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Golang如何实现迭代器模式遍历复杂数据_Golang 迭代器模式示例解析

P粉602998670

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发布时间:2025-11-18 11:19:02

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来源于php中文网

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Go语言通过闭包和接口实现迭代器模式,以封装遍历逻辑并解耦数据结构与业务处理。1. 迭代器模式提供顺序访问聚合对象元素的方法,不暴露内部表示;2. 使用闭包返回函数作为迭代器,控制遍历状态;3. 示例包括整型切片的简单遍历和二叉树中序遍历的栈模拟递归;4. Go 1.18起支持泛型,可构建通用切片迭代器;5. 该模式适用于复杂结构如树、图等,提升代码复用性与可读性。

golang如何实现迭代器模式遍历复杂数据_golang 迭代器模式示例解析

在 Go 语言中,虽然没有像 Java 或 C++ 那样提供显式的接口继承机制来强制实现迭代器模式,但通过 interfaceclosure 的灵活组合,可以非常自然地实现迭代器模式。尤其面对复杂数据结构(如树、图、嵌套列表等)时,使用迭代器能有效解耦数据遍历逻辑与业务处理逻辑。

什么是迭代器模式

迭代器模式提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素,而又不暴露其内部表示。核心是将“遍历”行为抽象出来,让调用者无需关心底层数据结构如何存储。

在 Golang 中,我们通常通过函数返回一个闭包作为迭代器,每次调用该闭包返回下一个元素,并指示是否结束。

基本迭代器实现:切片的遍历

以最简单的整型切片为例,展示如何封装一个迭代器:

立即学习go语言免费学习笔记(深入)”;

func intSliceIterator(slice []int) func() (int, bool) {
    index := 0
    return func() (int, bool) {
        if index >= len(slice) {
            return 0, false
        }
        val := slice[index]
        index++
        return val, true
    }
}

使用方式如下:

iter := intSliceIterator([]int{1, 2, 3})
for {
    val, hasNext := iter()
    if !hasNext {
        break
    }
    fmt.Println(val)
}

这种方式把遍历控制权交给使用者,同时隐藏了索引管理细节。

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复杂结构示例:二叉树中序遍历迭代器

对于非线性结构如二叉树,传统递归难以暂停和恢复。我们可以构建一个支持惰性遍历的中序迭代器。

type TreeNode struct {
    Val   int
    Left  *TreeNode
    Right *TreeNode
}

func inorderIterator(root *TreeNode) func() (int, bool) {
    stack := []*TreeNode{}
    current := root

    return func() (int, bool) {
        for current != nil || len(stack) > 0 {
            // 一直向左走到底
            for current != nil {
                stack = append(stack, current)
                current = current.Left
            }
            // 弹出栈顶并处理
            current = stack[len(stack)-1]
            stack = stack[:len(stack)-1]
            val := current.Val
            current = current.Right
            return val, true
        }
        return 0, false // 遍历结束
    }
}

调用示例:

root := &TreeNode{
    Val: 1,
    Left: &TreeNode{Val: 2},
    Right: &TreeNode{Val: 3},
}
iter := inorderIterator(root)
for {
    val, hasNext := iter()
    if !hasNext {
        break
    }
    fmt.Println(val) // 输出: 2, 1, 3
}

这个迭代器模拟了递归过程,但以+状态的方式实现了可控的一次一步遍历。

泛型迭代器(Go 1.18+)

从 Go 1.18 开始支持泛型,我们可以写出更通用的迭代器。例如针对任意类型的切片:

func sliceIterator[T any](slice []T) func() (T, bool) {
    index := 0
    return func() (T, bool) {
        if index >= len(slice) {
            var zero T
            return zero, false
        }
        val := slice[index]
        index++
        return val, true
    }
}

这样就能用于字符串、结构体等各种类型:

type Person struct {
    Name string
}
people := []Person{{"Alice"}, {"Bob"}}
iter := sliceIterator(people)
for val, ok := iter(); ok; val, ok = iter() {
    fmt.Println(val.Name)
}

基本上就这些。Golang 虽无内置迭代器语法(如 range 不可扩展),但凭借闭包和接口能力,完全可以实现高效、安全、易用的迭代器模式。关键是将“下一步”的逻辑封装在函数内,由外部按需驱动。这种模式在处理流式数据、大结构遍历时特别有用。

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