Smalltalk【1】 语言迭代器模式【2】实战：自定义链表【3】的遍历器【4】
迭代器模式是一种设计模式，它提供了一种方法【5】来访问聚合对象【6】中的各个元素，而又不暴露其内部表示。在Smalltalk语言中，迭代器模式被广泛应用，因为它与Smalltalk的面向对象哲学和动态特性非常契合。本文将围绕Smalltalk语言中的迭代器模式，通过实现一个自定义链表的遍历器来展示其实战应用。
Smalltalk 语言简介
Smalltalk是一种面向对象的编程语言，它由Alan Kay在1970年代初期设计。Smalltalk以其简洁的语法、动态类型【7】和动态绑定【8】而闻名。在Smalltalk中，所有对象都是类的实例，而类则是由对象定义的。
迭代器模式概述
迭代器模式定义了一个迭代器的接口，用于遍历聚合对象中的元素，而不必关心对象的内部结构。迭代器模式的主要目的是将算法与数据结构分离，使得算法可以独立于数据结构的变化。
自定义链表实现
在Smalltalk中，我们首先需要定义一个链表的数据结构。以下是一个简单的单向链表【9】的实现：
smalltalk
| head |
Class << Self
classVariable: 'head' value: nil.
classMethod: 'new'
^ self new: nil.
method: 'new: anObject'
| aNode |
aNode := Node new: anObject.
head := aNode.
self.
end.
end.
Node class
| anObject |
instanceVariableNames: 'anObject'.
class
inherits: Object.
classVariableNames: 'anObject'.
method: 'new: anObject'
^ self super new: anObject.
end.
method: 'next'
^ self nextNode.
end.
method: 'nextNode'
^ self anObject.
end.
end.
在这个实现中，`Node` 类代表链表中的节点【10】，每个节点包含一个对象和一个指向下一个节点的引用。`head` 是一个类变量【11】，用于指向链表的第一个节点。
遍历器实现
接下来，我们将实现一个遍历器，用于遍历链表中的所有节点。以下是遍历器的实现：
smalltalk
Iterator class
| currentNode |
instanceVariableNames: 'currentNode'.
class
inherits: Object.
classVariableNames: 'currentNode'.
method: 'new: aNode'
| aIterator |
aIterator := self super new.
aIterator currentNode: aNode.
aIterator.
end.
method: 'hasNext'
| aNode |
aNode := currentNode.
aNode ifNil: [^ false].
aNode := aNode nextNode.
currentNode: aNode.
aNode ifNil: [^ false].
true.
end.
method: 'next'
| aNode |
aNode := currentNode.
currentNode := aNode nextNode.
aNode.
end.
end.
在这个实现中，`Iterator` 类代表链表的遍历器。它有一个实例变量【12】 `currentNode`，用于跟踪当前遍历到的节点。`new: aNode` 方法用于创建一个新的遍历器实例，并将其 `currentNode` 设置为指定的节点。`hasNext` 方法用于检查是否还有更多的节点可以遍历。`next` 方法返回当前节点，并将 `currentNode` 更新为下一个节点。
实战应用
现在我们已经有了链表和遍历器的实现，我们可以通过以下代码来遍历链表中的所有元素：
smalltalk
| aList aNode aIterator |
aList := List new.
aList add: 'First'.
aList add: 'Second'.
aList add: 'Third'.
aNode := aList head.
while: [aNode isNotNil]
aNode := aNode nextNode.
aNode ifNotNil: [aNode anObject printNl].
aIterator := Iterator new: aList head.
while: [aIterator hasNext]
aIterator next printNl.
在这个例子中，我们首先创建了一个包含三个元素的链表。然后，我们使用 `while` 循环遍历链表中的所有节点，并打印出每个节点的对象。接着，我们创建了一个遍历器实例，并使用另一个 `while` 循环遍历链表，打印出每个节点的对象。
总结
通过本文的实战应用，我们展示了如何在Smalltalk语言中使用迭代器模式来遍历自定义链表。迭代器模式使得我们能够以一致的方式遍历不同的数据结构，而不必关心它们的内部实现。这种模式在Smalltalk语言中得到了广泛的应用，并且是Smalltalk面向对象编程哲学的一个体现。
在实际应用中，迭代器模式可以用于任何需要遍历集合的场景，例如数组、列表、树、图等。通过使用迭代器模式，我们可以提高代码的可读性【13】和可维护性【14】，同时减少对数据结构的依赖。
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