iOS 面试题(八):实现一个嵌套数组的迭代器

问题:

给你一个嵌套的 NSArray 数据,实现一个迭代器类,该类提供一个 next() 方法,可以依次的取出这个 NSArray 中的数据。

比如 NSArray 如果是 [1,[4,3],6,[5,[1,0]]], 则最终应该输出:1, 4, 3, 6, 5, 1, 0 。

另外,实现一个 allObjects 方法,可以一次性取出所有元素。

给你一个嵌套的 NSArray 数据,实现一个迭代器类,该类提供一个 next() 方法,可以依次的取出这个 NSArray 中的数据。

解答:

本题的代码稍长,完整的代码我放在git上了,以下是讲解。

先说第二问吧,第二问比较简单:实现一个 allObjects 方法,可以一次性取出所有元素。

对于此问,我们可以实现一个递归函数,在函数中判断数组中的元素是否又是数组,如果是的话,就递归调用自己,如果不是数组,则加入到一个 NSMutableArray 中即可。下面是示例代码:

- (NSArray*)allObjects {NSMutableArray*result= [NSMutableArrayarray];

[self fillArray:_originArray into:result];returnresult;

}

- (void)fillArray:(NSArray*)arrayinto:(NSMutableArray*)result{for(NSUIntegeri =0; i

[self fillArray:array[i] into:result];

}else{

[resultaddObject:array[i]];

}

}

}

如果你还在纠结掌握递归有什么意义的话,欢迎翻翻我半年前写的另一篇文章:递归的故事(上)递归的故事(下)

接下来让我们来看第一问,在同学的回复中,我看到很多人用第二问的办法,把数组整个另外保存一份,然后再记录一个下标,每次返回其中一个。这个方法当然是可行的,但是大部分的迭代器通常都不会这么实现。因为这么实现的话,数组需要整个复制一遍,空间复杂度是 O(N)。

所以,我个人认为本题第一问更好的解法是:

记录下遍历的位置,然后每次遍历时更新位置。由于本题中元素是一个嵌套数组,所以我们为了记录下位置,就需要两个变量:一个是当前正在遍历的子数组,另一个是这个数组遍历到的位置。

我在实现的时候,定义了一个名为 NSArrayIteratorCursor 的类来记录这些内容,NSArrayIteratorCursor 的定义和实现如下:

@interface   NSArrayIteratorCursor:NSObject

@property(nonatomic)NSArray*array;

@property(nonatomic)NSUIntegerindex;

@end

@implementation  NSArrayIteratorCursor

- (id)initWithArray:(NSArray*)array 

{self= [superinit];

if(self) {

_array = array;

_index =0;

}

return  self;

}

@end

由于数组在遍历的时候可能产生递归,就像我们实现 allObjects 方法那样。所以我们需要处理递归时的 NSArrayIteratorCursor 的保存,我在实现的时候,拿数组当作栈,来实现保存遍历时的状态。

最终,我实现了一个迭代器类,名字叫 NSArrayIterator,用于最终提供 next 方法的实现。这个类有两个私有变量,一个是刚刚说的那个栈,另一个是原数组的引用。

@interface  NSArrayIterator:NSObject

- (id)initWithArray:(NSArray*)array;

- (id)next;

- (NSArray*)allObjects;

@end

@implementation NSArrayIterator

{NSMutableArray*_stack;

NSArray*_originArray;

}

在初使化的时候,我们初始化遍历位置的代码如下:

- (id)initWithArray:(NSArray*)array {

self= [super init];

if(self) {       

 _originArray = array;       

 _stack = [NSMutableArray  array];     

  [self  setupStack];  

  }

return  self;

}

- (void)setupStack {

NSArray  IteratorCursor*c = [[NSArray IteratorCursoralloc] initWithArray:_originArray]; 

  [_stack addObject:c];

}

接下来就是最关键的代码了,即实现 next 方法,在 next 方法的实现逻辑中,我们需要:

判断栈是否为空,如果为空则返回 nil。

从栈中取出元素,看是否遍历到了结尾,如果是的话,则出栈。

判断第 2 步是否使栈为空,如果为空,则返回 nil。

终于拿到元素了,这一步判断拿到的元素是否是数组。

如果是数组,则重新生成一个遍历的 NSArrayIteratorCursor 对象,放到栈中。

重新从栈中拿出第一个元素,循环回到第 4 步的判断。

如果到了这一步,说明拿到了一个非数组的元素,这样就可以把元素返回,同时更新索引到下一个位置。

以下是相关的代码,对于没有算法基础的同学,可能读起来还是比较累,其实我写起来也不快,所以希望你能多理解一下,其实核心思想就是手工操作栈的入栈和出栈:

- (id)next {

//  1. 判断栈是否为空,如果为空则返回 nil。

if([_stackcount] ==0) {

return nil;

}

// 2. 从栈中取出元素,看是否遍历到了结尾,如果是的话,则出栈。

NSArray IteratorCursor*c;

c= [_stack lastObject];

while(c.index ==c.array.count&& _stack.count>0) {

[_stack removeLastObject];

c= [_stack lastObject];

}

// 3. 判断第 2 步是否使栈为空,如果为空,则返回 nil。

if(_stack.count==0) {

returnnil;

}

// 4. 终于拿到元素了,这一步判断拿到的元素是否是数组。

id item =c.array[c.index];

while([item isKindOfClass:[NSArrayclass]]){

c.index++;

// 5. 如果是数组,则重新生成一个遍历的 NSArrayIteratorCursor 对象,放到栈中。

NSArrayIteratorCursor *nc = [[NSArrayIteratorCursor alloc] initWithArray:item];

[_stack addObject:nc];

// 6. 重新从栈中拿出第一个元素,循环回到第 4 步的判断。c= nc;

item =c.array[c.index];

}

// 7. 如果到了这一步,说明拿到了一个非数组的元素,这样就可以把元素返回,同时更新索引到下一个位置。

c.index++;returnitem;

}

在读者回复中,听榆大叔 和 yiplee 同学用了类似的做法,他们的代码在:

听榆大叔yiplee

最终,我想说这个只是我个人想出来的解法,很可能不是最优的,甚至可能也有很多问题,比如,这个代码有很多可以进一步 challenge 的地方:

这个代码是线程安全的吗?如果我们要实现一个线程安全的迭代器,应该怎么做?

如果在使用迭代器的时候,数组被修改了,会怎么样?

如何检测在遍历元素的时候,数组被修改了?

如何避免在遍历元素的时候,数组被修改?

如果大家有想出更好的解法,欢迎留言告诉我。

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