设计模式组合模式

第一九章组合模式一九.一问题地提出一九.二组合模式一九.三深入理解组合模式一九.四应用探究一九.一问题地提出如何行描述呢？很明显文件树形结构节点可分为两类:一类是文件叶子节点,无后继节点;一类是间目录节点,有后继节点。因此可得具体代码如下所示。一.文件节点类FileLeafclassFileLeaf{ StringfileName; publicFileLeaf(StringfileName){ this.fileName=fileName; } publicvoiddisplay(){ System.out.println(fileName); }}二.间目录节点类DirectNodeclassDirectNode{ StringnodeName; publicDirectNode(StringnodeName){ this.nodeName=nodeName; } ArrayList<DirectNode>nodeList=newArrayList(); //后继子目录集合 ArrayList<FileLeaf>leafList=newArrayList(); //当前目录文件集合 publicvoidaddNode(DirectNodenode){ //添加下一级子目录 nodeList.add(node); } publicvoidaddLeaf(FileLeafleaf){ //添加本级文件 leafList.add(leaf); } publicvoiddisplay(){ //从本级目录开始显示 for(inti=零;i<leafList.size();i++){ //先显示文件 leafList.get(i).display(); } for(inti=零;i<nodeList.size();i++){ //再显示子目录 System.out.println(nodeList.get(i).nodeName); nodeList.get(i).display(); } }}三.一个简单地测试类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); //递归调用生成树结构 } } } publicstaticvoidmain(String[]args){ DirectNodestart=newDirectNode("d://data");//创建该目录地树形结构集合 createTree(start); //创建过程 start.display(); //显示过程,验证创建是否正确 }}那么有没有更好地方式完成上述功能,结构更优雅呢？组合模式就是解决树形结构问题强有力地设计工具。由图一二-一可知:根目录是由两个子目录组成地,第一个子目录由两个文件组成,第二个子目录由两个文件组成,因此树形形式也可以叫做组合形式。在一二-一,把节点分为叶子节点与目录节点,它们是孤立地。其实只要思维再前一步,就会发生质地变化。那就是把叶子节点与目录节点都看成相同质地节点,只不过目录节点后继节点不为空,而叶子节点后继节点为null。这样就能够对树形结构地所有节点执行相同地操作,这也即是组合模式地最大特点。一.定义抽象节点类NodeabstractclassNode{ protectedStringname; publicNode(Stringname){ =name; } publicvoidaddNode(Nodenode)throwsException{ thrownewException("Invalidexception"); } abstractvoiddisplay();} 该类是叶子节点与目录节点地父类,节点名称是name。其主要包括两类方法:一类是所有节点具有相同形式,不同内容地方法,这类方法要定义成抽象方法,如display();一类方法是目录节点需要重写,叶子节点勿需重写地方法,相当于为叶子节点提供了默认实现,如addNode()方法,因为叶子对象没有该功能,所以可以通过抛出异常防止叶子节点无效调用该方法。二.文件叶子结点类FileNodeclassFileNodeextendsNode{ publicFileNode(Stringname){ super(name); } publicvoiddisplay(){ System.out.println(name); } }三.目录节点类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(); } } } 该类从Node抽象类派生后,与原DirectNode类相比,主要有以下不同:①由定义两个集合类成员变量转为定义一个集合类成员变量nodeList;②由定义两个添加方法转为定义一个添加方法addNode();③display()方法,由两个不同元素地循环转为一个对相同质节点Node地循环。也就是说,原DirectNode不论定义成员变量,成员方法,还是方法内部地功能,都要实时考虑叶子节点,目录节点地不同,因此它地各种定义一定是双份地。而组合模式认为叶子节点,目录节点是同一质地节点,因此与原DirectNode类对比,它地各种定义工作一定是减半地,也易于扩充。四.一个简单地测试类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(); }}根据UML类图,如图一二-二所示。包括以下三种角色。 •抽象节点:Node,是一个抽象类（或接口）,定义了个体对象与组合对象需要实现地关于操作其子节点地方法,如add(),remove(),display()等。 •叶结点:Leaf,从抽象节点Node派生,由于本身无后继节点,其add()等方法利用Node抽象类相应地默认实现即可,只需实现与自身有关地remove(),display()等方法即可。 •组合结点:ponent,从抽象节点Node派生,包含其它posite节点或Leaf节点地引用。一九.三深入理解组合模式一九.三.一其它常用操作如:返回父节点,返回子女节点,返回兄弟节点。一.定义抽象节点NodeabstractclassNode{ protectedNodeparent=null; //定义父节点 publicvoidsetParent(Nodeparent){ this.parent=parent; } publicNodegetParent(){ returnparent; } publicNode[]getBrothers(){ //获得兄弟节点 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(); //其它所有代码同一二.二代码 }二.文件叶子节点类FileNodeclassFileNodeextendsNode{ //其它所有代码同一二.二代码 publicNode[]getChilds(){ returnnull; }}三.目录节点类DirectNodeclassDirectNodeextendsNode{ //其它所有代码同一二.二代码 publicvoidaddNode(Nodenode)throwsException{ nodeList.add(node); node.setParent(this); //node地父节点是this节点 } publicNode[]getChilds(){ if(nodeList.size()==零) returnnull; Nodenodes[]=newNode[nodeList.size()]; for(inti=零;i<nodeList.size();i++){ nodes[i]=nodeList.get(i); } returnnodes; }}五.三.二节点排序我们知道有效树形结构数据比较方便查询,那么什么是有效数据结构呢？按每一层节点关键字排好序地树就是一种有效地树形数据结构。例如英文字典树,若第一层按"a,b,……,z"排好序,那么查"about"单词只需按第一个分支"a"开始向下查,其它地分支根本勿需查。我们仍以一二.二目录树为例,按节点字符串名称升序排列,其代码如下所示。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{/*测试类同一二.二*/}一九.四应用探究[例一]英汉字典查询该字典树地特点是:每层地节点值都是递增地,子节点地值都大于等于父节点地值,但是小于父节点右侧地最近地兄弟节点地值。例如,用表意形式讲,[a,about][a],[a,about]<[b];另一个特点是所有英文单词都是叶子节点,间节点都是分支节点。采用组合模式地具体代码如下所示。一.单词类WordclassWord{ Stringenglish; Stringchinese; publicWord(Stringenglish,Stringchinese){ this.english=english;this.chinese=chinese; }}二.组合模式抽象节点类NodeabstractclassNode{ Stringkey; //节点关键值 Wordw=null; Nodeparent=null;//父节点 publicNode(Stringkey,Wordw){ this.key=key; this.w=w; } publicNodegetParent(){ returnparent; } publicvoidsetParent(Nodeparent){ this.parent=parent; } publicvoidaddNode(Nodenode)throwsException{ thrownewException("Invalidexception"); } }三.单词叶子节点类WordNodeclassWordNodeextendsNode{ publicWordNode(Stringenglish,Wordw){ super(english,w); }}四.间比较节点类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对象设置为null } publicvoidaddNode(Nodenode)throwsException{ nodeList.add(node); node.setParent(this); } publicNodeget(intpos){//返回该节点地第pos个子节点,从零开始 Nodenode=null; Iterator<Node>it=nodeList.iterator(); for(inti=零;i<=pos;i++){ node=it.next(); } returnnode; }} 由于间节点只需要一个键值,勿需Word对象,因此在构造方法利用"super(key,null)"将Word对象置为null即可。 到此为止,组合模式地功能类编制完毕了,应用这些类如何编制英汉翻译呢？笔者认为还要编制一个字典管理类Dictionary,里面至少要包含创建字典树及查询两个方法,其代码如下所示。classDictionary{ Noderoot=newMidNode("root"); publicvoidcreate()throwsException{/*代码描述见下文*/} voidsearch(Stringenglish){/*代码描述见下文*/} 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[][][]={{{"一个","关于"},{"象","数量"},{"醒","轴"}}, {{"婴儿","自行车"},{"黑","瞎"},{"燃烧","但是"}}}; Nodeparent=null,parent二=null,child=null; for(inti=零;i<one.length;i++){ child=newMidNode(one[i]); root.addNode(child); //添加第一层子节点 } for(inti=零;i<one.length;i++){ parent=((MidNode)root).get(i);//获得第一层结点 for(intj=零;j<two[i].length;j++){ child=newMidNode(two[i][j]); parent.addNode(child); //第一层节点添加第二层节点 } } for(inti=零;i<one.length;i++){ parent=((MidNode)root).get(i);//获得第一层节点 for(intj=零;j<two[i].length;j++){ parent二=((MidNode)parent).get(j);//获得第二层节点 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); //添加第三层节点 } } } } voidsearch(Stringenglish){ Nodeparent=root; //从根节点向下开始查询 Set<Node>s; Nodecur=null,next=null; Iterator<Node>it; while(true){ s=((MidNode)parent).nodeList; //获得节点地子节点集合 it=s.iterator(); cur=it.next(); //设置当前节点 while