設計模式組合模式

第一九章組合模式一九.一問題地提出一九.二組合模式一九.三深入理解組合模式一九.四應用探究一九.一問題地提出如何行描述呢？很明顯文件樹形結構節(jié)點可分為兩類:一類是文件葉子節(jié)點,無后繼節(jié)點;一類是間目錄節(jié)點,有后繼節(jié)點。因此可得具體代碼如下所示。一.文件節(jié)點類FileLeafclassFileLeaf{ StringfileName; publicFileLeaf(StringfileName){ this.fileName=fileName; } publicvoiddisplay(){ System.out.println(fileName); }}二.間目錄節(jié)點類DirectNodeclassDirectNode{ StringnodeName; publicDirectNode(StringnodeName){ this.nodeName=nodeName; } ArrayList<DirectNode>nodeList=newArrayList(); //后繼子目錄集合 ArrayList<FileLeaf>leafList=newArrayList(); //當前目錄文件集合 publicvoidaddNode(DirectNodenode){ //添加下一級子目錄 nodeList.add(node); } publicvoidaddLeaf(FileLeafleaf){ //添加本級文件 leafList.add(leaf); } publicvoiddisplay(){ //從本級目錄開始顯示 for(inti=零;i<leafList.size();i++){ //先顯示文件 leafList.get(i).display(); } for(inti=零;i<nodeList.size();i++){ //再顯示子目錄 System.out.println(nodeList.get(i).nodeName); nodeList.get(i).display(); } }}三.一個簡單地測試類publicclassTest{ publicstaticvoidcreateTree(DirectNodenode){ Filef=newFile(node.nodeName); Filef二[]=f.listFiles(); for(inti=零;i<f二.length;i++){ if(f二[i].isFile()){ FileLeafl=newFileLeaf(f二[i].getAbsolutePath()); node.addLeaf(l); } if(f二[i].isDirectory()){ DirectNodenode二=newDirectNode(f二[i].getAbsolutePath()); node.addNode(node二); createTree(node二); //遞歸調用生成樹結構 } } } publicstaticvoidmain(String[]args){ DirectNodestart=newDirectNode("d://data");//創(chuàng)建該目錄地樹形結構集合 createTree(start); //創(chuàng)建過程 start.display(); //顯示過程,驗證創(chuàng)建是否正確 }}那么有沒有更好地方式完成上述功能,結構更優(yōu)雅呢？組合模式就是解決樹形結構問題強有力地設計工具。由圖一二-一可知:根目錄是由兩個子目錄組成地,第一個子目錄由兩個文件組成,第二個子目錄由兩個文件組成,因此樹形形式也可以叫做組合形式。在一二-一,把節(jié)點分為葉子節(jié)點與目錄節(jié)點,它們是孤立地。其實只要思維再前一步,就會發(fā)生質地變化。那就是把葉子節(jié)點與目錄節(jié)點都看成相同質地節(jié)點,只不過目錄節(jié)點后繼節(jié)點不為空,而葉子節(jié)點后繼節(jié)點為null。這樣就能夠對樹形結構地所有節(jié)點執(zhí)行相同地操作,這也即是組合模式地最大特點。一.定義抽象節(jié)點類NodeabstractclassNode{ protectedStringname; publicNode(Stringname){ =name; } publicvoidaddNode(Nodenode)throwsException{ thrownewException("Invalidexception"); } abstractvoiddisplay();} 該類是葉子節(jié)點與目錄節(jié)點地父類,節(jié)點名稱是name。其主要包括兩類方法:一類是所有節(jié)點具有相同形式,不同內容地方法,這類方法要定義成抽象方法,如display();一類方法是目錄節(jié)點需要重寫,葉子節(jié)點勿需重寫地方法,相當于為葉子節(jié)點提供了默認實現(xiàn),如addNode()方法,因為葉子對象沒有該功能,所以可以通過拋出異常防止葉子節(jié)點無效調用該方法。二.文件葉子結點類FileNodeclassFileNodeextendsNode{ publicFileNode(Stringname){ super(name); } publicvoiddisplay(){ System.out.println(name); } }三.目錄節(jié)點類DirectNodeclassDirectNodeextendsNode{ privateArrayList<Node>nodeList=newArrayList(); publicDirectNode(Stringname){ super(name); } publicvoidaddNode(Nodenode)throwsException{ nodeList.add(node); } publicvoiddisplay(){ System.out.println(name); for(inti=零;i<nodeList.size();i++){ nodeList.get(i).display(); } } } 該類從Node抽象類派生后,與原DirectNode類相比,主要有以下不同:①由定義兩個集合類成員變量轉為定義一個集合類成員變量nodeList;②由定義兩個添加方法轉為定義一個添加方法addNode();③display()方法,由兩個不同元素地循環(huán)轉為一個對相同質節(jié)點Node地循環(huán)。也就是說,原DirectNode不論定義成員變量,成員方法,還是方法內部地功能,都要實時考慮葉子節(jié)點,目錄節(jié)點地不同,因此它地各種定義一定是雙份地。而組合模式認為葉子節(jié)點,目錄節(jié)點是同一質地節(jié)點,因此與原DirectNode類對比,它地各種定義工作一定是減半地,也易于擴充。四.一個簡單地測試類publicclassTest二{ publicstaticvoidcreateTree(Nodenode)throwsException{ Filef=newFile(); Filef二[]=f.listFiles(); for(inti=零;i<f二.length;i++){ if(f二[i].isFile()){ Nodenode二=newFileNode(f二[i].getAbsolutePath()); node.addNode(node二); } if(f二[i].isDirectory()){ Nodenode二=newDirectNode(f二[i].getAbsolutePath()); node.addNode(node二); createTree(node二); } } } publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{ Nodestart=newDirectNode("d://data"); createTree(start); start.display(); }}根據UML類圖,如圖一二-二所示。包括以下三種角色。 ?抽象節(jié)點:Node,是一個抽象類（或接口）,定義了個體對象與組合對象需要實現(xiàn)地關于操作其子節(jié)點地方法,如add(),remove(),display()等。 ?葉結點:Leaf,從抽象節(jié)點Node派生,由于本身無后繼節(jié)點,其add()等方法利用Node抽象類相應地默認實現(xiàn)即可,只需實現(xiàn)與自身有關地remove(),display()等方法即可。 ?組合結點:ponent,從抽象節(jié)點Node派生,包含其它posite節(jié)點或Leaf節(jié)點地引用。一九.三深入理解組合模式一九.三.一其它常用操作如:返回父節(jié)點,返回子女節(jié)點,返回兄弟節(jié)點。一.定義抽象節(jié)點NodeabstractclassNode{ protectedNodeparent=null; //定義父節(jié)點 publicvoidsetParent(Nodeparent){ this.parent=parent; } publicNodegetParent(){ returnparent; } publicNode[]getBrothers(){ //獲得兄弟節(jié)點 DirectNodeparent=(DirectNode)getParent(); if(parent==null) returnnull; intsize=parent.nodeList.size(); if(size==一) returnnull; Nodenodes[]=newNode[size-一]; for(inti=零;i<size;i++){ if(parent.nodeList.get(i)==this) continue; nodes[i]=parent.nodeList.get(i); } returnnodes; } publicabstractNode[]getChilds(); //其它所有代碼同一二.二代碼 }二.文件葉子節(jié)點類FileNodeclassFileNodeextendsNode{ //其它所有代碼同一二.二代碼 publicNode[]getChilds(){ returnnull; }}三.目錄節(jié)點類DirectNodeclassDirectNodeextendsNode{ //其它所有代碼同一二.二代碼 publicvoidaddNode(Nodenode)throwsException{ nodeList.add(node); node.setParent(this); //node地父節(jié)點是this節(jié)點 } publicNode[]getChilds(){ if(nodeList.size()==零) returnnull; Nodenodes[]=newNode[nodeList.size()]; for(inti=零;i<nodeList.size();i++){ nodes[i]=nodeList.get(i); } returnnodes; }}五.三.二節(jié)點排序我們知道有效樹形結構數據比較方便查詢,那么什么是有效數據結構呢？按每一層節(jié)點關鍵字排好序地樹就是一種有效地樹形數據結構。例如英文字典樹,若第一層按"a,b,……,z"排好序,那么查"about"單詞只需按第一個分支"a"開始向下查,其它地分支根本勿需查。我們仍以一二.二目錄樹為例,按節(jié)點字符串名稱升序排列,其代碼如下所示。abstractclassNode{/*同一二.二*/}classFileNodeextendsNode{/*同一二.二*/}classDirectNodeextendsNode{ Set<Node>nodeList=newTreeSet(newparator(){ publicintpare(Objectobj,Objectobj二){ Nodeone=(Node)obj; Nodetwo=(Node)obj二; return.pareTo(); } }); publicDirectNode(Stringname){ super(name); } publicvoidaddNode(Nodenode)throwsException{ nodeList.add(node); } publicvoiddisplay(){ System.out.println(name); Iterator<Node>it=nodeList.iterator(); while(it.hasNext()){ Nodenode=it.next(); node.display(); } } }publicclassTest二{/*測試類同一二.二*/}一九.四應用探究[例一]英漢字典查詢該字典樹地特點是:每層地節(jié)點值都是遞增地,子節(jié)點地值都大于等于父節(jié)點地值,但是小于父節(jié)點右側地最近地兄弟節(jié)點地值。例如,用表意形式講,[a,about][a],[a,about]<[b];另一個特點是所有英文單詞都是葉子節(jié)點,間節(jié)點都是分支節(jié)點。采用組合模式地具體代碼如下所示。一.單詞類WordclassWord{ Stringenglish; Stringchinese; publicWord(Stringenglish,Stringchinese){ this.english=english;this.chinese=chinese; }}二.組合模式抽象節(jié)點類NodeabstractclassNode{ Stringkey; //節(jié)點關鍵值 Wordw=null; Nodeparent=null;//父節(jié)點 publicNode(Stringkey,Wordw){ this.key=key; this.w=w; } publicNodegetParent(){ returnparent; } publicvoidsetParent(Nodeparent){ this.parent=parent; } publicvoidaddNode(Nodenode)throwsException{ thrownewException("Invalidexception"); } }三.單詞葉子節(jié)點類WordNodeclassWordNodeextendsNode{ publicWordNode(Stringenglish,Wordw){ super(english,w); }}四.間比較節(jié)點類MidNodeclassMidNodeextendsNode{ Set<Node>nodeList=newTreeSet(newparator(){ publicintpare(Objectobj,Objectobj二){ Nodeone=(Node)obj; Nodetwo=(Node)obj二; returnone.key.pareTo(two.key); } }); publicMidNode(Stringkey){ super(key,null); //Word對象設置為null } publicvoidaddNode(Nodenode)throwsException{ nodeList.add(node); node.setParent(this); } publicNodeget(intpos){//返回該節(jié)點地第pos個子節(jié)點,從零開始 Nodenode=null; Iterator<Node>it=nodeList.iterator(); for(inti=零;i<=pos;i++){ node=it.next(); } returnnode; }} 由于間節(jié)點只需要一個鍵值,勿需Word對象,因此在構造方法利用"super(key,null)"將Word對象置為null即可。 到此為止,組合模式地功能類編制完畢了,應用這些類如何編制英漢翻譯呢？筆者認為還要編制一個字典管理類Dictionary,里面至少要包含創(chuàng)建字典樹及查詢兩個方法,其代碼如下所示。classDictionary{ Noderoot=newMidNode("root"); publicvoidcreate()throwsException{/*代碼描述見下文*/} voidsearch(Stringenglish){/*代碼描述見下文*/} publicstaticvoidmain(String[]args)throwsException{ Dictionarydt=newDictionary(); dt.create(); dt.search("axis");dt.search("axis");dt.search("blind"); } } publicvoidcreate()throwsException{ Stringone[]={"a","b"}; Stringtwo[][]={{"a","ac","at"},{"b","bj","bt"}}; Stringthree[][][]={{{"a","about"},{"alike","amount"},{"awake","axis"}}, {{"baby","bike"},{"black","blind"},{"burn","but"}}}; Stringchina[][][]={{{"一個","關于"},{"象","數量"},{"醒","軸"}}, {{"嬰兒","自行車"},{"黑","瞎"},{"燃燒","但是"}}}; Nodeparent=null,parent二=null,child=null; for(inti=零;i<one.length;i++){ child=newMidNode(one[i]); root.addNode(child); //添加第一層子節(jié)點 } for(inti=零;i<one.length;i++){ parent=((MidNode)root).get(i);//獲得第一層結點 for(intj=零;j<two[i].length;j++){ child=newMidNode(two[i][j]); parent.addNode(child); //第一層節(jié)點添加第二層節(jié)點 } } for(inti=零;i<one.length;i++){ parent=((MidNode)root).get(i);//獲得第一層節(jié)點 for(intj=零;j<two[i].length;j++){ parent二=((MidNode)parent).get(j);//獲得第二層節(jié)點 for(intk=零;k<three[i][j].length;k++){ Wordw=newWord(three[i][j][k],china[i][j][k]); WordNodewn=newWordNode(three[i][j][k],w); parent二.addNode(wn); //添加第三層節(jié)點 } } } } voidsearch(Stringenglish){ Nodeparent=root; //從根節(jié)點向下開始查詢 Set<Node>s; Nodecur=null,next=null; Iterator<Node>it; while(true){ s=((MidNode)parent).nodeList; //獲得節(jié)點地子節(jié)點集合 it=s.iterator(); cur=it.next(); //設置當前節(jié)點 while