Посібник з питань інтерв’ю на Python: як кодувати зв’язаний список

Я завжди розумів основну концепцію зв’язаних списків, але ніколи не застосовував її на практиці.

Лише під час мого першого інтерв’ю на Amazon років тому, коли я зрозумів, що не маю уявлення про те, як концепція пов'язаних списків перекладається в код.

І тому я пишу цей посібник!

Моя мета - допомогти вам влаштуватися на роботу інженером-програмістом.

Я хочу висвітлити багато запитань щодо інтерв’ю, пов’язаних зі списками, і ця стаття є першим кроком у цьому процесі. Тож давайте зануримось.

Що таке пов'язаний список?

Зв’язаний список - це структура даних, яка складається з багатьох структур міні-даних, що називаються „Вузлами”. Вузли пов'язують разом, щоб сформувати список.

Кожен вузол містить 2 атрибути

  1. Його цінність. Це може бути що завгодно: цілі числа, символи, рядки, об’єкти тощо.
  2. Покажчик на наступний вузол у послідовності.

Деякі визначення

'Головний вузол': Головний вузол - це просто перший вузол у пов'язаному списку. Як ми бачимо з наведеного вище прикладу, вузол, що містить «5», є першим вузлом, а отже, і головкою.

'Хвіст вузол': Хвіст вузол є останнім вузлом у послідовності. Оскільки це останній вузол, він вказує на нуль, оскільки в послідовності немає наступного вузла. У наведеному вище прикладі вузол, що містить "3", буде хвостовим вузлом.

Поодиноко пов'язані проти подвійно пов'язаних

Що стосується пов’язаних списків, є два основних види.

Ті, що пов'язані "поодинці", і ті, що пов'язані "подвійно".

Однопов’язане означає, що кожен вузол вказує лише на щонайбільше 1 інший вузол, вузол перед ним. Це показано у прикладі вище.

Подвійне зв’язок означає, що кожен вузол може вказувати на 2 інші вузли, вузол перед ним і вузол за ним. Як ми можемо бачити з прикладу нижче, оскільки перед вузлом head (а це 5) немає вузла, один з його покажчиків вказує на нуль.

Гаразд, я все це розумію. Але як працює код?

Кодування зв’язаних списків може бути проблемою з 4 рядків або проблемою з 400 рядків. Це залежить від того, як ви хочете до цього підійти.

На найпростішому рівні, як ми вже обговорювали, зв’язаний список - це лише купа підключених вузлів.

Таким чином, все, що нам дійсно потрібно для створення цієї структури, - це об’єкт вузла.

class linkedListNode: def __init__(self, value, nextNode=None): self.value = value self.nextNode = nextNode

Тут ми бачимо, що ми просто створили клас, який має значення та атрибут nextNode.

Щоб створити вузол, ми просто передаємо значення.

node1 = linkedListNode("3") # "3"node2 = linkedListNode("7") # "7"node3 = linkedListNode("10") # "10"

Тут ми створили 3 окремі вузли.

Наступним кроком є ​​просто з’єднання їх між собою.

node1.nextNode = node2 node2.nextNode = node3 

Перший рядок вище робить node1 вказівкою на node2:

“3” → “7”

Другий рядок вище робить node2 вказівкою на node3:

“7” → ”10"

Всі разом у нас залишився пов’язаний список, який виглядає так:

“3” → ”7” → ”10” → Нуль

Примітка: “10” вказує на null, оскільки node3 не було призначено nextNode, а за замовчуванням nextNode - Null.

Як я вже згадував раніше, існує безліч різних способів зробити це. Це просто найпростіший.

Якщо ви намагаєтесь створити цілий клас LinkedList, це відео детально описує, як це зробити.

Об’їзд пов’язаного списку

Якщо ви проходите співбесіду з програмуванням і вам задають питання про зв’язаний список, вам не будуть надані всі вузли.

Все, що ви отримаєте - це головний вузол.

З цього головного вузла ви повинні отримати решту списку.

First let’s understand how to get the value and nextNode from a node in Python.

Let’s say we have a node simply named ‘node’.

Getting the value of the node:

node.value

Getting the nextNode of the node:

node.nextNode

Traversal

This first thing we want to do is create a variable called “currentNode” that keeps track of the node we’re at. We want to assign this to our head node at first.

currentNode = head

Now all we have to do is simply check whether or not our current node is Null. If it’s not, we make our ‘currentNode’ equal to the ‘nextNode’ of the ‘currentNode’.

currentNode = node1while currentNode is not None: currentNode = currentNode.nextNode

Let’s say we have the following Linked List: “3”→”7"→”10".

Our head and first ‘currentNode’ is “3”.

When we do

currentNode = currentNode.nextNode

We are reassigning ‘currentNode’ to our current node’s neighbor, which in this case is “7”.

This continues until the currentNode is pointed to None, in which case the loop stops.

And that is the basic way to traverse through a Linked List in Python.

Link to the code on Github.

Inserting elements

When you insert an element into a linked list, you insert it into the back unless specified otherwise.

Let’s use the following example:

“3”→”7"→”10"→Null

Let’s say we want to insert a “4”.

We would simply find the tail node, in this case “10”, and set its nextNode to our “4” node.

“3”→”7"→”10"→“4”→Null

node4 = linkedListNode("4")node3.nextNode = node4

Now let’s say we were in an interview, and all we had was the head node.

We simply traverse through the LinkedList to find the tail. Once we have the tail, we simply set its nextNode to our new node that we create.

def insertNode(head, valuetoInsert): currentNode = head while currentNode is not None: if currentNode.nextNode is None: currentNode.nextNode = linkedListNode(valuetoInsert) return head currentNode = currentNode.nextNode

Deleting elements

Deleting can get a bit tricky.

Let’s take the same example.

“3”→”7"→”10"→Null

If we wanted to delete the “7”, all we need to do is point the “3” to the “10” so that the “7” is never referenced.

“3”→”10"→Null

To do this, we would have to traverse the list while not only keeping track of the currentNode, but also keeping track of the previousNode.

We would also have to account for the head node being the node we want to delete.

In the code below, we simply delete the first instance of the value we want to delete.

Note that there are many ways to accomplish this, and the solution below might not be the cleanest code you’ll see in your life. However, in the heat of an interview, the interviewer probably won’t expect textbook perfect code.

def deleteNode(head, valueToDelete): currentNode = head previousNode = None while currentNode is not None: if currentNode.value == valueToDelete: if previousNode is None: newHead = currentNode.nextNode currentNode.nextNode = None return newHead # Deleted the head previousNode.nextNode = currentNode.nextNode return head previousNode = currentNode currentNode = currentNode.nextNode return head # Value to delete was not found.

In the code above, once we find the node we want to delete, we set the previous node’s “nextNode” to the deleted node’s “nextNode” to completely cut it out of the list.

Big O Time Complexity Analysis

**NOTE** These are the time complexities for the node structure above, which is most likely to appear on an interview. In practical cases, you can store attributes in a LinkedList class to lower these complexities.

‘n’ = the amount of elements inside the Linked List.

Inserting to the back of the Linked List— We go through all n elements to find the tail and insert our new node. O(n)

Inserting to the front of the Linked List — We simply create the new node and set its nextNode to the head. No need to traverse the list. O(1)

Traversing — We go through all n elements once. O(n)

Deleting — Worst case scenario, the node we’re deleting is the last node, causing us to traverse through the entire list. O(n)

You can now tackle Linked List interview questions!

You now have the fundamental knowledge you need to start tackling Linked List interview questions!

They can start off easy, and get tough really quick.

In the next article, I’m going to go over a couple of common questions and techniques you can use to solve them.

If you’re a student looking to land your dream internship or full-time job within the next 2 years, start practicing now!

I’ve started a community (www.theforge.ca) where we connect students with mentors and industry experts that help them navigate their way to their dream job.

Thanks for reading, and good luck!