迭代器模式

本课属于 Coddy R 学习旅程的“面向对象编程”单元。第 49 课，共 57 课。

迭代器会一次提供集合中的一个元素，因此使用这些元素的代码不必知道集合是如何存储的。闭包会保存当前位置；has_next() 和 next_value() 就是完整的接口：

make_iterator <- function(x) {
  i <- 0
  list(
    has_next = function() i < length(x),
    next_value = function() {
      i <<- i + 1
      x[[i]]
    }
  )
}
it <- make_iterator(c("a", "b", "c"))
while (it$has_next()) cat(it$next_value(), "")

输出：

a b c

生成器是一种迭代器，在需要时才计算每个值，因此整个序列不必一直存在于内存中。它甚至可以生成无穷序列：

make_fib <- function() {
  a <- 0
  b <- 1
  list(has_next = function() TRUE,
       next_value = function() {
         value <- a
         nxt <- a + b
         a <<- b
         b <<- nxt
         value
       })
}
fib <- make_fib()
for (i in 1:10) cat(fib$next_value(), "")

输出：

0 1 1 2 3 5 8 13 21 34

迭代器隐藏了布局。存储在页面中的结果（其中有些页面为空）会作为一个扁平序列依次返回：

make_paged <- function(pages) {
  p <- 1
  i <- 0
  skip_empty <- function() while (p <= length(pages) && i >= length(pages[[p]])) { p <<- p + 1; i <<- 0 }
  list(
    has_next = function() { skip_empty(); p <= length(pages) },
    next_value = function() { skip_empty(); i <<- i + 1; pages[[p]][i] }
  )
}
it <- make_paged(list(c("a", "b"), character(0), c("c")))
while (it$has_next()) cat(it$next_value(), "")

输出：

a b c

基于接口编写的辅助函数适用于所有迭代器。take(it, n) 最多提取 n 个值，这些值可以来自向量、生成器，或任何具有 has_next() 和 next_value() 的对象：

make_iterator <- function(x) {
  i <- 0
  list(has_next = function() i < length(x), next_value = function() { i <<- i + 1; x[[i]] })
}
take <- function(it, n) {
  out <- c()
  while (length(out) < n && it$has_next()) out <- c(out, it$next_value())
  out
}
it <- make_iterator(1:5)
print(take(it, 2))
print(take(it, 10))

输出：

[1] 1 2
[1] 3 4 5

挑战

简单

完成 Iterator.R：

make_iterator(x)：创建一个用于遍历向量元素的迭代器，包含 has_next() 和 next_value()；
make_range(from, to, by)：逐个生成从 from 开始、每次增加 by 的值，直到并包括 to；
take(it, n)：获取任意迭代器接下来的最多 n 个值。

提供的代码会读取以下行：range 1 10 3 take 2 5（依次为 from、to、by，然后是每次 take 的数量），或 list a,b,c take 2 2，并打印每次调用 take() 返回的内容。

你的代码写在 Iterator.R 中。main.R 包含提供的输入/输出代码，不能编辑。

亲手试试

source("Iterator.R")

# 提供的输入/输出代码：保持原样。
input <- suppressWarnings(readLines(file("stdin")))
for (line in input) {
  p <- strsplit(line, " ")[[1]]
  it <- if (p[1] == "range") make_range(as.numeric(p[2]), as.numeric(p[3]), as.numeric(p[4])) else make_iterator(strsplit(p[2], ",")[[1]])
  k <- if (p[1] == "range") 5 else 3
  for (n in as.numeric(p[-(1:k)])) {
    got <- take(it, n)
    cat("take ", n, ": ", if (length(got) == 0) "(nothing)" else paste(got, collapse = " "), "\n", sep = "")
  }
}