数据结构(Java)——迭代器Iterator

感谢Java软件结构与数据结构 John Lewis Joseph chase 著 金名译
干大事而惜身,见小利而忘命,非英雄也!

1.迭代器定义

迭代器是一个对象，允许用户每次获得和使用集合中的一个元素，它与某个集合一同使用，但是它是一个单独的对象。迭代器是有助于实现某个集合的一种机制。
在java中，迭代器提供了一种标准方法，可以一次访问集合中的每一个元素，这是一种通用的操作。迭代器是一个对象，允许用户每次获取和使用集合中的一个元素。JavaAPI中迭代器由两个基本的接口实现的：

• Iterator:用于定义一个对象，该对象作为一个迭代器。
• Iterable：用于定义一个集合，从该集合中可以抽取出一个迭代器。

    集合定义为Iterable，当需要的时候可以提供一个Iterator对象。Iterable接口只有一个方法，名字为   iterator() 返回值是一个Iterator对象，当创建一个集合时需要确定元素的类型，通常是在迭代器中定义元素：

    public Iterator<T> iterator() {
        return new ArrayListIterator();
    }

    Iterator接口含有3个方法。前两个是hasNext和next，可以用于依次访问集合中的元素。
    大多数的迭代器都是fail-fast的，当迭代器使用之中，如果要修改集合将抛出一个异常。
    许多时候我们含显示迭代器的while，而不是使用for-each循环。因为，首先是一般不需要迭代的所有元素，另外，如果使用remove，需要调用显示的迭代器，然而foreach没有提供对迭代器的显示访问。

2.迭代器关键补充概念

【1】迭代器是一个对象，提供了一种依次访问集合中的每个元素的方式。
【2】经常把集合定义为Iterable的，这意味着需要时可以提供一个迭代器。
【3】迭代器的可选方法remove使得它可以删除一个元素，，而无需在遍历集合。
【4】大多是的迭代器都是fail-fast的，当迭代器仍在使用时，如果修改集合将抛出一个异常。
【5】不能假设迭代器访问元素的顺序，除非显示声明了。
【6】迭代器类往往实现为它所属的集合的内部类。
【7】迭代器检查修改计数，以确保与集合的修改计数一致。

3. 迭代器的实现

2.1 数组实现的迭代器

    private class ArrayListIterator implements Iterator<T>
    {
        int iteratorModCount;
        int current;

        /**
         * Sets up this iterator using the specified modCount.
         * 
         * @param modCount the current modification count for the ArrayList
         */
        public ArrayListIterator()
        {
            iteratorModCount = modCount;
            current = 0;
        }

        /**
         * Returns true if this iterator has at least one more element
         * to deliver in the iteration.
         *
         * @return  true if this iterator has at least one more element to deliver
         *          in the iteration
         * @throws  ConcurrentModificationException if the collection has changed
         *          while the iterator is in use
         */
        public boolean hasNext() throws ConcurrentModificationException
        {
            if (iteratorModCount != modCount)
                throw new ConcurrentModificationException();

            return (current < rear);
        }

        /**
         * Returns the next element in the iteration. If there are no
         * more elements in this iteration, a NoSuchElementException is
         * thrown.
         *
         * @return  the next element in the iteration
         * @throws  NoSuchElementException if an element not found exception occurs
         * @throws  ConcurrentModificationException if the collection has changed
         */
        public T next() throws ConcurrentModificationException
        {
            if (!hasNext())
                throw new NoSuchElementException();

            current++;

            return list[current - 1];
        }

        /**
         * The remove operation is not supported in this collection.
         * 
         * @throws UnsupportedOperationException if the remove method is called
         */
        public void remove() throws UnsupportedOperationException
        {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }

    }   

2.2 链表实现的迭代器

/**
     * LinkedIterator represents an iterator for a linked list of linear nodes.
     */
    private class LinkedListIterator implements Iterator<T>
    {
        private int iteratorModCount;  // the number of elements in the collection
        private LinearNode<T> current;  // the current position

        /**
         * Sets up this iterator using the specified items.
         *
         * @param collection  the collection the iterator will move over
         * @param size        the integer size of the collection
         */
        public LinkedListIterator()
        {
            current = head;
            iteratorModCount = modCount;
        }

        /**
         * Returns true if this iterator has at least one more element
         * to deliver in the iteration.
         *
         * @return  true if this iterator has at least one more element to deliver
         *          in the iteration
         * @throws  ConcurrentModificationException if the collection has changed
         *          while the iterator is in use
         */
        public boolean hasNext() throws ConcurrentModificationException
        {
            if (iteratorModCount != modCount) 
                throw new ConcurrentModificationException();

            return (current != null);
        }

        /**
         * Returns the next element in the iteration. If there are no
         * more elements in this iteration, a NoSuchElementException is
         * thrown.
         *
         * @return the next element in the iteration
         * @throws NoSuchElementException if the iterator is empty
         */
        public T next() throws ConcurrentModificationException
        {
            if (!hasNext())
                throw new NoSuchElementException();

            T result = current.getElement();
            current = current.getNext();
            return result;
        }

        /**
         * The remove operation is not supported.
         * 
         * @throws UnsupportedOperationException if the remove operation is called
         */
        public void remove() throws UnsupportedOperationException
        {
            throw new UnsupportedOperationException();
        }
    }