырьковой сортировки.

        \retval None
        """
        # Если список пуст или содержит один элемент, сортировать нечего
        if self.p_first is None or self.p_first.p_next == self.p_first:
            return

        swapped = True
        while swapped:
            swapped = False
            current = self.p_first
            while True:
                next_node = current.p_next
                if next_node == self.p_first:
                    break  # Дошли до начала списка
                if current.data > next_node.data:
                    # Меняем данные местами
                    current.data, next_node.data = next_node.data, current.data
                    swapped = True
                current = next_node
        # Конец функции sort

def main():
    """
    \brief Основная функция программы, реализующая меню для работы со списком.

    \retval None
    """
    # Инициализируем двунаправленный список
    pList = DoublyLinkedList()

    while True:
        # Вывод меню для пользователя
        print("\nПожалуйста, введите номер команды:")
        print("0 - Выход")
        print("1 - Добавить элемент")
        print("2 - Удалить элемент")
        print("3 - Напечатать список")
        print("4 - Отсортировать список")
        # Ввод команды от пользователя
        try:
            menuPos = int(input("Введите команду: "))
        except ValueError:
            # Если ввод некорректен, выводим сообщение и повторяем цикл
            print("Некорректный ввод. Попробуйте снова.")
            continue

        # Обработка выбора команды
        if menuPos == 0:
            # Выход из программы
            print("... Завершение работы ...")
            break
        elif menuPos == 1:
            # Добавление элемента в список
            data = input("-- Введите значение элемента (добавление): ")
            # Попытка преобразования введенных данных в целое число
            try:
                data = int(data)
            except ValueError:
                # Если преобразование не удалось, оставляем строковое значение
                pass
            pList.add(data)
        elif menuPos == 2:
            # Удаление элемента из списка
            data = input("-- Введите значение элемента (удаление): ")
            try:
                data = int(data)
            except ValueError:
                pass
            pList.remove(data)
        elif menuPos == 3:
            # Печать списка
            pList.print_list()
        elif menuPos == 4:
            # Сортировка списка
            pList.sort()
            print("Список отсортирован.")
        else:
            # Обработка неверного выбора команды
            print("!!! Неверный номер команды !!!")
    # Конец основного цикла меню

# Точка входа в программу
if __name__ == "__main__":
    main()