Java Academy · Lezione

Implementazione di un Iterator personalizzato

Costruisca una classe Iterator personalizzata per una semplice lista concatenata o una struttura a intervallo.

Implementazione di un Iterator personalizzato è una lezione Java Academy gratuita su CoddyKit. Questa è la lezione 2 di 4. Puoi leggere la lezione completa qui gratuitamente — poi esercitati direttamente nel browser con un editor di codice integrato e un tutor IA disponibile 24/7. Fa parte del percorso di apprendimento Java Academy, e i tuoi progressi si sincronizzano tra il web e l'app CoddyKit. Il corso Java Academy include 4 lezioni in totale.

Iterator personalizzato

Creare un iteratore personalizzato offre il pieno controllo sul modo in cui viene attraversata una struttura dati. Questa lezione illustra passo dopo passo l'implementazione di un iteratore per una lista concatenata.

La classe Node

Per prima cosa, definisca la struttura dei nodi per una lista semplicemente concatenata.

class Node<T> {
    final T value;
    Node<T> next;

    Node(T value) {
        this.value = value;
    }
}

// Building a chain: 1 -> 2 -> 3
Node<Integer> head = new Node<>(1);
head.next = new Node<>(2);
head.next.next = new Node<>(3);

Implementazione dell'Iterator

Crei una classe interna che implementi Iterator<T>, con un cursore che punta al nodo corrente.

import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;

class LinkedList<T> implements Iterable<T> {
    private Node<T> head;
    private int size;

    private class LinkedListIterator implements Iterator<T> {
        private Node<T> current = head; // cursor

        @Override
        public boolean hasNext() {
            return current != null;
        }

        @Override
        public T next() {
            if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException();
            T value = current.value;
            current = current.next;
            return value;
        }
    }

    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new LinkedListIterator();
    }
}

addFirst e LinkedList completa

Aggiunga la possibilità di inserire nodi in testa e visualizzi la classe completa funzionante.

class LinkedList<T> implements Iterable<T> {
    private Node<T> head;
    private int size;

    public void addFirst(T value) {
        Node<T> node = new Node<>(value);
        node.next = head;
        head = node;
        size++;
    }

    public void addLast(T value) {
        Node<T> node = new Node<>(value);
        if (head == null) { head = node; }
        else {
            Node<T> curr = head;
            while (curr.next != null) curr = curr.next;
            curr.next = node;
        }
        size++;
    }

    public int size() { return size; }

    @Override
    public Iterator<T> iterator() {
        return new LinkedListIterator();
    }
}

Utilizzo dell'Iterator personalizzato

Con l'interfaccia Iterable implementata, la lista concatenata funziona nei cicli for-each e con forEach.

LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
list.addLast("Alice");
list.addLast("Bob");
list.addLast("Charlie");

// For-each loop works!
for (String name : list) {
    System.out.println(name);
}
// Alice
// Bob
// Charlie

// Stream also works (Java 8+)
list.forEach(name -> System.out.println("Hello, " + name));

Iterator per intervalli

Un esempio più semplice: un iteratore su un intervallo numerico senza una struttura dati di supporto.

class IntRange implements Iterable<Integer> {
    private final int start, end, step;

    IntRange(int start, int end, int step) {
        this.start = start; this.end = end; this.step = step;
    }
    IntRange(int start, int end) { this(start, end, 1); }

    @Override
    public Iterator<Integer> iterator() {
        return new Iterator<>() {
            int current = start;
            public boolean hasNext() { return current < end; }
            public Integer next() {
                if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException();
                int val = current;
                current += step;
                return val;
            }
        };
    }
}

for (int n : new IntRange(0, 10, 2)) System.out.print(n + " ");
// 0 2 4 6 8

Iteratore in-order per alberi

Implementazione di un iteratore in-order per un BST utilizzando una pila esplicita; dimostra come gli iteratori possano sostituire l'attraversamento ricorsivo.

import java.util.*;

class BinaryTree<T extends Comparable<T>> {
    private record TreeNode<T>(T val, TreeNode<T> left, TreeNode<T> right) {}

    private TreeNode<T> root;

    public Iterator<T> inorderIterator() {
        Deque<TreeNode<T>> stack = new ArrayDeque<>();
        pushLeft(root, stack);
        return new Iterator<>() {
            public boolean hasNext() { return !stack.isEmpty(); }
            public T next() {
                TreeNode<T> node = stack.pop();
                pushLeft(node.right(), stack);
                return node.val();
            }
        };
    }

    private void pushLeft(TreeNode<T> node, Deque<TreeNode<T>> stack) {
        while (node != null) { stack.push(node); node = node.left(); }
    }
}

Iteratore lazy

Gli iteratori possono generare i valori in modo lazy, solo quando viene chiamato next(). Sono utili per le sequenze infinite.

class FibonacciIterator implements Iterator<Long> {
    private long a = 0, b = 1;

    @Override public boolean hasNext() { return true; } // infinite!

    @Override public Long next() {
        long result = a;
        long next = a + b;
        a = b;
        b = next;
        return result;
    }
}

Iterator<Long> fib = new FibonacciIterator();
for (int i = 0; i < 10; i++) System.out.print(fib.next() + " ");
// 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34

Iteratore filtrato

Un iteratore decoratore che avvolge un altro iteratore e salta gli elementi che non corrispondono a un predicato.

import java.util.*;
import java.util.function.*;

class FilterIterator<T> implements Iterator<T> {
    private final Iterator<T> source;
    private final Predicate<T> predicate;
    private T next;
    private boolean hasNext;

    FilterIterator(Iterator<T> source, Predicate<T> predicate) {
        this.source = source; this.predicate = predicate;
        advance();
    }

    private void advance() {
        hasNext = false;
        while (source.hasNext()) {
            T candidate = source.next();
            if (predicate.test(candidate)) { next = candidate; hasNext = true; break; }
        }
    }

    public boolean hasNext() { return hasNext; }
    public T next() { T val = next; advance(); return val; }
}

List<Integer> nums = List.of(1,2,3,4,5,6,7,8,9,10);
Iterator<Integer> evens = new FilterIterator<>(nums.iterator(), n -> n % 2 == 0);
while (evens.hasNext()) System.out.print(evens.next() + " ");
// 2 4 6 8 10

Integrazione tra Iterator e Stream

Gli iteratori personalizzati possono essere adattati agli Stream utilizzando Spliterators.spliteratorUnknownSize().

import java.util.*;
import java.util.stream.*;

Iterator<Integer> rangeIt = new IntRange(1, 6).iterator();

Stream<Integer> stream = StreamSupport.stream(
    Spliterators.spliteratorUnknownSize(rangeIt, Spliterator.ORDERED),
    false // not parallel
);

int sum = stream.mapToInt(Integer::intValue).sum();
System.out.println(sum); // 15

Rimozione durante l'iterazione

Il metodo opzionale remove() di Iterator rimuove l'elemento restituito dall'ultima chiamata a next(); negli iteratori personalizzati deve essere implementato esplicitamente.

class MutableLinkedList<T> implements Iterable<T> {
    // ... (full implementation)

    // Iterator with remove support
    private class RemovableIterator implements Iterator<T> {
        private Node<T> prev = null;
        private Node<T> current = head;

        public boolean hasNext() { return current != null; }
        public T next() {
            prev = (prev == null) ? null : current;
            T val = current.value;
            current = current.next;
            return val;
        }

        public void remove() {
            // Remove the last returned node
            if (prev == null) head = current;
            else prev.next = current;
            size--;
        }
    }
}

Checklist per Iterator

Quando si implementa un Iterator personalizzato:

Chiamare sempre hasNext() prima di next()
Lanciare NoSuchElementException, non restituire null, da next() quando l'iteratore è vuoto
Mantenere l'iteratore privo di stato rispetto alla raccolta (non memorizzare nella cache la dimensione della raccolta)
Utilizzare modCount per rilevare le modifiche concorrenti, se necessario

Verifica rapida

Che cosa deve lanciare next() quando non ci sono altri elementi?

Riepilogo: implementazione di un Iterator personalizzato

Punti chiave:

Implementare Iterator con hasNext(), next() e remove() opzionale
Mantenere nel iteratore un campo cursore che punti all'elemento successivo
Lanciare NoSuchElementException da next() quando hasNext() è false
Creare una nuova istanza dell'iteratore per ogni chiamata a iterator(), così da ottenere cursori indipendenti
Gli iteratori lazy generano i valori su richiesta, caratteristica utile per le sequenze infinite
Avvolgere gli iteratori in StreamSupport.stream() per collegarli alla Stream API

Domande Frequenti

La lezione «Implementazione di un Iterator personalizzato» è gratuita?

Sì — il testo completo di «Implementazione di un Iterator personalizzato» è gratuito qui sul web. Per esercitarvi in modo interattivo (un editor di codice integrato e un tutor IA 24/7) e sbloccare il resto del corso Java Academy, passa a CoddyKit PRO. Il corso Java Academy include 4 lezioni in totale.

Cosa imparerò in «Implementazione di un Iterator personalizzato»?

Costruisca una classe Iterator personalizzata per una semplice lista concatenata o una struttura a intervallo. Eserciti Java Academy con codice pratico che esegui direttamente nel browser, e un tutor IA 24/7 risponde alle tue domande mentre lavori sulla lezione.

Ho bisogno di esperienza per iniziare Java Academy?

Non è richiesta alcuna esperienza precedente. Java Academy su CoddyKit è strutturato per principianti e studenti avanzati, quindi puoi iniziare da qui o dall'inizio e procedere al tuo ritmo. Questa è la lezione 2 di 4.

Quanto tempo richiede la lezione «Implementazione di un Iterator personalizzato»?

La maggior parte delle lezioni CoddyKit richiede circa 5–10 minuti. Ogni lezione è breve e interattiva, quindi fai progressi costanti e riprendi esattamente da dove hai lasciato su web e app.

Posso scrivere ed eseguire codice in questa lezione Java Academy?

Sì. Ogni lezione Java Academy include un editor di codice integrato, quindi scrivi ed esegui codice reale direttamente nel tuo browser e ricevi feedback istantaneo dall'IA — nessuna configurazione locale necessaria.

Tutte le lezioni di questo corso

I contratti di Iterable e Iterator
Implementazione di un Iterator personalizzato
ListIterator e attraversamento bidirezionale
Iterator fail-fast e fail-safe

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