Java Academy · Lekcja

Implementowanie własnego iteratora

Zbuduj własną klasę iteratora dla prostej listy wiązanej lub struktury reprezentującej zakres.

Implementowanie własnego iteratora to bezpłatna lekcja Java Academy na CoddyKit. To lekcja 2 z 4. Możesz przeczytać całą lekcję poniżej za darmo — a potem ćwiczyć ją interaktywnie w przeglądarce z wbudowanym edytorem kodu i tutorem AI dostępnym 24/7. To część ścieżki edukacyjnej Java Academy, a Twój postęp synchronizuje się między webem a aplikacją CoddyKit. Kurs Java Academy zawiera 4 lekcji w sumie.

Własny iterator

Zbudowanie własnego iteratora daje pełną kontrolę nad sposobem przechodzenia po strukturze danych. W tej lekcji krok po kroku zaimplementujesz iterator listy wiązanej.

Klasa Node

Najpierw zdefiniuj strukturę węzła dla jednokierunkowej listy wiązanej.

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);

Implementowanie iteratora

Utwórz klasę wewnętrzną implementującą Iterator<T> z kursorem wskazującym bieżący węzeł.

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 i kompletna klasa LinkedList

Dodaj możliwość umieszczania węzłów na początku listy i zobacz kompletną, działającą klasę.

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();
    }
}

Używanie własnego iteratora

Po zaimplementowaniu interfejsu Iterable lista wiązana działa w pętlach for-each oraz z metodą 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 zakresu

Prostszy przykład: iterator przechodzący po zakresie liczbowym bez bazowej struktury danych.

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

Iterator przejścia drzewa inorder

Implementacja iteratora przejścia drzewa BST w kolejności inorder z użyciem jawnego stosu — pokazuje, jak iteratory mogą zastąpić rekurencyjne przechodzenie.

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(); }
    }
}

Leniwy iterator

Iteratory mogą generować wartości leniwie — dopiero po wywołaniu next(). Jest to przydatne w przypadku nieskończonych sekwencji.

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

Iterator filtrujący

Iterator-dekorator opakowujący inny iterator i pomijający elementy, które nie spełniają predykatu.

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

Integracja iteratora ze strumieniem

Własne iteratory można przystosować do użycia ze strumieniami za pomocą 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

Usuwanie podczas iterowania

Opcjonalna metoda remove() interfejsu Iterator usuwa element zwrócony przez ostatnie wywołanie next() — w przypadku własnych iteratorów trzeba ją zaimplementować jawnie.

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--;
        }
    }
}

Lista kontrolna iteratora

Podczas implementowania własnego iteratora:

Zawsze wywołuj hasNext() przed next()
Gdy iterator jest pusty, metoda next() powinna zgłaszać NoSuchElementException, a nie zwracać null
Nie przechowuj w iteratorze stanu zależnego od kolekcji (nie buforuj rozmiaru kolekcji)
W razie potrzeby użyj modCount do wykrywania równoczesnych modyfikacji

Szybkie sprawdzenie

Jaki wyjątek powinna zgłaszać metoda next(), gdy nie ma już więcej elementów?

Podsumowanie: implementowanie własnego iteratora

Najważniejsze informacje:

Implementuj Iterator za pomocą metod hasNext(), next() oraz opcjonalnej remove()
Przechowuj w iteratorze pole kursora wskazujące następny element
Gdy hasNext() zwraca false, metoda next() powinna zgłaszać NoSuchElementException
Twórz nową instancję iteratora przy każdym wywołaniu iterator(), aby uzyskać niezależne kursory
Leniwe iteratory generują wartości na żądanie — są przydatne w przypadku nieskończonych sekwencji
Opakowuj iteratory w StreamSupport.stream(), aby połączyć je z API Stream

Często zadawane pytania

Czy lekcja „Implementowanie własnego iteratora” jest bezpłatna?

Tak — pełny tekst „Implementowanie własnego iteratora” jest dostępny za darmo tutaj w sieci. Aby ćwiczyć ją interaktywnie (wbudowany edytor kodu i tutor AI dostępny 24/7) i odblokować resztę kursu Java Academy, przejdź na CoddyKit PRO. Kurs Java Academy zawiera 4 lekcji w sumie.

Co nauczysz się w „Implementowanie własnego iteratora”?

Zbuduj własną klasę iteratora dla prostej listy wiązanej lub struktury reprezentującej zakres. Ćwiczysz Java Academy z praktycznym kodem, który uruchamiasz bezpośrednio w przeglądarce, a tutor AI dostępny 24/7 odpowiada na Twoje pytania podczas pracy nad lekcją.

Czy potrzebuję doświadczenia, aby zacząć Java Academy?

Nie wymagamy żadnego doświadczenia. Java Academy w CoddyKit jest strukturyzowany dla początkujących i zaawansowanych użytkowników, więc możesz zacząć tutaj lub od początku i uczyć się w swoim tempie. To lekcja 2 z 4.

Ile czasu zajmuje lekcja „Implementowanie własnego iteratora”?

Większość lekcji CoddyKit trwa około 5–10 minut. Każda lekcja to mały, interaktywny krok, dzięki czemu robisz systematyczne postępy i zawsze wracasz dokładnie do tego samego miejsca — na webie i w aplikacji.

Czy mogę pisać i uruchamiać kod w tej lekcji Java Academy?

Tak. Każda lekcja Java Academy zawiera wbudowany edytor kodu, więc piszesz i uruchamiasz prawdziwy kod bezpośrednio w przeglądarce i od razu otrzymujesz sprzężenie zwrotne od AI — bez konfiguracji na komputerze.

Wszystkie lekcje w tym kursie

Kontrakty Iterable i Iterator
Implementowanie własnego iteratora
ListIterator i przechodzenie dwukierunkowe
Iteratory fail-fast a fail-safe

← Powrót do Java Academy