从表格到序列：Swift 如何优雅地解 LeetCode 251 展开二维向量

摘要

在这篇文章中，我们将深入探讨 LeetCode 第 251 题——“展开二维向量”的问题。通过 Swift 语言，我们不仅会提供可运行的示例代码，还会结合实际场景进行分析，帮助大家更好地理解如何将二维数据结构展平成一维序列，并通过迭代器进行遍历。

描述

问题描述：设计并实现一个迭代器，用于遍历一个二维向量。该迭代器应支持以下操作：

• next()：返回二维向量中的下一个元素，并将指针向前移动一位。
• hasNext()：如果存在下一个元素，返回 true；否则，返回 false。

示例：

let vector2D = Vector2D([[1, 2], [3], [4]])
print(vector2D.next())    // 输出 1
print(vector2D.next())    // 输出 2
print(vector2D.next())    // 输出 3
print(vector2D.hasNext()) // 输出 true
print(vector2D.hasNext()) // 输出 true
print(vector2D.next())    // 输出 4
print(vector2D.hasNext()) // 输出 false

注意事项：

1. 你可以假设在调用 next() 时，至少存在一个下一个元素。
2. 请确保在多个测试用例中，类变量不会被错误地保留。

题解答案

为了解决这个问题，我们需要创建一个 Vector2D 类，内部维护指向当前行和列的索引。通过 next() 方法获取当前元素，并移动索引；通过 hasNext() 方法检查是否还有剩余元素。

题解代码分析

以下是使用 Swift 实现的 Vector2D 类：

class Vector2D {
    private var vector: [[Int]]
    private var row: Int
    private var col: Int

    init(_ vec: [[Int]]) {
        self.vector = vec
        self.row = 0
        self.col = 0
        moveToNext()
    }

    func next() -> Int {
        let result = vector[row][col]
        col += 1
        moveToNext()
        return result
    }

    func hasNext() -> Bool {
        return row < vector.count
    }

    private func moveToNext() {
        while row < vector.count && col >= vector[row].count {
            row += 1
            col = 0
        }
    }
}

代码解析：

1. 初始化：在 init 方法中，我们接受一个二维数组 vec，并初始化 row 和 col 为 0。然后调用 moveToNext() 方法，跳过可能的空行。

2. next() 方法：返回当前元素，并将 col 增加 1。然后调用 moveToNext()，确保索引指向下一个有效元素。

3. hasNext() 方法：检查当前 row 是否小于 vector 的行数，以判断是否还有剩余元素。

4. moveToNext() 方法：这是一个辅助方法，用于跳过空行，确保 row 和 col 指向一个有效的元素。

示例测试及结果

让我们通过一个示例来测试我们的 Vector2D 类：

let vector2D = Vector2D([[1, 2], [3], [4]])
print(vector2D.next())    // 输出 1
print(vector2D.next())    // 输出 2
print(vector2D.next())    // 输出 3
print(vector2D.hasNext()) // 输出 true
print(vector2D.hasNext()) // 输出 true
print(vector2D.next())    // 输出 4
print(vector2D.hasNext()) // 输出 false

输出结果：

1
2
3
true
true
4
false

时间复杂度

• next() 方法：在最坏情况下，需要跳过多个空行，因此时间复杂度为 O(n)，其中 n 是行数。
• hasNext() 方法：同样，最坏情况下时间复杂度为 O(n)。

空间复杂度

该实现仅使用了常数级别的额外空间，因此空间复杂度为 O(1)。

总结

通过上述实现，我们成功地创建了一个能够遍历二维向量的迭代器。这个问题在实际开发中有广泛的应用，例如在处理数据库查询结果时，我们可能需要遍历多行多列的数据；又或者在处理多维数组时，需要将其展平成一维进行处理。希望这篇文章能帮助你更好地理解如何在 Swift 中处理类似的问题。