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通用樹形結構的迭代與組合模式實現方案

2022-06-12 06:01:32

日常開發過程過程中。樹形結構運用的非常頻繁。

例如：公司組織結構、各種分類結構、分組結構等等。

 

 

 

 

SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0;

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `tbl_sapo_group` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵',
  `code` varchar(100) NOT NULL COMMENT '唯一編碼',
  `create_time` datetime(3) NOT NULL COMMENT '建立時間',
  `last_update_time` datetime(3) DEFAULT NULL COMMENT '最後更新時間',
  `name` varchar(255) NOT NULL COMMENT '名稱',
  `detail` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '詳情',
  `status` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT 2 COMMENT '狀態:0-無效，1-有效，2-編輯',
  `group_type` varchar(100) NOT NULL COMMENT '組型別',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uni_idx_group_code` (`code`),
  KEY `idx_group_group_type` (`group_type`),
  CONSTRAINT `fk_group_group_type` FOREIGN KEY (`group_type`) REFERENCES `tbl_sapo_group_type` (`code`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='組';

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `tbl_sapo_group_rel` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵',
  `create_time` datetime(3) NOT NULL COMMENT '建立時間',
  `last_update_time` datetime(3) DEFAULT NULL COMMENT '最後更新時間',
  `parent_code` varchar(100) NOT NULL COMMENT '父節點程式碼，tbl_sapo_group表code',
  `child_code` varchar(100) NOT NULL COMMENT '子節點程式碼，tbl_sapo_group表code',
  `status` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT 2 COMMENT '狀態:0-無效，1-有效，2-編輯',
  `group_rel_type` varchar(100) NOT NULL COMMENT '組關係型別程式碼，來自tbl_sapo_group_rel_type表code',
  `tree_code` varchar(100) NOT NULL COMMENT '樹節點程式碼，tbl_sapo_tree表code',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_group_rel_child_code` (`child_code`),
  KEY `idx_group_rel_parent_code` (`parent_code`),
  KEY `idx_group_rel_group_rel_type` (`group_rel_type`),
  KEY `idx_group_rel_tree_code_status_parent_code_child_code` (`tree_code`,`status`,`parent_code`,`child_code`),
  CONSTRAINT `fk_group_rel_child_code` FOREIGN KEY (`child_code`) REFERENCES `tbl_sapo_group` (`code`),
  CONSTRAINT `fk_group_rel_group_rel_type` FOREIGN KEY (`group_rel_type`) REFERENCES `tbl_sapo_group_rel_type` (`code`),
  CONSTRAINT `fk_group_rel_parent_code` FOREIGN KEY (`parent_code`) REFERENCES `tbl_sapo_group` (`code`),
  CONSTRAINT `fk_group_rel_tree_code` FOREIGN KEY (`tree_code`) REFERENCES `tbl_sapo_tree` (`code`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='組關係';

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `tbl_sapo_group_rel_type` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵',
  `code` varchar(100) NOT NULL COMMENT '唯一編碼',
  `create_time` datetime(3) NOT NULL COMMENT '建立時間',
  `last_update_time` datetime(3) DEFAULT NULL COMMENT '最後更新時間',
  `name` varchar(255) NOT NULL COMMENT '名稱',
  `detail` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '詳情',
  `status` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT 2 COMMENT '狀態:0-無效，1-有效，2-編輯',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uni_idx_group_rel_type_code` (`code`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='組關係型別';

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `tbl_sapo_group_type` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵',
  `code` varchar(100) NOT NULL COMMENT '唯一編碼',
  `create_time` datetime(3) NOT NULL COMMENT '建立時間',
  `last_update_time` datetime(3) DEFAULT NULL COMMENT '最後更新時間',
  `name` varchar(255) NOT NULL COMMENT '名稱',
  `detail` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '詳情',
  `status` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT 2 COMMENT '狀態:0-無效，1-有效，2-編輯',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uni_idx_group_type_code` (`code`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='組型別';

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `tbl_sapo_tree` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵',
  `code` varchar(100) NOT NULL COMMENT '唯一編碼',
  `create_time` datetime(3) NOT NULL COMMENT '建立時間',
  `last_update_time` datetime(3) DEFAULT NULL COMMENT '最後更新時間',
  `name` varchar(255) NOT NULL COMMENT '名稱',
  `detail` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '詳情',
  `status` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT 2 COMMENT '狀態:0-無效，1-有效，2-編輯',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uni_idx_tree_code` (`code`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='樹定義';

CREATE TABLE IF NOT EXISTS `tbl_sapo_tree_group` (
  `id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主鍵',
  `create_time` datetime(3) NOT NULL COMMENT '建立時間',
  `last_update_time` datetime(3) DEFAULT NULL COMMENT '最後更新時間',
  `group_code` varchar(100) NOT NULL COMMENT '組程式碼，tbl_sapo_group表code',
  `tree_code` varchar(100) NOT NULL COMMENT '樹程式碼，tbl_sapo_tree表code',
  `status` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT 2 COMMENT '狀態:0-無效，1-有效，2-編輯',
  `is_root` int(10) unsigned DEFAULT NULL COMMENT '是否根節點:1-根節點,null非根節點',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uni_idx_tree_group_tree_code_is_root` (`tree_code`,`is_root`),
  KEY `idx_tree_group_group_code` (`group_code`),
  CONSTRAINT `fk_tree_group_group_code` FOREIGN KEY (`group_code`) REFERENCES `tbl_sapo_group` (`code`),
  CONSTRAINT `fk_tree_group_tree_code` FOREIGN KEY (`tree_code`) REFERENCES `tbl_sapo_tree` (`code`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='樹包含的組';

SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1;
建表語句

如圖所示關係型資料庫模型，基本滿足一個系統多顆樹、組可以複用的目的。

 

樹的節點可能是一個單獨的節點，也可能是一個子樹的根。我們需要遍歷的時候需要不同節點不同處理，使用【多型】。

但是處理的時候不要區分是何種節點，提供一種【透明化】處理方式，要實現需要參照兩個模式：迭代模式、組合模式

老規矩，先引入概念，之後實現。

迭代器模式 提供一個方式來遍歷集合而無需暴露集合的實現
組合模式 客戶可以將物件的集合以及個別物件一視同仁

 

迭代器模式：

 

 

迭代器範例：陣列實現迭代器

 

 

// 迭代器介面
interface Iterator {
    boolean hasNext();

    Object next();
}

// 選單項
class MenuItem {

    String name;
    String description;
    boolean vegetarian;
    double price;

    public MenuItem(String name, String description, boolean vegetarian, double price) {
        this.name = name;
        this.description = description;
        this.vegetarian = vegetarian;
        this.price = price;
    }
    // getter,setter方法
    public String getName() {
        return name;
    }
}

// 選單
class DinerMenu {
    static final int MAX_ITEMS = 6;
    int numberOfItems = 0;
    MenuItem[] menuItems;

    public DinerMenu() {
        menuItems = new MenuItem[MAX_ITEMS];
        addItem("紅燒獅子頭", "江南名菜", true, 50d);
        addItem("夫妻肺片", "和夫妻沒啥關係", true, 70d);
    }

    public void addItem(String name, String description, boolean vegetarian, double price) {
        MenuItem menuItem = new MenuItem(name, description, vegetarian, price);
        if (numberOfItems >= MAX_ITEMS) {
            System.out.println("sorry,menu is full");
        } else {
            menuItems[numberOfItems] = menuItem;
            numberOfItems += 1;
        }
    }

    public MenuItem[] getMenuItems() {
        return menuItems;
    }

    public Iterator createIteator() {
        return new DinerMenuIterator(menuItems);
    }
}

class DinerMenuIterator implements Iterator {
    MenuItem[] items;
    int position = 0;

    public DinerMenuIterator(MenuItem[] items) {
        this.items = items;
    }

    public Object next() {
        MenuItem menuItem = items[position];
        position = position + 1;
        return menuItem;
    }

    public boolean hasNext() {
        // 陣列可能沒裝滿
        if (position >= items.length || items[position] == null) {
            return false;
        } else {
            return true;
        }
    }

    public void remove() {
        if (position <= 0) {
            throw new IllegalStateException("you can't an item unitl you've done at least on next()");
        }
        if (items[position - 1] != null) {
            for (int i = position - 1; i < (items.length - 1); i++) {
                items[i] = items[i + 1];
            }
            items[items.length - 1] = null;
        }

    }

}

// 測試
class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Iterator iterator = (new DinerMenu()).createIteator();
        while(iterator.hasNext()){
            MenuItem menuItem = (MenuItem) iterator.next();
            System.out.println(menuItem.getName());
        }

    }
}
迭代器模式範例
陣列迭代器

1.當然remove可以不實現，因為可能並行remove，迭代器不安全。

我們簡單處理丟擲java.lang.UnsupportedOperationException

2.java5之後,集合可以使用for/in形式代替了顯示的建立迭代器。

for( Object obj: collection){

}

 

對於不同的集合，我們有不同的遍歷方式。有沒有一種通用的遍歷集合的模式，遮蔽這種差異，該模式就是迭代器。

迭代器模式提供一種方法順序存取一個聚合物件中的各個元素，而不暴露其內部的表示。

其實說白了，迭代器模式就是通過定義統一操作介面，來遮蔽不同底層的操作邏輯。

如果你能有一個統一的方法存取聚合中的每一個物件，你就可以編寫多型的程式碼和這些聚合搭配。

把遊走的任務放在迭代器上，而不是聚合上。這樣簡化了聚合的介面和實現。責任分配明晰。

符合【單一職責】，如果不使用迭代器模式，集合改變的話，例如由集合變陣列，這個類必須改變，遍歷方式也跟著改變。

 

組合模式：

允許你將物件組合成樹形結構來表現「整體/部分」層次結構。

組合能讓客戶以一致的方式處理個別物件以及物件組合。即我們可以忽略物件組合和個別物件之間的差別，而使用相同操作。

組合模式犧牲【單一責任】獲取【透明性】，透明性即客戶處理組合和葉節點一視同仁。一個節點是組合還是葉節點，對客戶是透明的。

 

 

 

 

組合模式範例：

 

 

 

 

public abstract class MenuComponent {
   
    // 操作節點需要方法
    public void add(MenuComponent menuComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    public void remove(MenuComponent menuComponent) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    public MenuComponent getChild(int i) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
  
    // 選單本身方法
    public String getName() {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    public String getDescription() {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    public double getPrice() {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    public boolean isVegetarian() {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
  
    public void print() {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
}
MenuComponent
public class Menu extends MenuComponent {
    ArrayList<MenuComponent> menuComponents = new ArrayList<MenuComponent>();
    String name;
    String description;

    public Menu(String name, String description) {
        this.name = name;
        this.description = description;
    }

    public void add(MenuComponent menuComponent) {
        menuComponents.add(menuComponent);
    }

    public void remove(MenuComponent menuComponent) {
        menuComponents.remove(menuComponent);
    }

    public MenuComponent getChild(int i) {
        return (MenuComponent) menuComponents.get(i);
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public String getDescription() {
        return description;
    }

    public void print() {
        System.out.print("\n" + getName());
        System.out.println(", " + getDescription());
        System.out.println("---------------------");

        Iterator<MenuComponent> iterator = menuComponents.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            MenuComponent menuComponent = (MenuComponent) iterator.next();
            menuComponent.print();
        }
    }
}
Menu
public class MenuItem extends MenuComponent {
    String name;
    String description;
    boolean vegetarian;
    double price;
    
    public MenuItem(String name, 
                    String description, 
                    boolean vegetarian, 
                    double price) 
    { 
        this.name = name;
        this.description = description;
        this.vegetarian = vegetarian;
        this.price = price;
    }
  
    public String getName() {
        return name;
    }
  
    public String getDescription() {
        return description;
    }
  
    public double getPrice() {
        return price;
    }
  
    public boolean isVegetarian() {
        return vegetarian;
    }
  
    public void print() {
        System.out.print("  " + getName());
        if (isVegetarian()) {
            System.out.print("(v)");
        }
        System.out.println(", " + getPrice());
        System.out.println("     -- " + getDescription());
    }
}
MenuItem
public class Waitress {
    MenuComponent allMenus;
 
    public Waitress(MenuComponent allMenus) {
        this.allMenus = allMenus;
    }
 
    public void printMenu() {
        allMenus.print();
    }
}
Waitress

 

 範例：

使用迭代和組合模式實現一種通用的樹形結構：

1.核心及組和組的關係。

2.該方案實現了，內部迭代器和外部迭代器。根據實際情況使用。

 

 

 

 

 

public abstract class GroupComponent {

   

    public abstract Iterator<GroupComponent> createIterator();
    
    // 首行字元空幾格
    protected abstract String printTreeStr(int i);
    
    public abstract String getName();
    
    public  String printTreeStr() {
        return printTreeStr(0);
    };
    
    
    
    // 列印樹形解結構
    protected String padding_n(int n) {
        StringBuffer space = new StringBuffer("");
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            space.append("-");
        }
        space.append("|");
        return space.toString();
    }
    
 // 遞迴獲取樹形結構
    public static GroupComponent getTree(String groupCode) {
        // 獲取通用dao
        CommonDao dao = SpringUtil.getBean(CommonDao.class);
        // 資料庫中組詳細資訊model類
        SapoGroup sapoGroup = dao.getObj(SapoGroup.getInstance().setCode(groupCode));

        // 查詢該節點所有兒子
        List<SapoGroupRel> childList = dao.getObjListWithEmpty(SapoGroupRel.getInstance().setParentCode(groupCode));

        // 如果沒有子節點，直接新建葉子節點返回
        if (childList == null || childList.size() == 0) {
            LeafGroup leafGroup = new LeafGroup();
            leafGroup.setLeafGroup(sapoGroup);
            return leafGroup;
        } else {
            // 如果有子節點
            Group group = new Group();
            group.setGroupDetail(sapoGroup);
            for (SapoGroupRel rel : childList) {
                // 遞迴拿到上一個節點
                GroupComponent child = getTree(rel.getChildCode());
                group.getList().add(child);
            }
            return group;
        }
    }
}
GroupComponent 
public class Group extends GroupComponent {

    Iterator<GroupComponent> iterator = null;

    public List<GroupComponent> list = new ArrayList<GroupComponent>();

    public SapoGroup groupDetail;

    public SapoGroup getGroupDetail() {
        return groupDetail;
    }

    public void setGroupDetail(SapoGroup groupDetail) {
        this.groupDetail = groupDetail;
    }

    /*
     * 列印樹形層級結構
     */
    protected String printTreeStr(int i) {
        // 需要列印的欄位
        String waitPrintStr = this.groupDetail.getName();

        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append(padding_n(i));
        sb.append(waitPrintStr);
        sb.append("\r\n");

        Iterator<GroupComponent> iterator = list.iterator();

        while (iterator.hasNext()) {
            GroupComponent next = iterator.next();
            // 遞迴進行遍歷
            String printTree = next.printTreeStr(i + 2);
            sb.append(printTree);
        }
        return sb.toString();
    }

    public List<GroupComponent> getList() {
        return list;
    }

    public void setList(List<GroupComponent> list) {
        this.list = list;
    }

    @Override
    public Iterator<GroupComponent> createIterator() {
        if (iterator == null) {
            iterator = new GroupIterator(list.iterator());
        }
        return iterator;
    }

    @Override
    public String getName() {

        return "list: " + groupDetail.getName();
    }

}
Group 
public class LeafGroup extends GroupComponent {

    private SapoGroup leafGroup;

    public SapoGroup getLeafGroup() {
        return leafGroup;
    }

    public void setLeafGroup(SapoGroup leafGroup) {
        this.leafGroup = leafGroup;
    }

    public Iterator<GroupComponent> createIterator() {
        return new NullIterator();
    }

    protected String printTreeStr(int i) {
        // 關鍵欄位
        String waitPrintStr = this.getLeafGroup().getName();
        return padding_n(i) + waitPrintStr + "\r\n";
    }

    /* (non-Javadoc)
     * @see cn.com.fmsh.nfcos.sapo.biz.testGroup.GroupComponent#getName()
     */
    @Override
    public String getName() {
       return "leaf: "+leafGroup.getName();
    }

}
LeafGroup 
public class GroupIterator implements Iterator<GroupComponent> {

    Stack<Iterator<GroupComponent>> stack = new Stack<Iterator<GroupComponent>>();

    public GroupIterator(Iterator<GroupComponent> iterator) {
        stack.push(iterator);
    }

    public boolean hasNext() {
        if (stack.isEmpty()) {
            return false;
        } else {
            Iterator<GroupComponent> iterator = stack.peek();
            if (!iterator.hasNext()) {
                stack.pop();
                return hasNext();
            } else {
                return true;
            }
        }

    }

    
    public GroupComponent next() {
       if(hasNext()) {
           Iterator<GroupComponent> iterator = stack.peek();
           GroupComponent next = iterator.next();
           stack.push(next.createIterator());
           return next;
       }else {
           return null;
       }        
    }

}
GroupIterator 
public class NullIterator implements Iterator<GroupComponent> {
   
    public GroupComponent next() {
        return null;
    }
  
    public boolean hasNext() {
        return false;
    }
   
    
}
NullIterator

 

測試程式，遍歷樹形結構、列印樹形結構。

 @Test
    public void Test() {

        // 使用外部迭代器遍歷
        GroupComponent tree = Group.getTree("hotel");

        Iterator<GroupComponent> iterator = tree.createIterator();

        while (iterator.hasNext()) {
            GroupComponent next = iterator.next();
            // TODO 遍歷操作內容

        }

        System.out.println("----列印樹形結構-----");
        
        // 列印樹形結構
        System.err.println(GroupComponent.getTree("hotel").printTreeStr());

    }

 

本文來自部落格園，作者：wanglifeng，轉載請註明原文連結：https://www.cnblogs.com/wanglifeng717/p/16363485.html