数据结构(Java)——迭代器和列表的实例

感谢Java软件结构与数据结构 John Lewis Joseph chase 著 金名译

0. 迭代器关键概念（补充理解）

【1】迭代器是一个对象，它提供了一种依次访问集合中每个元素的方式。
【2】经常把集合定义为Iterable的，说明需要时可以提供一个迭代器。
【3】迭代器可选方法remove使得它可以remove一个元素，而无需再遍历集合。
【4】大多数迭代器是fail-fast的，当迭代器人在使用之时，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，除非显式声明。
【6】迭代器往往实现为它所属的集合的内部类。
【7】迭代器检查修改技术，以确保与集合的修改计数保持一致。
【8】for-each循环只能够用于实现了iterator接口的集合中，
【9】如果不是要处理集合中的所有元素或者如果要使用迭代器的remove方法，可以使用显式迭代器而不是for-each循环。
【10】如果底层集合不是由迭代器本身进行修改的，fail-fast迭代器将快速而清晰地发生失败。
【11】fail-fast的实现：在后继的操作中，迭代器会通知集合的修改计数，确保该值不会被修改。如果改了，迭代器就会抛出ConcurrentModificationException异常。

2. Java集合API列表

Java集合API提供的列表类主要是支持索引列表。在一定程度上，这些类同无序列表是重叠的。JavaAPI中没有实现事实上的有序列表。
【1】ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。
【2】对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
【3】对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。
ArrayList和LinkedList都实现了java.util.List接口。

3. 使用无序列表：学习计划

Course.java

package ds.java.ch06;import java.io.Serializable;/**  * @author LbZhang * @version 创建时间：2015年11月18日 上午10:19:57  * @description 类说明 */public class Course implements Serializable{    private String prefix;    private int number;    private String title;    private String grade;    public Course(String prefix, int number, String title, String grade) {        super();        this.prefix = prefix;        this.number = number;        this.title = title;        if(grade==null){            this.grade = "";        }else{            this.grade = grade;        }    }    public Course(String prefix, int number, String title)    {        this(prefix, number, title, "");    }    public String getPrefix() {        return prefix;    }    public void setPrefix(String prefix) {        this.prefix = prefix;    }    public int getNumber() {        return number;    }    public void setNumber(int number) {        this.number = number;    }    public String getTitle() {        return title;    }    public void setTitle(String title) {        this.title = title;    }    public String getGrade() {        return grade;    }    public void setGrade(String grade) {        this.grade = grade;    }    /**     * Returns true if this course has been taken       *      * @return true if this course has been taken and false otherwise     */    public boolean taken()    {        return !grade.equals("");    }    public boolean equals(Object other)    {        boolean result = false;        if (other instanceof Course)        {            Course otherCourse = (Course) other;            if (prefix.equals(otherCourse.getPrefix()) &&                    number == otherCourse.getNumber())                result = true;        }        return result;    }    public String toString()    {        String result = prefix + " " + number + ": " + title;        if (!grade.equals(""))            result += "  [" + grade + "]";        return result;    }}

ProgramOfStudy.java

package ds.java.ch06;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileOutputStream;import java.io.IOException;import java.io.ObjectInputStream;import java.io.ObjectOutputStream;import java.io.Serializable;import java.util.Iterator;import java.util.LinkedList;import java.util.List;/** * @author LbZhang * @version 创建时间：2015年11月17日 上午11:30:41 * @description 类说明 */public class ProgramOfStudy implements Iterable<Course>, Serializable {    private List<Course> list;    public ProgramOfStudy() {        list = new LinkedList<Course>();    }    public void addCourse(Course course) {        if (course != null)            list.add(course);    }    public Course find(String prefix, int number) {        for (Course course : list)            if (prefix.equals(course.getPrefix())                    && number == course.getNumber())                return course;        return null;    }    /**     * 在某个元素之后添加元素     * @param target     * @param newCourse     */    public void addCourseAfter(Course target, Course newCourse) {        if (target == null || newCourse == null)            return;        int targetIndex = list.indexOf(target);//获取索引        if (targetIndex != -1)            list.add(targetIndex + 1, newCourse);    }    public void replace(Course target, Course newCourse) {        if (target == null || newCourse == null)            return;        int targetIndex = list.indexOf(target);        if (targetIndex != -1)            list.set(targetIndex, newCourse);    }    public String toString() {        String result = "";        for (Course course : list)            result += course + "\n";        return result;    }    public Iterator<Course> iterator() {        return list.iterator();    }    public void save(String fileName) throws IOException {        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileName);        ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(fos);        oos.writeObject(this);        oos.flush();        oos.close();    }    public static ProgramOfStudy load(String fileName) throws IOException,            ClassNotFoundException {        FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);        ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(fis);        ProgramOfStudy pos = (ProgramOfStudy) ois.readObject();        System.out.println(pos);        ois.close();        return pos;    }}

POSTester.java

package ds.java.ch06;import java.io.IOException;/** * @author LbZhang * @version 创建时间：2015年11月18日 上午9:46:48 * @description 类说明 */public class POSTester {    public static void main(String[] args) throws IOException,            ClassNotFoundException {        ProgramOfStudy pos = new ProgramOfStudy();        pos.addCourse(new Course("CS", 101, "Introduction to Programming", "A-"));        pos.addCourse(new Course("ARCH", 305, "Building Analysis", "A"));        pos.addCourse(new Course("GER", 210, "Intermediate German"));        pos.addCourse(new Course("CS", 320, "Computer Architecture"));        pos.addCourse(new Course("THE", 201, "The Theatre Experience"));        Course arch = pos.find("CS", 320);        pos.addCourseAfter(arch, new Course("CS", 321, "Operating Systems"));        Course theatre = pos.find("THE", 201);        theatre.setGrade("A-");        Course german = pos.find("GER", 210);        pos.replace(german, new Course("FRE", 110, "Beginning French", "B+"));        System.out.println(pos);        pos.save("ProgramOfStudy");//      pos = pos.load("ProgramOfStudy");//      System.out.println(pos);    }}

4. 约瑟夫问题

4.1 索引列表实现

package ds.java.ch06;import java.util.ArrayList;import java.util.List;import java.util.Scanner;/** * @author LbZhang * @version 创建时间：2015年11月18日 上午11:18:20 * @description 约瑟夫问题 *  */public class Josephus {    public static void main(String[] args) {        int numPeople, skip, targetIndex;        List<String> list = new ArrayList<String>();        Scanner in = new Scanner(System.in);        // get the initial number of soldiers        System.out.print("Enter the number of soldiers: ");        numPeople = in.nextInt();        in.nextLine();        // get the number of soldiers to skip        System.out.print("Enter the number of soldiers to skip: ");        skip = in.nextInt();        if(numPeople<skip){            System.out.println("**不能进行约瑟夫环**");            return ;        }        // load the initial list of soldiers        for (int count = 1; count <= numPeople; count++) {            list.add("Soldier " + count);        }        //now location index        targetIndex = skip;        System.out.println("The order is: ");        // Treating the list as circular, remove every nth element        // until the list is empty        while (list.size()>2) {            System.out.println(list.remove(targetIndex));            if (list.size() > 0)                targetIndex = (targetIndex + skip) % list.size();        }        System.out.println(list);    }}

4.2 数组实现

package ds.java.ch06;import java.util.Scanner;/** * @author LbZhang * @version 创建时间：2015年11月18日 下午12:23:55 * @description 类说明 */public class MyJosephus {    private int total;// 总人数    private int numCount;// 从当前开始第几个出列    private int beginNum;// 开始编号    private int[] solider;// 士兵队列    private int[] outSequence;// 出队次序    public MyJosephus(int total, int numCount, int beginNum) {        super();        this.total = total;        this.numCount = numCount;        this.beginNum = beginNum;        this.solider = new int[total];        // 初始化        for (int i = 0; i < solider.length; i++) {            solider[i] = i;        }        this.outSequence = new int[total];    }    public void exec() {        int counter = 0;// /标价变量        int i = this.beginNum;        int j = 0;        int killperson = 0;        while (true) {            if (solider[i] != -1) {// pserson[i]的值是-1，代表出环                // 没有出环，计数器加1                counter++;                // 判定是否数目达到numCount                if ((counter) % numCount == 0) {                    outSequence[j++] = i + 1;// 填入队列                    killperson++;                    solider[i] = -1;// 杀死当前编号士兵                }            }            i = (i + 1) % total;// 向后遍历            if (killperson == total) {                break;            }        }        System.out.println("出环按顺序为：");        for (int k = 0; k < outSequence.length; k++) {            // 输出出环顺序            System.out.print(outSequence[k] + " ");        }    }    public static void main(String[] args) {        int total = 0;        int numCount = 0;        int begin = 0;        Scanner scn = new Scanner(System.in);        while (true) {            System.out.println("Input total num:");            total = scn.nextInt();            System.out.println("Input numCount:");            numCount = scn.nextInt();            System.out.println("Input begin:");            begin = scn.nextInt();            if (total != 0 && numCount != 0 && total > numCount) {                MyJosephus mj = new MyJosephus(total, numCount, begin);                mj.exec();                break;            } else {                System.out.println("您输入的数据不合理，请重试！");            }        }    }}

输出结果：