设计模式(c++)笔记之九（Composite模式）

一、描述

      概念：将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”的层次结构。Composite使得用户对单个对象和组合的使用具有一致性。

Composite 模式的典型结构图为: 

图 2-1:Composite Pattern 结构图 

二、实例：

      大家在上学的时候应该都学过“数据结构”这门课程吧,还记得其中有一节叫“二叉树”吧,我们上学那会儿这一章节是必考内容,左子树,右子树,什么先序遍历后序遍历什么,重点就是二叉树的的遍历,我还记得当时老师就说,考试的时候一定有二叉树的构建和遍历,现在想起来还是觉的老师是正确的,树状结果在实际项目应用的非常广泛。

咱就先说个最常见的例子,公司的人事管理就是一个典型的树状结构,你想想你公司的结构是不是这样: 

      老大,往下一层一层的管理,最后到我们这层小兵,很典型的树状结构(说明一下,这不是二叉树,有关二叉树的定义可以翻翻以前的教科书),我们今天的任务就是要把这个树状结构实现出来,并且还要把它遍历一遍,你要确认你建立的树是否有问题呀。从这个树状结构上分析,有两种节点:有分支的节点(如研发部经理)和无分支的节点(如员工 A、员工 D 等),我们增加一点学术术语上去,总经理叫做根节点(是不是想到 XML 中的那个根节点 root,那就对了),类似研发部经理有分支的节点叫做树枝节点,类似员工 A 的无分支的节点叫做树叶节点,都很形象,三个类型的的节点,那是不是定义三个类就可以?好,我们按照这个思路走下去,先看我们自己设计的类图: 

      这个类图是初学者最容易想到的类图(这个类图有缺陷了),你有没有发觉有问题?getInfo 每个接口都有为什么不能抽象出来?Root 类和 Branch 类有什么差别?为什么要定义成两个接口两个类?如果我要加一个任职期限,你是不是每个类都需要修改?如果我要后序遍历(从员工找到他的上级领导)能做吗?——彻底晕菜了!

问题很多,我们一个一个解决,先说抽象的问题,确实可以吧 IBranch 和 IRoot 合并成一个接口,这个我们先肯定下来,这是个比较大的改动,我们先画个类图(类名稍微做下变化):

本人工程目录：

            

注释：

      main()，客户

      CCorpNode，抽象基类，实现基本信息

      CBranchNode，树枝节点，实现Addordinate()函数和GetSubordinate()函数

      CLeafNode，叶子节点，IsLeaf属性总是“true”

      说明：组合模式主要是实现在CBranchNode对象里增加对其它对象的数组，如vector<CCorpNode*>，数组里可以存放CBranchNode和CLeafNode对象。这样方便进行遍历操作。

      注意：组合模式有透明组合模式和安全组合模式。透明组合模式是将Addordinate和GetSubordinate这两个函数也抽象到CCorpNode基类里，这增加了操作叶子节点的难度，更易出现逻辑问题。所以尽量使用安全模式。

      这个简单了，可以想像一下TreeView和TreeNode基本上是这个意思了，将很多数据组织在一块。

代码：

抽象基类，实现基本信息：CorpNode类

CorpNode.h

#ifndef __Composite__CorpNode__
#define __Composite__CorpNode__

#include <iostream>
using std::string;

class CCorpNode {
public:
    CCorpNode(void);
    CCorpNode(string _name,string _pos,string _salary);
    virtual ~CCorpNode(void);
    virtual string GetInfo();
    void SetParent(CCorpNode *_pParent);
    CCorpNode *GetParent();
    virtual bool IsLeaf() = 0;
private:
    string m_name;
    string m_position;
    string m_salary;
protected:
    bool m_isLeaf;
    CCorpNode *m_pParent;
};

#endif /* defined(__Composite__CorpNode__) */

CorpNode.cpp

#include "CorpNode.h"
CCorpNode::CCorpNode(void)
{
    m_name = "";
    m_position = "";
    m_salary = "0";
}

CCorpNode::CCorpNode(string _name,string _pos,string _salary):m_name(_name), m_position(_pos), m_salary(_salary)
{
    
}

CCorpNode::~CCorpNode(void)
{
    
}

string CCorpNode::GetInfo()
{
    string info = "";
    info.append("姓名: ");
    info.append(this->m_name);
    info.append("\t职位：");
    info.append(this->m_position);
    info.append("\t薪水：");
    info.append(this->m_salary);

    return info;
}

void CCorpNode::SetParent(CCorpNode *_pParent)
{
    this->m_pParent = _pParent;
}

CCorpNode * CCorpNode::GetParent()
{
    return this->m_pParent;
}

树枝节点:BranchNode类

BranchNode.h

#ifndef __Composite__BranchNode__
#define __Composite__BranchNode__

#include <iostream>
#include "CorpNode.h"
#include <vector>
using std::vector;
using std::string;

class CBranchNode:public CCorpNode
{
public:
    CBranchNode(void);
    CBranchNode(string name,string pos,string salary);
    ~CBranchNode(void);
    void Add(CCorpNode* pcorpNode);
    vector<CCorpNode*> GetSubordinateInfo();
    bool IsLeaf();
private:
    vector<CCorpNode*> m_subordinateList;
};

#endif /* defined(__Composite__BranchNode__) */

BranchNode.cpp

#include "BranchNode.h"

CBranchNode::CBranchNode(void)
{
    m_isLeaf = false;
}

CBranchNode::CBranchNode(string name ,string pos,string salary):CCorpNode(name,pos,salary)
{
    m_isLeaf = false;
}

CBranchNode::~CBranchNode(void)
{
    
}

void CBranchNode::Add(CCorpNode *pcorpNode)
{
    pcorpNode->SetParent(this);
    m_subordinateList.push_back(pcorpNode);
}

vector<CCorpNode*> CBranchNode::GetSubordinateInfo()
{
    return this->m_subordinateList;
}

bool CBranchNode::IsLeaf()
{
    return m_isLeaf;
}

叶子节点:LeafNode类

LeafNode.h

#ifndef __Composite__LeafNode__
#define __Composite__LeafNode__

#include <iostream>
#include "CorpNode.h"
class CLeafNode:public CCorpNode
{
public:
    CLeafNode(void);
    CLeafNode(string name,string pos,string salary);
    ~CLeafNode(void);
    bool IsLeaf();
};


#endif /* defined(__Composite__LeafNode__) */

LeafNode.cpp

#include "LeafNode.h"

CLeafNode::CLeafNode(void)
{
    m_isLeaf = true;
}

CLeafNode::CLeafNode(string name ,string pos,string salary):CCorpNode(name,pos,salary)
{
    m_isLeaf = true;
}

CLeafNode::~CLeafNode(void)
{
    
}

bool CLeafNode::IsLeaf()
{
    return m_isLeaf;
}

客户:main主程序

main.cpp

#include <stdio.h>
#include "CorpNode.h"
#include "BranchNode.h"
#include "LeafNode.h"
#include "CConvert.h"
using std::cout;

string getTreeInfo(CBranchNode *root)
{
    vector<CCorpNode*> subordinateList = root->GetSubordinateInfo();
    string info = "";
 
    for (vector<CCorpNode*>::iterator it = subordinateList.begin();it != subordinateList.end();it++)
    {
        if ((*it)->IsLeaf())
        {
            info = info.append("  "+(*it)->GetInfo()+"\n");
        }

       else
        {
           info = info.append((*it)->GetInfo()+"\n"+getTreeInfo((CBranchNode*)(*it)));
        }
    }
    return info;
}


CBranchNode *compositeCorpTree()
{
    //首先产生总经理CEO
    CBranchNode *root = new CBranchNode("王大麻子","总经理","100000");
    //把三个部门经理产生出来
    CBranchNode *developDep = new CBranchNode("刘大瘸子","研发部门经理","10000");
    CBranchNode *salesDep = new CBranchNode("马二拐子","销售部门经理","20000");
    CBranchNode *financeDep = new CBranchNode("赵三驼子","财务部经理","10000");
    
    //再把三个小组长产生出来
    CBranchNode *firstDevGroup = new CBranchNode("杨三乜斜","开发一组组长","5000");
    CBranchNode *secondDevGroup = new CBranchNode("吴大棒槌","开发二组组长","6000");
    
    //把所有的小兵都产生出来
    CLeafNode *a = new CLeafNode("a","开发人员","2000");
    CLeafNode *b = new CLeafNode("b","开发人员","2000");
    CLeafNode *c = new CLeafNode("c","开发人员","2000");
    CLeafNode *d = new CLeafNode("d","开发人员","2000");
    CLeafNode *e = new CLeafNode("e","开发人员","2000");
    CLeafNode *f = new CLeafNode("f","开发人员","2000");
    CLeafNode *g = new CLeafNode("g","开发人员","2000");
    CLeafNode *h = new CLeafNode("h","销售人员","2000");
    CLeafNode *i = new CLeafNode("i","销售人员","2000");
    CLeafNode *j = new CLeafNode("i","财务人员","2000");
    CLeafNode *k = new CLeafNode("k","CEO秘书","2000");
    CLeafNode *zhengLaoLiu = new CLeafNode("郑老六","研发部副经理","2000");
    
    //开始组装
    //CEO下有三个部门经理和一个秘书
    
    root->Add(developDep);
    root->Add(salesDep);
    root->Add(financeDep);
    
    root->Add(k);
    
    //研发部经理
    developDep->Add(zhengLaoLiu);
    developDep->Add(firstDevGroup);
    developDep->Add(secondDevGroup);
    
    //看看开发两个开发小组下有什么
    firstDevGroup->Add(a);
    firstDevGroup->Add(b);
    firstDevGroup->Add(c);
    secondDevGroup->Add(d);
    secondDevGroup->Add(e);
    secondDevGroup->Add(f);
    
    //再看销售部下的人员情况
    salesDep->Add(h);
    salesDep->Add(i);
    
    //最后一个财务
    firstDevGroup->Add(j);
    
    return root;
    
    delete zhengLaoLiu,k,j,i,h,g,f,e,d,c,b,a,secondDevGroup,firstDevGroup,financeDep,salesDep,developDep,root;
   
}

int main(int argc, const char * argv[])
{
    
    
    
    CBranchNode *CEO =  compositeCorpTree();
    cout<<CEO->GetInfo()<<std::endl; 
    cout<< getTreeInfo(CEO);
    // insert code here...
    //printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

结果如下：

参考文献：《设计模式之禅》，《GoF_23种设计模式解析》

参考博客:http://www.cnblogs.com/wanggary/archive/2011/04/19/2021638.html