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  • 迭代器实现

    千次阅读 2014-04-08 11:00:50
    设计模式--迭代器iterator 我们知道STL两个主要内容就是容器(containers)和算法(algoritms),两者是分开设计的。关于各自独立的实现,c++中的class template和function template能很好的完成这个目标。而将两者胶合...

    设计模式--迭代器iterator

    我们知道STL两个主要内容就是容器(containers)和算法(algoritms),两者是分开设计的。关于各自独立的实现,c++中的class template和function template能很好的完成这个目标。而将两者胶合起来,则需要iterator的帮助。这就使得iterator成了STL设计中重要的一环。

    迭代器是一种抽象的设计概念,《设计模式》中提供的23种设计模式中的一种。以下是对于其适用性的描述:

    1.访问一个聚合对象的内容而无需暴露它的内部表示
    2.支持对聚合对象的多种遍历
    3.为遍历不同的聚合结构提供一个统一接口
    

    根据《设计模式》中的观点,创建迭代器的参与者可以包含以下几个:

    • Iterator(迭代器)

      迭代器定义和访问的接口

    • ConcreteIterator(具体迭代器)

      具体实现迭代器接口,不同的类有不同的迭代实现 跟踪遍历位置

    • Aggregate(聚类)

      定义和创建相应迭代器对象的接口

    • ConcreteAggregate(具体聚类)

      具体聚合实现创建相应迭代器的接口

    所以创建iterator又是一种Factor Method模式,这样做就实现了聚类与迭代机制的分离。当然,STL中的iterator并不完全按这个分层的机制实现。但是,总体上按这个模式来的,对所有的iterator有一个统一的抽象,其中定义了基本的内部类型,和基本的通用的函数操作,而对不同的容器,实现专属迭代器。

    迭代器的分类

    迭代器作为访问容器的一个工具,根据访问权限和移动特性可已将其分为以下几类:

    • Input iterator

      单向(operator ++),只读对象,不允许外界改变

    • Output iterator

      单向(operator ++),只写

    • Forward iterator

      单向(operator ++),能写能读

    • Bidirectional iterator

      双向(operator ++/--),能写能读

    • Random Access iterator

      双向(operator ++/--),能写能读,支持随机访问(operator +/- n)

    之所以要区别这几种迭代器因为不同的迭代器,某些操作的执行效率会不一样。

    迭代器的基本操作

    STL还在bits\stl_iterator_base_funcs.h中定义了iterator的一些基本操作,主要包括以下几个:

    distance

    • 函数声明:difference_type distance(InputIterator first,InputIterator last);

    • 作用: 求两个迭代器的距离

    advance

    • 函数声明:void advance(InputIterator& i, Distance n);

    • 作用: 将迭代器i移动n个位置,n可以是负数(双向迭代器)

    以下是c++11后增加的两个函数(参考MinGW g++4.8.1)

    next

    • 函数声明:ForwardIterator next(ForwardIterator __x, difference_type __n = 1);

    • 作用:将迭代器x后移一位,并返回x。

    prev

    • 函数声明:BidirectionalIterator prev(_BidirectionalIterator __x,difference_type __n = 1);

    • 作用:将双向迭代器x前移一位,并返回x。

    上面的几个声明是简化的形式,具体实现时还需要修改。


    框架的选择

    应该包括哪些操作?应该把哪些操作交给容器?抽象到什么程度?考虑清楚这些问题,直接关系到后面的容器该的怎么设计。在比较了SGI STL和GNU gcc的迭代器设计之后,我决定采用gcc STL的的设计。gcc STL的设计中,container都有自己的iterator,所以一般以[container]::[iterator]的形式访问容器的iterator。这并不是说iterator都直接设计在container里面,虽然不同的容器需要不同的迭代器,但是我们可以对迭代器某些通用的属性和操作进行抽象。所以,迭代器是无法完全从容器中抽离出来单独设计,迭代器的设计主要包括通用抽象部分和具体容器部分。下面以gcc STL的vector的迭代器为例分析迭代器的实现:

    TL的vector的迭代器为例分析迭代器的实现:
    • 通用的部分:

       在bits\stl_iterator_base_type.h和bits\stl_iterator_base_funcs.h中,包含了
       所有迭代器相关的类型(如iterator,iterator_traits),函数(如advance,distance)
      
    • 适配器:

       在bits\stl_iterator.h中基于前面的iterater,实现了一些iterator适配器,比如
       __normal_iterator,reverse_iterator等。
      
    • 容器部分:

       在bits\stl_vector.h中,使用__normal_iterator<pointer,Container>建立了一个
       vector专属的迭代器。
      

    大致上,迭代器的设计包括以上的部分。但是也有特例,比如std::list的迭代器是在内部完全重新写过的。

    经过各方面的考量和取舍,我将通用部分合在iterator_base.h中,将适配器写在stl_iterator.h中,主要实现_normal_iterator,其他的放到adapter部分。而容器部分就放到以后实现容器的时候再说。

    完整代码

    //my_iterator_base.h
    #ifndef MY_ITERATOR_H_INCLUDED
    #define MY_ITERATOR_H_INCLUDED
    #include<iostream>
    #include<typeinfo>             //for typeid
    using std::cout;
    using std::endl;
    namespace juine
    {
        //5个迭代器类型
        struct input_iterator_tag{};
        struct output_iterator_tag{};
        struct forward_iterator_tag:public input_iterator_tag,public output_iterator_tag{};
        struct bidirectional_iterator_tag:public forward_iterator_tag{};
        struct random_access_iterator_tag:public bidirectional_iterator_tag{};
    
        template<class T>
        class Iterator_base
        {
        public:
            //作为迭代器所必需的元素(萃取5元素)
            typedef T value_type;
            typedef T* pointer;
            typedef T& reference;
            typedef size_t difference_type;
            //iterator_category 需要根据迭代器的类别来判断
    
    
            //构造函数和析构函数
            Iterator_base(T* p=0):point(p){}
            //copy构造函数怎么写:
            Iterator_base(const Iterator_base& t):point(t.point){}
            ~Iterator_base(){delete point;}
    
            //实现*和->的引用,++
            value_type& operator*(){ return *point; }
            pointer operator->(){ return point; }
            Iterator_base operator++()
            {
                point++;
                return *this;
            }
            Iterator_base operator++(int)
            {
                Iterator_base tmp(*this);
                ++*this;
                return tmp;
            }
    
            bool operator!=(Iterator_base iter)
            {
                if(point==iter.point)
                    return true;
                return false;
            }
    
    
    
        private:
            T* point;
        };
    
        //萃取出迭代器中的各个性质
        template<class T>
        struct strait
        {
            //不能写成其他的 ,因为要和标准的STL实现无缝链接
            typedef typename T::value_type value_type;
            typedef typename T::reference reference;
            typedef typename T::difference_type difference_type;
            typedef typename T::pointer pointer;
            typedef typename T::iterator_category iterator_category;
    
        };
        //偏特化
        template<class T>
        struct strait<T*>
        {
            typedef T value_type;
            typedef T& reference;
            typedef T* pointer;
            typedef size_t difference_type;
            typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
        };
    
        template<class T>
        struct strait<const T*>
        {
            typedef T value_type;
            typedef T& reference;
            typedef T* pointer;
            typedef size_t difference_type;
            typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
        };
    
        //迭代器常见操作方法之advance方法
        template<class InputIterator>
        void __advance(InputIterator& iter,size_t n,input_iterator_tag )
        {
            while(n--)
                iter++;
            cout<<"调用的是InputIterator迭代器"<<endl;
        }
    
        template<class InputIterator>
        void __advance(InputIterator& iter,size_t n,forward_iterator_tag )
        {
            __advance(iter,n,InputIterator());
            cout<<"调用的是ForwardIterator迭代器";
        }
        template<class InputIterator>
        void __advance(InputIterator& iter,size_t n,bidirectional_iterator_tag )
        {
            if(n>0)
                while(n-->0)
                    iter++;
            else
                while(n++>=0)
                    iter--;
            cout<<"调用的是BidirectionalIterator迭代器"<<endl;
        }
        template<class InputIterator>
        void __advance(InputIterator& iter,size_t n,random_access_iterator_tag )
        {
            iter+=n;
            cout<<"调用的是RandomIterator迭代器"<<endl;
        }
    
        //对外统一的接口
        template<class InputIterator>
        void my_advance(InputIterator& iter,size_t n)
        {
            cout<<"自制advance"<<endl;
            typedef typename strait<InputIterator>::iterator_category iterator_category;
            __advance(iter,n,iterator_category());
        }
    
        //迭代器常见操作方法之distance方法
        template<class InputIterator>
        typename strait<InputIterator>::difference_type
        __distance(InputIterator iter1,InputIterator iter2,input_iterator_tag)
        {
            typedef typename strait<InputIterator>::difference_type difference_type;
            difference_type length=0;
            while(iter1!=iter2)
            {
                iter1++;
                length++;
            }
            return length;
        }
    
        template<class InputIterator>
        typename strait<InputIterator>::difference_type
        __distance(InputIterator iter1,InputIterator iter2,forward_iterator_tag)
        {
           return __distance(iter1,iter2,input_iterator_tag());
        }
    
        template<class InputIterator>
        typename strait<InputIterator>::difference_type
        __distance(InputIterator iter1,InputIterator iter2,random_access_iterator_tag)
        {
            typedef typename strait<InputIterator>::difference_type difference_type;
            difference_type length=iter2-iter1;
            return length;
        }
        //对外实现统一的接口
        template<class InputIterator>
        typename strait<InputIterator>::difference_type my_distance(InputIterator iter1,InputIterator &iter2)
        {
            typedef typename strait<InputIterator>::iterator_category iterator_category;
            typedef typename strait<InputIterator>::difference_type difference_type;
            difference_type length=__distance(iter1,iter2,iterator_category());
            return length;
        }
    
    
    
    
    
    }
    #endif // MY_ITERATOR_H_INCLUDED
    
    测试代码

    //test_iterator.cpp
    #include<vector>
    #include<iostream>
    #include"my_iterator_base.h"
    using namespace juine;
    using namespace std;
    int main()
    {
        int a[5]={1,2,3,4,5};
        vector<int> vec(a,a+5);
        vector<int>::iterator iter=vec.begin();
        my_advance(iter,2);
        cout<<"my_advence调用后:"<<*iter<<endl;
        vector<int>::iterator iter2=vec.begin()+4;
        cout<<"distance距离为:"<<my_distance(iter,iter2);
        return 0;
    }
    
    测试结果截图:


    从结果可以看出,该迭代器实现了对STL的无缝链接,基本上达到我们预期的结果!





    展开全文
  • 主要介绍了PHP中迭代器的简单实现及Yii框架中的迭代器实现方法,结合实例形式分析了迭代器的原理及PHP与Yii框架中的迭代器的实现方法,需要的朋友可以参考下
  • 树的迭代实现原理图:接口抽象类复合组件复合组件迭代器原组件迭代器 实现原理图: 正在学习Java语言迭代器,练习使用迭代器并自定义MyIterator接口达到以上逻辑。 主要思路:把组件分成两种CompositeComponent...

    实现原理图:

    在这里插入图片描述
    正在学习Java语言迭代器,练习使用迭代器并自定义MyIterator接口达到以上逻辑。
    主要思路:把组件分成两种CompositeComponent(复合组件)和AtomicComponent(原组件),它们继承自同一个抽象类(Component,复合组件有子代,子代再继续分两种。

    接口

    public interface MyIterator {
        boolean hasNext();
     	Component next();
    }
    

    抽象类

    abstract public class Component {
        protected int id;
        protected String name;
        protected double price;
    
        public Component(){
        }
    
        public Component(int id, String name,double price){
            this.id = id;
            this.name = name;
            this.price = price;
        }
    
        public int getId(){
            return id;
        }
    
        public void setId(int id){
            this.id=id;
        }
    
        public String getName(){
            return name;
        }
    
        public void setName(String name){
            this.name = name;
        }
    
        public double getPrice(){
            return price;
        }
    
        public void setPrice(double price){
            this.price = price;
        }
    
        public abstract void add(Component component) throws UnsupportedOperationException;
    
        public abstract void remove(Component component) throws UnsupportedOperationException;
    
        public abstract double calcPrice();
    
        public abstract MyIterator iterator();
    
        @Override
        public boolean equals(Object ncp){
            Component component = (Component)ncp;
            if(!super.equals(component))
                return false;
            if(this.id==component.id)
                return true;
            else
                return false;
        }
    
        @Override
        public String toString(){
            return "id:"+id+", name:"+name+", price"+price;
        }
    }
    

    复合组件

    public class CompositeComponent extends Component {
        protected ComponentList childs = new ComponentList();
    
        public CompositeComponent() {
    
        }
    
        public CompositeComponent(int id, String name, double price) {
            this.setId(id);
            this.setName(name);
            this.setPrice(price);
        }
    
        public ComponentList getChildren(){
            return this.childs;
        }
    
        @Override
        public void add(Component component) throws UnsupportedOperationException {
            childs.add(component);
            calcPrice();
        }
    
        @Override
        public void remove(Component component) throws UnsupportedOperationException {
            childs.remove(component);
        }
    
        @Override
        public double calcPrice() {
            double price = 0.0;
            for(Component child:childs){
                price += child.getPrice();
            }
            this.setPrice(price);
            return this.getPrice();
        }
    
        @Override
        public MyIterator iterator() {
            MyIterator chit = new CompositeIterator(this);
            return chit;
        }
    
        @Override
        public String toString(){
            StringBuffer components = new StringBuffer();
    
            components.append("\n"+super.toString());
    
            for(Component child:childs){
                components.append("\n"+child.toString());
            }
            return components.toString();
        }
    }
    

    ###原组件

    public class AtomicComponent extends Component {
        public AtomicComponent(){
    
        }
        public AtomicComponent(int id,String name, double price){
            this.setId(id);
            this.setName(name);
            this.setPrice(price);
            toString();
        }
    
        @Override
        public void add(Component component) throws UnsupportedOperationException {        
        }
    
        @Override
        public void remove(Component component) throws UnsupportedOperationException {
        }
    
        @Override
        public double calcPrice() {
            return this.price;
        }
    
        @Override
        public MyIterator iterator() {
            MyIterator nit =new NullIterator();
            return nit;
        }
    
        @Override
        public String toString(){
            return super.toString();
        } 
    }
    

    复合组件迭代器

    
    public class CompositeIterator implements MyIterator {
    
        protected ComponentList list =  new ComponentList();
        public CompositeIterator(Component c){
            list.add(c);
        }
    
        @Override
        public boolean hasNext() {
            if(0== list.size()||list.isEmpty())
                return false;
            else
                return true;
        }
    
        @Override
        public Component next() {
            if(hasNext()){
                Component c = list.get(0);
                System.out.println("id: "+c.getId()+", name:"+c.getName()+", price:"+c.getPrice());
                if(list.get(0) instanceof CompositeComponent){
                    list.addAll( (((CompositeComponent) list.get(0)).getChildren()));
                    System.out.println("\nsub-components of "+list.get(0).name+":\n");
                }
                list.remove(0);
                return c;
            }
            else
                return null;
        }   
    }
    

    原组件迭代器

    public class NullIterator implements MyIterator{
    
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return false;
        }
    
        @Override
        public Component next() {
            return null;
        }
        
    }
    

    最后调用

    public class Test {
        public static void main(String[] args) {
            int id = 0;
            //计算对象
            Component computer = new CompositeComponent(id++, "Think Pad",0.0);
            //键盘对象
            Component keyboard = new AtomicComponent(id++, "Keyboard",20.0);
            //鼠标对象
            Component mouse = new AtomicComponent(id++, "Mouse",20.0);
            //显示器对象
            Component monitor = new AtomicComponent(id++,"Monitor",1000.0)
            //主机对象
            Component mainFrame = new CompositeComponent(id++, "Main frame",0.0);
            //硬盘对象
            Component hardDisk = new AtomicComponent(id++, "Hard disk",1000.0);
            //电源对象
            Component powerSupplier = new AtomicComponent(id++, "Power supplier",500.0);
            //主板对象
            Component mainBoard = new CompositeComponent(id++, "Main board",0.0);
            //CPU对象
            Component cpu = new AtomicComponent(id++, "CPU",1500.0);
            //显卡对象
            Component videoCard = new AtomicComponent(id++, "Video card",900.0);
            //网卡对象
            Component networkCard = new AtomicComponent(id++, "Network card",100.0);
            mainBoard.add(cpu);
            mainBoard.add(videoCard);
            mainBoard.add(networkCard);
            mainFrame.add(hardDisk);
            mainFrame.add(powerSupplier);       
            mainFrame.add(mainBoard);        
            computer.add(keyboard);
            computer.add(mouse);
            computer.add(monitor);
            computer.add(mainFrame);
    
            MyIterator it = computer.iterator();
            while(it.hasNext()){
                Component c = it.next();
            }
        }
    }        
    

    新人上路,有更好的方法欢迎讨论。

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  • ‘’‘用迭代器实现斐波那契数列’’’ from collections import Iterable class MyRab: def init(self,mounth): ‘’’ :param mounth:控制生成对应的数据 ‘’’ self.mounth=mounth self.a=0 self.b=1 self.item_...

    ‘’‘用迭代器实现斐波那契数列’’’
    from collections import Iterable
    class MyRab:
    def init(self,mounth):
    ‘’’
    :param mounth:控制生成对应的数据
    ‘’’
    self.mounth=mounth
    self.a=0
    self.b=1
    self.item_index=0

    def __iter__(self):
        return self
    
    def __next__(self):
        if self.item_index <self.mounth:
            self.a,self.b = self.b,self.a+self.b
            self.item_index += 1
            return self.a
        else:
            raise StopIteration
    

    if name == ‘main’:
    rab = MyRab(5)
    for i in rab:
    print(i)
    在这里插入图片描述
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  • 本文实例讲述了php和C#的yield迭代器实现方法对比。...IEnumerable表示一个类可以迭代,也就是可以用foreach遍历,IEnumerator是真正的迭代器实现,IEnumerable和IEnumerator一个是使用迭代器的接口,一个是实现迭
  • 可以直接作用于for循环的对象统称为可迭代对象:Iterable 可以被next()函数调用并不断返回下...用迭代器实现斐波那契数列 Python3环境下可实现迭代: class Fib(object): def __init__(self, max): super(Fib, se...

    可以直接作用于for循环的对象统称为可迭代对象:Iterable

    可以被next()函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器:Iterator

    参考:Python学习笔记 - 迭代器Iterator

    用迭代器实现斐波那契数列

    Python3环境下可实现迭代:

    class Fib(object):
        def __init__(self, max):
            super(Fib, self).__init__()
            self.max = max
    
        def __iter__(self):
            self.a = 0
            self.b = 1
            return self
    
        def __next__(self):
            fib = self.a
            if fib > self.max:
                raise StopIteration
            self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
            return fib
    
    # 定义一个main函数,循环遍历每一个菲波那切数
    def main():
        # 20以内的数
        fib = Fib(20)
        for i in fib:
            print(i)
    
    # 测试
    if __name__ == '__main__':
        main()
    

    0
    1
    1
    2
    3
    5
    8
    13

    Python2环境下运行报错:

    TypeError: iter() returned non-iterator of type ‘Fib’

    def _next_(self) is for Python 3

    For Python 2 you need to add method next()

    class Fib(object):
        def __init__(self, max):
            super(Fib, self).__init__()
            self.max = max
    
        def __iter__(self):
            self.a = 0
            self.b = 1
            return self
    
        def __next__(self):
            fib = self.a
            if fib > self.max:
                raise StopIteration
            self.a, self.b = self.b, self.a + self.b
            return fib
    
        def next(self):
            return self.__next__()
    
    
    def main():
        fib = Fib(20)
        for i in fib:
            print(i)
    
    if __name__ == '__main__':
        main()
    
    展开全文
  • 主要介绍了Java中Set&List的迭代器实现步骤解析,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下
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空空如也

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迭代器实现