Java Iterable 接口与继承：泛型类型冲突及面向对象设计优化

public class Node implements Iterable<Node> {
    // ... 其他成员变量和方法 ...

    @Override
    public java.util.Iterator<Node> iterator(){
        return new NodeIter(this);
    }
}

// 尝试这样声明会导致编译错误
// public class Column extends Node implements Iterable<Column>{
// ...
// @Override
// public Iterator<Column> iterator(){ /* ... */ }

// 假设你有一个Column实例，并且它的迭代器实际上返回的是Column类型的Node
// 但由于继承关系，你只能通过Iterable<Node>来访问
public void processColumns(Column headColumn) {
    // 假设headColumn本身是一个Node，并且其内部的迭代逻辑是遍历同级的Column
    // 实际上，这里的headColumn.iterator()会返回Iterator<Node>
    for (Node n : headColumn) { // 编译时，n的类型是Node
        if (n instanceof Column) { // 运行时检查是否是Column实例
            Column c = (Column) n; // 进行向下转型
            c.increment(); // 现在可以调用Column特有的方法
            System.out.println("Processing Column: " + c.getName());
        }
    }
}

// 1. Node 类：基本数据单元
public class Node {
    Node up;
    Node down;
    Node left;
    Node right;
    Column columnHeader; // 指向所属的列头

    public Node() {
        // 初始化链接为自身，形成一个独立的循环
        this.up = this;
        this.down = this;
        this.left = this;
        this.right = this;
        this.columnHeader = null;
    }

    // 链接方法...
    public void linkDown(Node other) { this.down = other; other.up = this; }
    public void linkRight(Node other) { this.right = other; other.left = this; }
    // ... 其他辅助方法，如 remove/restore links
}

// 2. Column 类：代表列头，可以管理该列下的所有Node
public class Column {
    String name;
    int size;
    Node firstNode; // 指向该列的第一个数据节点（或自身作为虚拟头节点）
    Column leftColumn; // 用于横向链接所有Column
    Column rightColumn; // 用于横向链接所有Column

    public Column(String name) {
        this.name = name;
        this.size = 0;
        // Column自身可以作为Node的特殊形式，但不再直接继承Node
        // 或者，firstNode可以是一个特殊的Node实例，作为该列的虚拟头
        this.firstNode = new Node(); // 虚拟头节点
        this.firstNode.columnHeader = this; // 虚拟头节点也属于这个Column
        // 初始时，虚拟头节点的上下链接指向自身
        this.firstNode.up = this.firstNode;
        this.firstNode.down = this.firstNode;

        // 初始化横向链接为自身，如果这是唯一的Column
        this.leftColumn = this;
        this.rightColumn = this;
    }

    public void incrementSize() { this.size++; }
    public void decrementSize() { this.size--; }

    // Column可以实现Iterable<Node>来遍历其下的所有数据节点
    public Iterable<Node> nodesInColumn() {
        return () -> new java.util.Iterator<Node>() {
            private Node current = firstNode; // 从虚拟头节点开始
            private boolean first = true; // 标记是否是第一次next()调用

            @Override
            public boolean hasNext() {
                // 如果是第一次调用next()，或者当前节点不是虚拟头节点，且下一个节点也不是虚拟头节点
                return first || current.down != firstNode;
            }

            @Override
            public Node next() {
                if (!hasNext()) throw new java.util.NoSuchElementException();
                if (first) {
                    first = false;
                } else {
                    current = current.down;
                }
                // 确保返回的是数据节点，而非虚拟头节点本身
                if (current == firstNode && !first) { // 已经遍历一圈回到头节点，且不是第一次
                    throw new java.util.NoSuchElementException();
                }
                return current;
            }
        };
    }

    // 可以有方法将新的Node添加到此列中
    public void addNodeToColumn(Node newNode) {
        // 链接newNode到firstNode的上方和下方
        newNode.columnHeader = this;
        Node lastNodeInColumn = firstNode.up; // 获取当前列的最后一个节点
        lastNodeInColumn.linkDown(newNode); // 最后一个节点指向新节点
        newNode.linkDown(firstNode); // 新节点指向虚拟头节点
        this.size++;
    }
}

// 3. Matrix 类：管理整个数据结构
public class Matrix implements Iterable<Column> {
    Column head; // 舞蹈链的根节点，通常是一个特殊的Column
    // ... 其他成员，如所有Column的列表

    public Matrix(int[][] problemMatrix) {
        // 初始化 head 和所有 Column 实例
        // 链接所有 Column 形成一个环
        // 根据 problemMatrix 添加 Node 到对应的 Column
    }

    // Matrix 可以实现 Iterable<Column> 来遍历所有列头
    @Override
    public java.util.Iterator<Column> iterator() {
        return new java.util.Iterator<Column>() {
            private Column current = head;
            private boolean first = true;

            @Override
            public boolean hasNext() {
                return first || current.rightColumn != head;
            }

            @Override
            public Column next() {
                if (!hasNext()) throw new java.util.NoSuchElementException();
                if (first) {
                    first = false;
                } else {
                    current = current.rightColumn;
                }
                return current;
            }
        };
    }
}