基于顺序存储实现的多叉树（7）：深度遍历

基于顺序存储实现的多叉树（7）：深度遍历

类型定义 
   在多叉树中，深度遍历迭代器有只读、读写、只读反转、读写反转4种，在mtree容器中的 定义如下：

1         typedef fd_iterator_impl < false , false >  fd_iterator;
2         typedef fd_iterator_impl < false , true >  reverse_fd_iterator;
3         typedef fd_iterator_impl < true , false >  const_fd_iterator;
4         typedef fd_iterator_impl < true , true >  const_reverse_fd_iterator;

接口定义
    多叉树的深度遍历是指访问某子树某同一深度上的所有结点，下面代码是深度遍历迭代器的声明： 

 1         template < bool  is_const, bool  is_reverse >
 2          class  fd_iterator_impl :  public  iterator_base_impl < is_const >
 3          {
 4            friend class mtree<T,false>;
 5            typedef iterator_base_impl<is_const> base_type;
 6            typedef typename base_type::node_pointer_type node_pointer_type;
 7            typedef typename base_type::tree_pointer_type tree_pointer_type;
 8            using base_type::tree_;
 9            using base_type::off_;
10            using base_type::root_;
11        public:
12            fd_iterator_impl();
13            fd_iterator_impl(const base_type& iter,size_t depth);
14            fd_iterator_impl&  operator++();            
15            fd_iterator_impl&  operator--();            
16            fd_iterator_impl operator++(int);            
17            fd_iterator_impl operator--(int);            
18            fd_iterator_impl operator + (size_t off);            
19            fd_iterator_impl& operator += (size_t off);            
20            fd_iterator_impl operator - (size_t off);            
21            fd_iterator_impl& operator -= (size_t off);            
22            fd_iterator_impl begin() const;        
23            fd_iterator_impl end() const;            
24        protected:
25            void first(no_reverse_tag);            
26            void first(reverse_tag);            
27            void last(no_reverse_tag);            
28            void last(reverse_tag);            
29            void increment(no_reverse_tag);            
30            void increment(reverse_tag);            
31            void decrement(no_reverse_tag);            
32            void decrement(reverse_tag);            
33        private:
34            void forward_first();            
35            void forward_last();            
36            void forward_next();            
37            void forward_prev();            
38        private:
39            size_t  depth_;
40        } ;

接口实现
  下面重点讲述深度遍历中 4种定位方法的具体实现，随后列出 其它所有方法的实现代码。
   （1）fo rward_first：求正向 第一 个结点，步骤如下：a) 向下遍历第一个孩子，如果存在第一个孩子则深度加1，并继续该过程直到达到某深度为止，否则转到步骤b)。b) 向右遍历兄弟结点，如果存在右兄弟且该右兄弟没有孩子结点，则继续该过程直到存在孩子结点为止，这时转向步骤a)，否则转到步骤c)。c) 向上遍历父结点，深度减1，直到父结点存在右兄弟或碰到子树根结点或不存在父结点为止，如果碰到子树根结点或不存在父结点则返回end，否则转向步骤b)。 代码如下：

 1     template < typename T >
 2     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
 3     inline  void  mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > ::forward_first()
 4      {
 5        size_t curdepth = 0; off_ = root_;
 6        node_pointer_type p_node = &(*tree_)[off_];
 7        while(curdepth<depth_)
 8        {
 9            while(!p_node->first_child_)
10            {
11                while (!p_node->next_sibling_)
12                {
13                    if (off_==root_ || !p_node->parent_)  
14                    {
15                        off_ = tree_->size();
16                        return;
17                    }
18                    off_ -= p_node->parent_;
19                    p_node = &(*tree_)[off_];
20                    --curdepth;
21                }
22                off_ += p_node->next_sibling_;
23                p_node = &(*tree_)[off_];
24            }
25            off_ += p_node->first_child_;
26            p_node = &(*tree_)[off_];
27            ++curdepth;
28        }
29    }

   （2）forward_last：求正向最后 一 个结点，步骤如下：a) 向下遍历最后一个孩子，如果存在最后一个孩子则深度加1，并继续该过程直到达到某深度为止，否则转到步骤b)。b) 向左遍历兄弟结点，如果存在左兄弟且该左兄弟没有孩子结点，则继续该过程直到存在孩子结点为止，这时转向步骤a)，否则转到步骤c)。c) 向上遍历父结点，深度减1，直到父结点存在右兄弟或碰到子树根结点或不存在父结点为止，如果碰到子树根结点或不存在父结点则返回end，否则转向步骤b)。 代码如下：  

 1     template < typename T >
 2     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
 3     inline  void  mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > ::forward_last()
 4      {
 5        size_t curdepth = 0; off_ = root_;
 6        node_pointer_type p_node = &(*tree_)[off_];
 7        while(curdepth<depth_)
 8        {
 9            while(!p_node->last_child_)
10            {
11                while (!p_node->prev_sibling_)
12                {
13                    if (off_==root_ || !p_node->parent_)  
14                    {
15                        off_ = tree_->size();
16                        return;
17                    }
18                    off_ -= p_node->parent_;
19                    p_node = &(*tree_)[off_];
20                    --curdepth;
21                }
22                off_ -= p_node->prev_sibling_;
23                p_node = &(*tree_)[off_];
24            }
25            off_ += p_node->last_child_;
26            p_node = &(*tree_)[off_];
27            ++curdepth;
28        }
29    }

  （3）forward_next：求正向下一个结点，步骤如下：a) 如果当前结点不是子树根结点且存在右兄弟结点，那么下一个结点就是其右兄弟结点，否则转到步骤b)。b) 向上遍历父结点，深度减1，直到存在右兄弟结点或碰到子树根结点或不存在父结点，如果碰到子树根结点或不存在父结点，那么返回end，否则转到步骤c)。c) 向右遍历其右兄弟直到存在孩子结点为止，如果不存在右兄弟结点，那么转到步骤b)，否则转到步骤c)。c) 向下遍历第一个孩子结点，深度加1，直到不存在孩子结点或深度达到为止，如果不存孩子结点，在这种情况下，如果存在右兄弟那么转到步骤c)，否则转到步骤b) 。 代码如下：

 1     template < typename T >
 2     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
 3     inline  void  mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > ::forward_next()
 4      {
 5        node_pointer_type p_node = &(*tree_)[off_];
 6        if (off_!=root_&&p_node->next_sibling_)
 7        {
 8            off_ += p_node->next_sibling_;
 9        }
10        else
11        {
12            size_t curdepth = depth_;
13        upward:
14            while (off_!=root_&&p_node->parent_&&!p_node->next_sibling_)
15            {
16                off_ -= p_node->parent_;
17                p_node = &(*tree_)[off_];
18                --curdepth;
19            }
20            if (off_==root_||!p_node->parent_)
21            {
22                off_ = tree_->size();
23                return ;
24            }
25        downward:
26            off_ += p_node->next_sibling_; p_node = &(*tree_)[off_];
27            while (!p_node->first_child_)
28            {
29                if (!p_node->next_sibling_)
30                    goto upward;
31                off_ += p_node->next_sibling_;            
32                p_node = &(*tree_)[off_];
33            }
34            while(curdepth<depth_&&p_node->first_child_)
35            {
36                off_ += p_node->first_child_;
37                p_node = &(*tree_)[off_];
38                ++curdepth;
39            }
40            if (curdepth<depth_)
41            {
42                if (p_node->next_sibling_) goto downward;
43                else goto upward;
44            }
45        }
46    }

  （4）forward_prev：求正向前一个结点，步骤如下：a) 如果当前结点不是子树根结点且存在左兄弟结点，那么下一个结点就是其左兄弟结点，否则转到步骤b)。b) 向上遍历父结点，深度减1，直到存在左兄弟结点或碰到子树根结点或不存在父结点，如果碰到子树根结点或不存在父结点，那么返回end，否则转到步骤c)。c) 向左遍历其左右兄弟直到存在孩子结点为止，如果不存在左兄弟结点，那么转到步骤b)，否则转到步骤c)。c) 向下遍历最后一个孩子结点，深度加1，直到不存在孩子结点或深度达到为止，如果不存孩子结点，在这种情况下，如果存在左兄弟那么转到步骤c)，否则转到步骤b)。 代码如下：

 1     template < typename T >
 2     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
 3     inline  void  mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > ::forward_prev()
 4      {
 5        node_pointer_type p_node = &(*tree_)[off_];
 6        if (off_!=root_&&p_node->prev_sibling_)
 7        {
 8            off_ -= p_node->prev_sibling_;
 9        }
10        else
11        {
12            size_t curdepth = depth_;
13        upward:
14            while (off_!=root_&&p_node->parent_&&!p_node->prev_sibling_)
15            {
16                off_ -= p_node->parent_;
17                p_node = &(*tree_)[off_];
18                --curdepth;
19            }
20            if (off_==root_||!p_node->parent_)
21            {
22                off_ = tree_->size();
23                return;
24            }
25        downward:
26            off_ -= p_node->prev_sibling_; p_node = &(*tree_)[off_];
27            while (!p_node->last_child_)
28            {
29                if (!p_node->prev_sibling_)
30                    goto upward;
31                off_ -= p_node->prev_sibling_;            
32                p_node = &(*tree_)[off_];
33            }
34            while (curdepth<depth_&&p_node->last_child_)
35            {
36                off_ += p_node->last_child_;
37                p_node = &(*tree_)[off_];
38                ++curdepth;
39            }
40            if (curdepth<depth_)
41            {
42                if (p_node->prev_sibling_) goto downward;
43                else goto upward;
44            }
45        }
46    }

   （5）构造函数的实现，代码如下：

 1     template < typename T >
 2     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
 3     inline mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > ::fd_iterator_impl()
 4         :base_type()
 5      {
 6        root_ = 0;
 7    }
 8     template < typename T >
 9     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
10     inline mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > ::fd_iterator_impl( const  base_type &  iter,size_t depth)
11         :base_type(iter),depth_(depth)
12      {
13        root_ = off_;
14    }

  （6）公有方法的实现，代码如下：

 1     template < typename T >
 2     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
 3     inline typename mtree < T, false > ::template fd_iterator_impl < is_const,is_reverse >&
 4         mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > :: operator ++ ()
 5      {
 6        increment(typename reverse_trait<is_reverse>::type());
 7        return *this;
 8    }
 9     template < typename T >
10     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
11     inline typename mtree < T, false > ::template fd_iterator_impl < is_const,is_reverse >&
12         mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > :: operator -- ()
13      {
14        decrement(typename reverse_trait<is_reverse>::type());
15        return *this;
16    }
17     template < typename T >
18     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
19     inline typename mtree < T, false > ::template fd_iterator_impl < is_const,is_reverse >
20         mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > :: operator ++ ( int )
21      {
22        fd_iterator_impl<is_const,is_reverse> iter(*this);
23        --(*this);
24        return iter;
25    }
26     template < typename T >  
27     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
28     inline typename mtree < T, false > ::template fd_iterator_impl < is_const,is_reverse >
29         mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > :: operator -- ( int )
30      {
31        fd_iterator_impl<is_const,is_reverse> iter(*this);
32        --(*this);
33        return iter;
34    }
35     template < typename T >  
36     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
37     inline typename mtree < T, false > ::template fd_iterator_impl < is_const,is_reverse >
38         mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > :: operator   +  (size_t off)
39      {
40        fd_iterator_impl<is_const,is_reverse> iter(*this);
41        iter += off;
42        return iter;
43    }
44     template < typename T >  
45     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
46     inline typename mtree < T, false > ::template fd_iterator_impl < is_const,is_reverse >&
47         mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > :: operator   +=  (size_t off)
48      {
49        while (off)
50        {
51            if (base_type::is_null()) break;
52            ++(*this); --off;
53        }
54        return *this;
55    }
56     template < typename T >  
57     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
58     inline typename mtree < T, false > ::template fd_iterator_impl < is_const,is_reverse >
59         mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > :: operator   -  (size_t off)
60      {
61        fd_iterator_impl<is_const,is_reverse> iter(*this);
62        iter -= off;
63        return iter;
64    }
65     template < typename T >  
66     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
67     inline typename mtree < T, false > ::template fd_iterator_impl < is_const,is_reverse >&
68         mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > :: operator   -=  (size_t off)
69      {
70        while (off)
71        {
72            if (base_type::is_null()) break;
73            --(*this); --off;
74        }
75        return *this;
76    }
77     template < typename T >
78     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
79     inline typename mtree < T, false > ::template fd_iterator_impl < is_const,is_reverse >
80         mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > ::begin()  const
81      {
82        fd_iterator_impl<is_const,is_reverse> iter(*this);
83        iter.first(typename reverse_trait<is_reverse>::type());
84        return iter;
85    }
86     template < typename T >
87     template < bool  is_const, bool  is_reverse >
88     inline typename mtree < T, false > ::template fd_iterator_impl < is_const,is_reverse >  
89         mtree < T, false > ::fd_iterator_impl < is_const,is_reverse > ::end()  const
90      {
91        fd_iterator_impl<is_const,is_reverse> iter(*this);
92        if (tree_)
93        {
94            iter.off_ = tree_->size();
95        }
96        return iter;
97    }

使用示例
   （1） 正向遍历某子树某深度上的所有结点，代码如下：

1     mtree < int , false > ::iterator_base root; size_t depth;
2     mtree < int , false > ::fd_iterator it(root,depth);
3     mtree < int , false > ::fd_iterator last  =   -- it.end();
4      for  (it  =  it.begin();it != it.end(); ++ it)
5      {
6        cout << *it;
7        if (it!=last)
8            cout <<" ";
9    }

  （2）反 向遍历某子树某深度上的所有结点，代码如下：

1     mtree < int , false > ::iterator_base root; size_t depth;
2     mtree < int , false > ::reverse_fd_iterator r_it(root,depth);
3     mtree < int , false > ::reverse_fd_iterator r_last  =   -- r_it.end();
4      for  (r_it  =  r_it.begin();r_it != r_it.end(); ++ r_it)
5      {
6        cout << *r_it;
7        if (r_it!=r_last)
8            cout <<" ";
9    }