Generator

作者: 散夜 | 来源:发表于2016-11-30 23:16 被阅读87次

Swift中,Generator是任何实现了GeneratorType协议的类或者结构体。Generator可以理解为一个序列生成器。GeneratorType协议要求定义一个名为Element
的别名,并实现一个next
方法。
GeneratorType协议实现如下:

protocol GeneratorType{ 
    typealias Element 
    mutating func next()->Element?
}

语句typealias Element要求实现这个协议的类必须定义一个名为Element的别名,这样一定程度上实现了泛型协议。协议同时要求实现next函数,其返回值是别名中定义的Element类型,next函数代表生成器要生成的下一个元素。下面代码实现了一个菲波那契数列生成器:

class FibonacciGenerator:GeneratorType{
    var current = 0, nextValue = 1 
    typealias Element = Int 
    func next() -> Element?{
        let ret = current 
        current = nextValue 
        nextValue = nextValue + ret 
        return ret 
    }
}

下面代码打印出10个菲波那契数列,以显示如何使用生成器:

var n = 10
var generator = FibonacciGenerator()
while n-- >0 {
    print(generator.next()!)
}

Generator是Sequence和Collection的基础。

Sequence

Sequence是任何实现了SequenceType协议的类或者结构体。Sequence可以理解为一个序列。SequenceType协议要求定义一个名为Generator,类型为GeneratorType的别名,并要求实现一个返回生成器Generator的函数。
SequenceType协议如下:

protocol SequenceType:_Sequence_Type{ 
    typealias Generator:GeneratorType 
    func generate()->Generator
}

类似于GeneratorType协议,typealias Generator : GeneratorType
要求实现这个协议的类必须定义一个名为Generator类型GeneratorType的别名。协议同时要求实现一个名为generate的函数,其返回值为别名Generator定义的类型,这个类型应该实现了上文提到的GeneratorType协议。也就是说Sequence其实是包含一个生成Generator的函数的类。
下面代码使用上文中提到的菲波那契数列生成器,实现了一个菲波那契数列:

class FibonacciSequence:SequenceType{ 
    typealias GeneratorType = FibonacciGenerator 
    func generate() -> FibonacciGenerator{
        return FibonacciGenerator()
    }
}

下面代码打印了10个菲波那契数列,以显示如何使用该序列:

let fib = FibonacciSequence().generate()
for _ in 1..<10 { 
    print(fib.next()!)
}

符合SequenceType的序列有可能成为惰性序列。成为惰性序列的方法是对其显示的调用lazy函数:

let r = lazy(stride(from:1, to:8, by:2))

函数stride返回一个结构体StrideTo,这个结构体是Sequence。所以,lazy函数返回一个lazySequence对象。

Collection

Collection是实现了CollectionType协议的协议的类或者结构体。CollectionType协议继承了SequenceType协议。所以,Collection也都实现了SequenceType,它同时也是Sequence。
CollectionType协议如下:

protocol _CollectionType:_SequenceType{ 
    typealias Index:ForwardIndexType
    var startIndex:Index{get}
    var endIndex:Index{get} 
    typealias _Element 
    subscript (_i:Index)->_Element{get}
}
protocol CollectionType:_CollectionType,SequenceType{ 
    subscript (position:Self.Index)->Self.Generator.Element{get}
}

所以,CollectionType协议首先实现了SequenceType协议,并要求实现一个subscript方法以获取序列中每个位置的元素值。
Swift中,大量内置类如Dictionary,Array,Range,String都实现了CollectionType协议。所以,Swift大部分容器类都可以变为惰性序列。

// a will be a LazyRandomAccessCollection
// since arrays are random access
let a = lazy([1,2,3,4])
// s will be a LazyBidirectionalCollectionlet 
s = lazy("hello")

总结
Swift里的集合数据结构默认是严格求值的。但是,Swift也提供了惰性语法,在需要惰性时,你需要显式声明。这为开发者在Swift中使用惰性提供了条件。

demo:


import Foundation  
  
// 先定义一个实现了 GeneratorType protocol 的类型  
// GeneratorType 需要指定一个 typealias Element  
// 以及提供一个返回 Element? 的方法 next()  
class ReverseGenerator: GeneratorType {  
    typealias Element = Int  
      
    var counter: Element  
    init<T>(array: [T]) {  
        self.counter = array.count - 1  
    }  
      
    init(start: Int) {  
        self.counter = start  
    }  
      
    func next() -> Element? {  
        return self.counter < 0 ? nil : counter--  
    }  
}  
  
// 然后我们来定义 SequenceType  
// 和 GeneratorType 很类似,不过换成指定一个 typealias Generator  
// 以及提供一个返回 Generator? 的方法 generate()  
struct ReverseSequence<T>: SequenceType {  
    var array: [T]  
      
    init (array: [T]) {  
        self.array = array  
    }  
      
    typealias Generator = ReverseGenerator  
    func generate() -> Generator {  
        return ReverseGenerator(array: array)  
    }  
}  
  
let arr = [0,1,2,3,4]  
  
/* 对 SequenceType 可以使用 for...in 来循环访问.。 
for...in其实做了: 
var g = array.generate() 
while let obj = g.next() { 
print(obj) 
} 
*/  
for i in ReverseSequence(array: arr) {  
    print("Index \(i) is \(arr[i])")  
}  
/* 
像map , filter   reduce这些方法也可以使用 
因为SequenceType接口扩展(protocol extension)已经实现了他们: 
extension SequenceType { 
    func map<T>(@noescape transform: (Self.Generator.Element) -> T) -> [T] 
    func filter(@noescape includeElement: (Self.Generator.Element) -> Bool) 
        -> [Self.Generator.Element] 
    @noescape combine: (T, Self.Generator.Element) -> T) -> T 
*/  
let aaa = ReverseSequence(array: arr)  
aaa.map { (Int) -> Int in  
    return 1  
}  

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