采访:为集合集合设计迭代器

Question

在java中为集合集合设计一个迭代器。迭代器应该隐藏嵌套，允许您迭代属于所有集合的所有元素，就像处理单个集合一样

Answer 1

这是一个可能的实现。请注意，我没有实现remove()：

public class MultiIterator <T> implements Iterator<T>{

    private Iterator<? extends Collection<T>> it;
    private Iterator<T> innerIt;
    private T next;
    private boolean hasNext = true;

    public MultiIterator(Collection<? extends Collection<T>> collections) {
        it = collections.iterator();    
        prepareNext();
    }

    private void prepareNext() {
        do {
            if (innerIt == null || !innerIt.hasNext()) {
                if (!it.hasNext()) {
                    hasNext = false;
                    return;
                } else
                    innerIt = it.next().iterator();
            }
        } while (!innerIt.hasNext());

        next = innerIt.next();
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return hasNext;
    }

    @Override
    public T next() {
        if (!hasNext)
            throw new NoSuchElementException();
        T res = next;
        prepareNext();
        return res;
    }

    @Override
    public void remove() {
        //TODO
    }

}

Answer 2

这是一个古老的问题，但现在(2019)我们有JDK8+的好东西。特别是，我们有streams，这使得这项任务变得简单：

public static <T> Iterator<T> flatIterator(Collection<Collection<T>> collections) {

    return collections.stream()
            .filter(Objects::nonNull)
            .flatMap(Collection::stream)
            .iterator();
}

我正在过滤掉null内部集合，以防万一...

EDIT:如果您还想将null元素从内部集合中过滤出来，只需在flatMap后面添加一个额外的非空过滤器

return collections.stream()
        .filter(Objects::nonNull)
        .flatMap(Collection::stream)
        .filter(Objects::nonNull)
        .iterator();

Answer 3

在this post中，您可以看到两种实现，唯一(次要的)区别是它接受迭代器的迭代器，而不是集合的集合。

这种差异，再加上以循环方式迭代元素的要求(这个问题中的OP没有要求)，增加了将迭代器复制到列表中的开销。

第一种方法是惰性的:它只在请求一个元素时才会迭代这个元素，我们必须付出的代价是代码更复杂，因为它需要处理更多的边缘情况：

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.NoSuchElementException;    

public class MultiIterator<E> implements Iterator {

    List<Iterator<E>> iterators = new LinkedList<>();
    Iterator<E> current = null;

    public MultiIterator(Iterator<Iterator<E>> iterator) {
        // copy the iterators into a list
        while (iterator.hasNext()) {
            iterators.add(iterator.next());
        }
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        boolean result = false;
        if (iterators.isEmpty() && (current == null || !current.hasNext())) {
            return false;
        }

        if (current == null) {
            current = iterators.remove(0);
        }

        while (!current.hasNext() && !iterators.isEmpty()) {
            current = iterators.remove(0);
        }

        if (current.hasNext()) {
            result = true;
        }
        return result;
    }

    @Override
    public E next() {
        if (current == null) {
            try {
                current = iterators.remove(0);
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                throw new NoSuchElementException();
            }
        }
        E result = current.next(); // if this method was called without checking 'hasNext' this line might raise NoSuchElementException which is fine
        iterators.add(current);
        current = iterators.remove(0);
        return result;
    }

    // test
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> a = new LinkedList<>();
        a.add(1);
        a.add(7);
        a.add(13);
        a.add(17);
        List<Integer> b = new LinkedList<>();
        b.add(2);
        b.add(8);
        b.add(14);
        b.add(18);
        List<Integer> c = new LinkedList<>();
        c.add(3);
        c.add(9);
        List<Integer> d = new LinkedList<>();
        d.add(4);
        d.add(10);
        d.add(15);
        List<Integer> e = new LinkedList<>();
        e.add(5);
        e.add(11);
        List<Integer> f = new LinkedList<>();
        f.add(6);
        f.add(12);
        f.add(16);
        f.add(19);
        List<Iterator<Integer>> iterators = new LinkedList<>();
        iterators.add(a.iterator());
        iterators.add(b.iterator());
        iterators.add(c.iterator());
        iterators.add(d.iterator());
        iterators.add(e.iterator());
        iterators.add(f.iterator());
        MultiIterator<Integer> it = new MultiIterator<>(iterators.iterator());
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next() + ","); // prints: 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,
        }
    }
}

第二个(按照请求的顺序将所有迭代器中的所有元素‘贪婪’地复制到一个列表中，并返回该列表的一个迭代器)：

import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class MultiIterator<E> {

    Iterator<Iterator<E>> iterator = null;
    List<E> elements = new LinkedList<>();

    private MultiIterator(Iterator<Iterator<E>> iterator) {
        this.iterator = iterator;
    }

    private void copyElementsInOrder() {
        List<Iterator<E>> iterators = new LinkedList<>();
        // copy the iterators into a list
        while (iterator.hasNext()) {
            iterators.add(iterator.next());
        }
        // go over the list, round-robin, and grab one
        // element from each sub-iterator and add it to *elements*
        // empty sub-iterators will get dropped off the list
        while (!iterators.isEmpty()) {
            Iterator<E> subIterator = iterators.remove(0);
            if (subIterator.hasNext()) {
                elements.add(subIterator.next());
                iterators.add(subIterator);
            }
        }
    }

    public static <E> Iterator<E> iterator(Iterator<Iterator<E>> iterator) {
        MultiIterator<E> instance = new MultiIterator<>(iterator);
        instance.copyElementsInOrder();
        return instance.elements.iterator();
    }

    // test
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> a = new LinkedList<>();
        a.add(1);
        a.add(7);
        a.add(13);
        a.add(17);
        List<Integer> b = new LinkedList<>();
        b.add(2);
        b.add(8);
        b.add(14);
        b.add(18);
        List<Integer> c = new LinkedList<>();
        c.add(3);
        c.add(9);
        List<Integer> d = new LinkedList<>();
        d.add(4);
        d.add(10);
        d.add(15);
        List<Integer> e = new LinkedList<>();
        e.add(5);
        e.add(11);
        List<Integer> f = new LinkedList<>();
        f.add(6);
        f.add(12);
        f.add(16);
        f.add(19);
        List<Iterator<Integer>> iterators = new LinkedList<>();
        iterators.add(a.iterator());
        iterators.add(b.iterator());
        iterators.add(c.iterator());
        iterators.add(d.iterator());
        iterators.add(e.iterator());
        iterators.add(f.iterator());
        Iterator<Integer> it = MultiIterator.<Integer>iterator(iterators.iterator());
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next() + ","); // prints: 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,
        }
    }
}

我包含了一个简单的“测试”代码，以展示使用MultiIterator的方法，这并不总是微不足道的(因为使用了泛型)，正如您在代码行中所看到的：

Iterator<Integer> it = MultiIterator.<Integer>iterator(iterators.iterator());