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#!/usr/bin/env python3
"""
单链表测试程序
测试 LinkedListModel 的核心功能
"""
import unittest
import sys
import os
# 添加项目路径
sys.path.insert(0, os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))))
from DS_visual.linked_list.linked_list_model import LinkedListModel, _Node, _NodeList
class TestNode(unittest.TestCase):
"""测试 _Node 类"""
def test_node_creation(self):
"""测试节点创建"""
node = _Node(10)
self.assertEqual(node.value, 10)
self.assertIsNone(node.next)
def test_node_with_different_types(self):
"""测试不同类型的节点值"""
int_node = _Node(42)
str_node = _Node("hello")
float_node = _Node(3.14)
list_node = _Node([1, 2, 3])
self.assertEqual(int_node.value, 42)
self.assertEqual(str_node.value, "hello")
self.assertEqual(float_node.value, 3.14)
self.assertEqual(list_node.value, [1, 2, 3])
def test_node_linking(self):
"""测试节点连接"""
node1 = _Node(1)
node2 = _Node(2)
node3 = _Node(3)
node1.next = node2
node2.next = node3
self.assertEqual(node1.next, node2)
self.assertEqual(node2.next, node3)
self.assertIsNone(node3.next)
class TestNodeList(unittest.TestCase):
"""测试 _NodeList 类"""
def setUp(self):
"""每个测试前的初始化"""
self.node_list = _NodeList()
def test_initial_state(self):
"""测试初始状态"""
self.assertIsNone(self.node_list.head)
self.assertEqual(len(self.node_list), 0)
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [])
def test_init_with_iterable(self):
"""测试使用可迭代对象初始化"""
node_list = _NodeList([1, 2, 3, 4])
self.assertEqual(len(node_list), 4)
self.assertEqual(node_list.to_list(), [1, 2, 3, 4])
def test_append_single_element(self):
"""测试添加单个元素"""
self.node_list.append(10)
self.assertEqual(len(self.node_list), 1)
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [10])
self.assertIsNotNone(self.node_list.head)
self.assertEqual(self.node_list.head.value, 10)
def test_append_multiple_elements(self):
"""测试添加多个元素"""
values = [1, 2, 3, 4, 5]
for val in values:
self.node_list.append(val)
self.assertEqual(len(self.node_list), 5)
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), values)
def test_clear(self):
"""测试清空链表"""
self.node_list.append(1)
self.node_list.append(2)
self.node_list.append(3)
self.node_list.clear()
self.assertIsNone(self.node_list.head)
self.assertEqual(len(self.node_list), 0)
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [])
def test_iter(self):
"""测试迭代器"""
values = [1, 2, 3, 4, 5]
for val in values:
self.node_list.append(val)
result = list(self.node_list)
self.assertEqual(result, values)
def test_repr(self):
"""测试字符串表示"""
self.node_list.append(1)
self.node_list.append(2)
self.node_list.append(3)
self.assertEqual(repr(self.node_list), "[1, 2, 3]")
def test_getitem_positive_index(self):
"""测试正向索引访问"""
values = [10, 20, 30, 40, 50]
for val in values:
self.node_list.append(val)
self.assertEqual(self.node_list[0], 10)
self.assertEqual(self.node_list[2], 30)
self.assertEqual(self.node_list[4], 50)
def test_getitem_negative_index(self):
"""测试负向索引访问"""
values = [10, 20, 30, 40, 50]
for val in values:
self.node_list.append(val)
self.assertEqual(self.node_list[-1], 50)
self.assertEqual(self.node_list[-3], 30)
self.assertEqual(self.node_list[-5], 10)
def test_getitem_out_of_range(self):
"""测试索引越界"""
self.node_list.append(1)
self.node_list.append(2)
with self.assertRaises(IndexError):
_ = self.node_list[5]
with self.assertRaises(IndexError):
_ = self.node_list[-10]
def test_setitem(self):
"""测试修改元素值"""
self.node_list.append(1)
self.node_list.append(2)
self.node_list.append(3)
self.node_list[1] = 20
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [1, 20, 3])
self.node_list[-1] = 30
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [1, 20, 30])
def test_pop_last(self):
"""测试删除最后一个元素"""
values = [1, 2, 3, 4, 5]
for val in values:
self.node_list.append(val)
popped = self.node_list.pop()
self.assertEqual(popped, 5)
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [1, 2, 3, 4])
self.assertEqual(len(self.node_list), 4)
def test_pop_first(self):
"""测试删除第一个元素"""
values = [1, 2, 3, 4, 5]
for val in values:
self.node_list.append(val)
popped = self.node_list.pop(0)
self.assertEqual(popped, 1)
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [2, 3, 4, 5])
self.assertEqual(len(self.node_list), 4)
def test_pop_middle(self):
"""测试删除中间元素"""
values = [1, 2, 3, 4, 5]
for val in values:
self.node_list.append(val)
popped = self.node_list.pop(2)
self.assertEqual(popped, 3)
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [1, 2, 4, 5])
def test_pop_negative_index(self):
"""测试使用负索引删除"""
values = [1, 2, 3, 4, 5]
for val in values:
self.node_list.append(val)
popped = self.node_list.pop(-2)
self.assertEqual(popped, 4)
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [1, 2, 3, 5])
def test_pop_empty_list(self):
"""测试从空链表删除"""
with self.assertRaises(IndexError):
self.node_list.pop()
def test_pop_out_of_range(self):
"""测试删除越界索引"""
self.node_list.append(1)
self.node_list.append(2)
with self.assertRaises(IndexError):
self.node_list.pop(5)
def test_insert_at_beginning(self):
"""测试在开头插入"""
self.node_list.append(2)
self.node_list.append(3)
self.node_list.insert(0, 1)
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [1, 2, 3])
def test_insert_at_end(self):
"""测试在末尾插入"""
self.node_list.append(1)
self.node_list.append(2)
self.node_list.insert(10, 3) # 超出范围应该追加到末尾
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [1, 2, 3])
def test_insert_in_middle(self):
"""测试在中间插入"""
self.node_list.append(1)
self.node_list.append(3)
self.node_list.insert(1, 2)
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [1, 2, 3])
def test_insert_negative_index(self):
"""测试负索引插入"""
self.node_list.append(2)
self.node_list.append(3)
self.node_list.insert(-1, 1) # 负索引应该插入到开头
self.assertEqual(self.node_list.to_list(), [1, 2, 3])
class TestLinkedListModel(unittest.TestCase):
"""测试 LinkedListModel 类"""
def setUp(self):
"""每个测试前的初始化"""
self.model = LinkedListModel()
def test_initial_state(self):
"""测试初始状态"""
self.assertEqual(len(self.model), 0)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [])
def test_append(self):
"""测试追加元素"""
self.model.append(1)
self.model.append(2)
self.model.append(3)
self.assertEqual(len(self.model), 3)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 2, 3])
def test_insert_first(self):
"""测试在开头插入"""
self.model.append(2)
self.model.append(3)
self.model.insert_first(1)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 2, 3])
def test_insert_last(self):
"""测试在末尾插入"""
self.model.append(1)
self.model.append(2)
self.model.insert_last(3)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 2, 3])
def test_insert_after(self):
"""测试在指定位置后插入"""
self.model.append(1)
self.model.append(2)
self.model.append(4)
# 在位置1后插入(1-based,所以在索引1处插入)
self.model.insert_after(1, 3)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 3, 2, 4])
def test_insert_after_out_of_range(self):
"""测试insert_after越界"""
self.model.append(1)
self.model.append(2)
with self.assertRaises(IndexError):
self.model.insert_after(0, 99) # position < 1
with self.assertRaises(IndexError):
self.model.insert_after(10, 99) # position > length
def test_delete_first(self):
"""测试删除第一个元素"""
self.model.append(1)
self.model.append(2)
self.model.append(3)
self.model.delete_first()
self.assertEqual(self.model.to_list(), [2, 3])
self.assertEqual(len(self.model), 2)
def test_delete_first_empty(self):
"""测试从空链表删除第一个"""
with self.assertRaises(IndexError):
self.model.delete_first()
def test_delete_last(self):
"""测试删除最后一个元素"""
self.model.append(1)
self.model.append(2)
self.model.append(3)
self.model.delete_last()
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 2])
self.assertEqual(len(self.model), 2)
def test_delete_last_empty(self):
"""测试从空链表删除最后一个"""
with self.assertRaises(IndexError):
self.model.delete_last()
def test_clear(self):
"""测试清空链表"""
self.model.append(1)
self.model.append(2)
self.model.append(3)
self.model.clear()
self.assertEqual(len(self.model), 0)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [])
def test_pop(self):
"""测试pop操作"""
self.model.append(1)
self.model.append(2)
self.model.append(3)
val = self.model.pop()
self.assertEqual(val, 3)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 2])
val = self.model.pop(0)
self.assertEqual(val, 1)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [2])
def test_insert(self):
"""测试insert操作"""
self.model.append(1)
self.model.append(3)
self.model.insert(1, 2)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 2, 3])
def test_repr(self):
"""测试字符串表示"""
self.model.append(1)
self.model.append(2)
self.model.append(3)
self.assertEqual(repr(self.model), "[1, 2, 3]")
class TestLinkedListOperations(unittest.TestCase):
"""测试链表的复杂操作"""
def setUp(self):
"""每个测试前的初始化"""
self.model = LinkedListModel()
def test_multiple_insertions_and_deletions(self):
"""测试多次插入和删除"""
# 插入元素
for i in range(1, 6):
self.model.append(i)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 2, 3, 4, 5])
# 删除第一个
self.model.delete_first()
self.assertEqual(self.model.to_list(), [2, 3, 4, 5])
# 删除最后一个
self.model.delete_last()
self.assertEqual(self.model.to_list(), [2, 3, 4])
# 在开头插入
self.model.insert_first(1)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 2, 3, 4])
# 在末尾插入
self.model.insert_last(5)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 2, 3, 4, 5])
def test_single_element_operations(self):
"""测试单元素链表的操作"""
self.model.append(42)
self.assertEqual(len(self.model), 1)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [42])
# 删除唯一元素
self.model.delete_first()
self.assertEqual(len(self.model), 0)
# 再次添加
self.model.append(99)
self.model.delete_last()
self.assertEqual(len(self.model), 0)
def test_large_list(self):
"""测试大型链表"""
# 插入1000个元素
for i in range(1000):
self.model.append(i)
self.assertEqual(len(self.model), 1000)
self.assertEqual(self.model.to_list()[0], 0)
self.assertEqual(self.model.to_list()[-1], 999)
# 删除一些元素
for _ in range(10):
self.model.delete_first()
self.assertEqual(len(self.model), 990)
self.assertEqual(self.model.to_list()[0], 10)
def test_alternating_operations(self):
"""测试交替操作"""
self.model.append(1)
self.model.insert_first(0)
self.model.append(2)
self.model.delete_last()
self.model.append(2)
self.model.delete_first()
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 2])
def test_string_values(self):
"""测试字符串值"""
words = ["hello", "world", "python", "test"]
for word in words:
self.model.append(word)
self.assertEqual(self.model.to_list(), words)
self.model.delete_first()
self.assertEqual(self.model.to_list(), words[1:])
def test_mixed_type_values(self):
"""测试混合类型值"""
self.model.append(1)
self.model.append("two")
self.model.append(3.0)
self.model.append([4, 5])
self.model.append({"key": 6})
result = self.model.to_list()
self.assertEqual(len(result), 5)
self.assertEqual(result[0], 1)
self.assertEqual(result[1], "two")
self.assertEqual(result[2], 3.0)
self.assertEqual(result[3], [4, 5])
self.assertEqual(result[4], {"key": 6})
class TestEdgeCases(unittest.TestCase):
"""测试边界情况"""
def setUp(self):
"""每个测试前的初始化"""
self.model = LinkedListModel()
def test_operations_on_empty_list(self):
"""测试空链表操作"""
self.assertEqual(len(self.model), 0)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [])
# 清空空链表
self.model.clear()
self.assertEqual(len(self.model), 0)
def test_repeated_clears(self):
"""测试重复清空"""
self.model.append(1)
self.model.clear()
self.model.append(2)
self.model.clear()
self.model.append(3)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [3])
def test_insert_after_boundary_positions(self):
"""测试insert_after的边界位置"""
self.model.append(1)
self.model.append(2)
self.model.append(3)
# 在第一个位置后插入
self.model.insert_after(1, 1.5)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 1.5, 2, 3])
# 在最后一个位置后插入
self.model.insert_after(4, 4)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [1, 1.5, 2, 3, 4])
def test_delete_until_empty(self):
"""测试删除直到空链表"""
values = [1, 2, 3, 4, 5]
for val in values:
self.model.append(val)
while len(self.model) > 0:
self.model.delete_last()
self.assertEqual(len(self.model), 0)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [])
def test_rebuild_after_clear(self):
"""测试清空后重建"""
# 第一次构建
for i in range(5):
self.model.append(i)
self.assertEqual(len(self.model), 5)
# 清空
self.model.clear()
self.assertEqual(len(self.model), 0)
# 重建
for i in range(10, 15):
self.model.append(i)
self.assertEqual(len(self.model), 5)
self.assertEqual(self.model.to_list(), [10, 11, 12, 13, 14])
class TestPerformance(unittest.TestCase):
"""性能测试(简单验证)"""
def test_append_performance(self):
"""测试append性能"""
model = LinkedListModel()
import time
start = time.time()
for i in range(10000):
model.append(i)
duration = time.time() - start
self.assertEqual(len(model), 10000)
print(f"\nAppend 10000 elements: {duration:.4f} seconds")
def test_delete_first_performance(self):
"""测试delete_first性能"""
model = LinkedListModel()
for i in range(1000):
model.append(i)
import time
start = time.time()
for _ in range(500):
model.delete_first()
duration = time.time() - start
self.assertEqual(len(model), 500)
print(f"Delete first 500 elements: {duration:.4f} seconds")
def run_linked_list_tests():
"""运行所有链表测试"""
# 创建测试套件
loader = unittest.TestLoader()
suite = unittest.TestSuite()
# 添加所有测试类
suite.addTests(loader.loadTestsFromTestCase(TestNode))
suite.addTests(loader.loadTestsFromTestCase(TestNodeList))
suite.addTests(loader.loadTestsFromTestCase(TestLinkedListModel))
suite.addTests(loader.loadTestsFromTestCase(TestLinkedListOperations))
suite.addTests(loader.loadTestsFromTestCase(TestEdgeCases))
suite.addTests(loader.loadTestsFromTestCase(TestPerformance))
# 运行测试
runner = unittest.TextTestRunner(verbosity=2)
result = runner.run(suite)
# 输出摘要
print("\n" + "="*60)
print("单链表测试结果摘要:")
print(f"运行测试数: {result.testsRun}")
print(f"成功: {result.testsRun - len(result.failures) - len(result.errors)}")
print(f"失败: {len(result.failures)}")
print(f"错误: {len(result.errors)}")
print("="*60)
return result.wasSuccessful()
if __name__ == '__main__':
success = run_linked_list_tests()
sys.exit(0 if success else 1)