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Como inserir um novo nó na posição n de uma lista singularmente encadeada em Python

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Depois de aprendermos a inserir nós no início e no final de uma lista singularmente ligada (singly linked list) em Python, chegou a hora de vermos o código que insere o nó em qualquer posição da lista. Este procedimento é um pouco mais complicado, e requer muita atenção para o seu perfeito entendimento.

Note que temos agora um método inserir_posicao_n() que recebe o índice (começando em 0) da posição na qual queremos inserir o novo nó e a informação que estará contida no nó. No exemplo a seguir precisamos dos métodos inserir_inicio() e inserir_final() também. Isso faz sentido.

Se o índice for 0 nós inserimos o novo nó no início, e se o índice for igual ao tamanho da lista nós inserimos no final. Caso contrário nós inserimos no meio da lista. Por "meio da lista" queremos dizer qualquer posição que não seja no início ou no fim da lista encadeada.

Vamos começar então com o código para a classe No da lista singularmente ligada (que salvei em um arquivo no_lista_singularmente_ligada.py):

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Se precisar de ajuda com o código abaixo, pode me chamar
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# classe No para uma lista singularmente encadeada ou
# ligada - Singly Linked List
class No:
  # construtor da classe No
  def __init__(self, info, proximo):
    self.info = info
    self.proximo = proximo

  # método que permite definir o conteúdo do nó
  def set_info(self, info):
    self.info = info

  # método que permite obter a informação de um nó 
  def get_info(self):
    return self.info

  # método que permite definir o campo próximo deste nó
  def set_proximo(self, proximo):
    self.proximo = proximo

  # método que permite obter o campo próximo deste nó
  def get_proximo(self):
    return self.proximo

  # retorna True se este nó apontar para outro nó
  def possui_proximo(self):
    return self.proximo != None

Veja que o código para a classe Nó não possui muitas firulas. Temos apenas um campo info, que guardará o valor do nó, e um campo próximo, que aponta para o próximo nó da lista, ou null, se este for o único nó ou o último nó da lista ligada.

Veja agora o código para a classe ListaLigadaSimples (lista_ligada_simples.py), com os métodos get_tamanho(), inserir_inicio(), inserir_final(), inserir_posicao_n() e exibir():

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# importa a classe No
from no_lista_singularmente_ligada import No

# classe ListaLigadaSimples   
class ListaLigadaSimples:
  # construtor da classe
  def __init__(self):
    self.inicio = None # nó inicial da lista

  # método que permite inserir um novo nó no final da lista
  def inserir_final(self, info):
    # cria um novo nó contendo a informação e que
    # não aponta para nenhum outro nó
    novo_no = No(info, None)
    
    # a lista ainda está vazia?
    if self.inicio == None:
      # o novo nó será o início da lista  
      self.inicio = novo_no
    else:  
      # obtemos uma referência ao nó inicial da lista
      no_atual = self.inicio
      # enquanto o próximo nó do nó atual não for nulo
      while no_atual.get_proximo() != None: 
        # salta para o próximo nó
        no_atual = no_atual.get_proximo()

      # na saída do laço nós estamos no final da lista,
      # ou seja, no local adequada para a nova inserção
      no_atual.set_proximo(novo_no)

  # método que permite inserir um novo nó no início da lista
  def inserir_inicio(self, info):
    # cria um novo nó contendo a informação e que
    # não aponta para nenhum outro nó
    novo_no = No(info, None)
    
    # a lista ainda está vazia?
    if self.inicio == None:
      # o novo nó será o início da lista  
      self.inicio = novo_no
    else:
      # o novo nó aponta para o início da lista
      novo_no.set_proximo(self.inicio)
      # o novo nó passa a ser o início da lista
      self.inicio = novo_no

  # método que permite retornar o tamanho da lista ligada, ou
  # seja, a quantidade de nós na lista encadeada simples
  def get_tamanho(self):
    # aponta para o início da lista
    no_atual = self.inicio
    # ajusta o contador em 0
    contador = 0
    # percorre todos os nós da lista ligada
    while no_atual != None:
      # incrementa o contador
      contador = contador + 1
      # avança para o próximo nó da lista
      no_atual = no_atual.get_proximo()

    # retornamos a quantidade de nós
    return contador


  # método que permite inserir um novo nó no meio de uma lista ligada,
  # ou seja, em qualquer posição da lista encadeada ou, melhor ainda,
  # em uma posição n da lista 
  def inserir_posicao_n(self, pos, info):
    # posição inválida?  
    if pos > self.get_tamanho() or pos < 0:
      print("\nPosição inválida\n")
    else:
      # índice 0 indica início da lista
      if pos == 0:
        self.inserir_inicio(info)
      else:
        # índice do tamanho da lista indica inserir no final  
        if pos == self.get_tamanho():
          self.inserir_final(info)
        else:
          # cria um novo nó contendo a informação e que
          # não aponta para nenhum outro nó
          novo_no = No(info, None)

          # ajusta o contador
          contador = 0
          # apontamos para o início da lista
          no_atual = self.inicio
          # enquanto não encontrarmos a posição correta
          while contador < (pos - 1):
            # incrementa o contador
            contador = contador + 1
            # saltamos para o próximo nó
            no_atual = no_atual.get_proximo()

          # já estamos na posição correta  
          novo_no.set_proximo(no_atual.get_proximo())
          no_atual.set_proximo(novo_no)


  # método que permite exibir todos os nós da lista
  # ligada simples (lista singularmente encadeada)
  def exibir(self):
    # aponta para o início da lista
    no_atual = self.inicio
    # enquanto o nó não for nulo
    while no_atual != None:
      # exibe o conteúdo do nó atual  
      print(no_atual.get_info())
      # pula para o próximo nó
      no_atual = no_atual.get_proximo()

E agora o código main() que insere alguns valores no início e no final da nossa lista singularmente encadeada e testa o método inserir_posicao_n():

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# importa a classe ListaLigadaSimples
from lista_singularmente_ligada import ListaLigadaSimples

# método principal  
def main():
  # cria uma nova lista encadeada simples
  lista = ListaLigadaSimples()

  print("Insere o valor 12 no início da lista")
  lista.inserir_inicio(12)
  print("Conteúdo da lista: ")
  lista.exibir()
  print("Insere o valor 20 no final da lista")
  lista.inserir_final(20)
  print("Conteúdo da lista: ")
  lista.exibir()
  print("Insere o valor 87 no início da lista")
  lista.inserir_inicio(87)
  print("Conteúdo da lista: ")
  lista.exibir()
  print("Insere o valor 9 no final da lista")
  lista.inserir_final(9)
  print("Conteúdo da lista: ")
  lista.exibir()
  print("Insere o valor 50 no índice 2 da lista")
  lista.inserir_posicao_n(2, 50)
  print("Conteúdo da lista: ")
  lista.exibir()

if __name__== "__main__":
  main()

Ao executar este código Python nós teremos o seguinte resultado:

c:\estudos_python>python estudos.py
Insere o valor 12 no início da lista
Conteúdo da lista:
12
Insere o valor 20 no final da lista
Conteúdo da lista:
12
20
Insere o valor 87 no início da lista
Conteúdo da lista:
87
12
20
Insere o valor 9 no final da lista
Conteúdo da lista:
87
12
20
9
Insere o valor 50 no índice 2 da lista
Conteúdo da lista:
87
12
50
20
9

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Python ::: Desafios e Lista de Exercícios Resolvidos ::: Fenômenos dos Transportes, Hidráulica e Drenagem

Exercício Resolvido de Python - Determine a vazão escoada em um canal com seção retangular, com lâmina d´água de 2,00m e largura de base igual a 3,00m e declividade 0,2m por Km

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Exercício Resolvido de Python - Determine a vazão escoada em um canal com seção retangular, com lâmina d'água de 2,00m e largura de base igual a 3,00m e declividade 0,2m por Km

Pergunta/Tarefa:

Python para Fenômenos dos Transportes, Hidráulica e Drenagem. Python para cálculo de vazão em condutos livres. Fórmula de Manning para a velocidade de escoamento.

Neste exercício em Python veremos como calcular a vazão de um canal com seção retangular. Para isso nós vamos usar a Equação de Manning da velocidade do escoamento.

Determine a vazão escoada em um canal com seção retangular, com lâmina d'água de 2,00m e largura de base igual a 3,00m e declividade 0,2m por Km. Utilize η=0,012.

Sua saída deverá ser parecida com:

Informe a Largura da Base do Canal (em metros): 3
Informe a Profundidade do Escoamento (em metros): 2
Informe a Declividade do Canal (em metros por km): 0.2
Informe o Coeficiente de Rugosidade do Canal: 0.012

A Área Molhada do Canal é: 6.0 m2
O Perímetro Molhado do Canal é: 7.0 m
O Raio Hidráulico do Canal é: 0.8571428571428571 m
A Velocidade do Escoamento é: 1.0634144533132281 m/s
A Vazão do Canal é: 6.380486719879369 m3/s

Resposta/Solução:

Veja a resolução completa para o exercício em Python, comentada linha a linha:

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# vamos importar o módulo Math
import math

# método principal
def main():
  # vamos ler a largura do canal em metros
  b = float(input("Informe a Largura da Base do Canal (em metros): "))

  # vamos ler a profundida do escoamento em metros
  h = float(input("Informe a Profundidade do Escoamento (em metros): "))
  
  # vamos obter a declividade do canal em metros por quilômetros
  I = float(input("Informe a Declividade do Canal (em metros por km): "))
  # vamos converter a declividade em metro por metro
  I = I / 1000.0

  # vamos ler o coeficiente de rugosidade do canal
  n = float(input("Informe o Coeficiente de Rugosidade do Canal: "))

  # vamos calcular a área molhada
  am = b * h

  #  agora vamos calcular o perímetro molhado
  pm = b + 2 * h

  # finalmente calculamos o raio hidráulico
  rh = am / pm

  # agora vamos usar a equação de manning para calcular a velocidade do escoamento
  v = math.pow(rh, 2.0 / 3.0) * (math.sqrt(I) / n)

  # finalmente calculamos a vazão do canal
  Q = am * v

  # e mostramos os resultados
  print("\nA Área Molhada do Canal é: {0} m2".format(am))
  print("O Perímetro Molhado do Canal é: {0} m".format(pm))
  print("O Raio Hidráulico do Canal é: {0} m".format(rh))
  print("A Velocidade do Escoamento é: {0} m/s".format(v))
  print("A Vazão do Canal é: {0} m3/s".format(Q))

if __name__== "__main__":
  main()

Python ::: Dicas & Truques ::: Lista (List)

Como inverter a ordem dos elementos em uma lista Python usando o método reverse()

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Inverter a ordem dos itens de um vetor ou lista é uma das tarefas mais corriqueiras durante o trabalho de programação. Na linguagem Python nós podemos inverter os elementos de uma list usando o método reverse(), já embutido na linguagem.

Este método modifica a lista original. Veja um exemplo de seu uso:

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def main():
  # cria uma lista de inteiros
  valores = [2, 5, 12, 2, 3, 32, 18]

  # exibe a lista na ordem original
  print(valores)

  # inverte a lista
  valores.reverse()

  # exibe a lista na ordem invertida
  print(valores)
  
if __name__== "__main__":
  main()

Ao executar este código Python nós teremos o seguinte resultado:

[2, 5, 12, 2, 3, 32, 18]
[18, 32, 3, 2, 12, 5, 2]

Python ::: Dicas & Truques ::: Lista (List)

Como excluir e retornar o último item de uma lista Python usando o método pop()

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Nesta dica mostrarei como remover e retornar o último item de uma List do Python usando o método pop(). Veja um exemplo no qual temos uma lista com 6 inteiros. Note o resultado da lista após a chamada à função pop().

Eis o código Python completo:

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----------------------------------------------------------------------

"""
  Este exemplo mostra como remover e retornar
  o último item de uma lista
"""

def main():
  # cria uma lista de inteiros
  valores = [4, 23, 7, 1, 0, 54]
  
  # imprime a lista
  print(valores)

  # remove o último item
  valor = valores.pop()
  print("Item removido:", valor)

  # exibe a lista novamente
  print(valores)
    
if __name__== "__main__":
  main()

Ao executar este código Python nós teremos o seguinte resultado:

[4, 23, 7, 1, 0, 54]
Item removido: 54
[4, 23, 7, 1, 0]

É importante observar que um erro do tipo

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Exception has occurred: IndexError
pop from empty list

será exibido se chamarmos o método pop() em uma List vazia.

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