面试题：Python判断值不在嵌套可变列表中的高效算法及优化

Question

考虑一个高度嵌套的可变列表结构，例如`nested_list = [1, [2, [3, [4, 5]]], 6]`，设计一个高效的算法，判断一个给定值是否不在这个嵌套列表的任何层次结构中。要求分析算法的时间复杂度和空间复杂度，并说明如何进一步优化以处理大规模的嵌套列表。同时，实现该算法的Python代码。

Answer 1

1. 算法设计思路：
   • 可以使用递归的方法来遍历嵌套列表。从外层列表开始，对每个元素进行检查，如果是列表则递归调用函数检查子列表，直到找到目标值或者遍历完整个嵌套结构。
2. 时间复杂度分析：
   • 假设嵌套列表中总共有(N)个元素。在最坏情况下，需要遍历所有(N)个元素才能确定目标值不存在，因此时间复杂度为(O(N))。
3. 空间复杂度分析：
   • 由于使用了递归，递归调用栈的深度取决于嵌套的层数。在最坏情况下，嵌套层数等于列表中元素的数量(N)（例如每个子列表只有一个元素且层层嵌套），因此空间复杂度为(O(N))。
4. 优化思路：
   • 为了处理大规模的嵌套列表，可以将递归改为迭代的方式，使用栈来模拟递归调用，这样可以避免递归调用栈过深导致的栈溢出问题。迭代方式下，空间复杂度可以优化到(O(M))，其中(M)是最大嵌套层数。
5. Python代码实现（递归方式）：

def is_value_not_in_nested_list(nested_list, target):
    for item in nested_list:
        if isinstance(item, list):
            if not is_value_not_in_nested_list(item, target):
                return False
        elif item == target:
            return False
    return True

6. Python代码实现（迭代方式）：

def is_value_not_in_nested_list_iterative(nested_list, target):
    stack = nested_list.copy()
    while stack:
        item = stack.pop()
        if isinstance(item, list):
            stack.extend(item)
        elif item == target:
            return False
    return True