類型定義
在多叉樹中，前序遍歷迭代器有只讀、讀寫、只讀反轉、讀寫反轉4種，在mtree容器中的定義如下：
1
typedef pre_iterator_impl<false,false> pre_iterator;
2 typedef pre_iterator_impl<false,true> reverse_pre_iterator;
3 typedef pre_iterator_impl<true,false> const_pre_iterator;
4 typedef pre_iterator_impl<true,true> const_reverse_pre_iterator;
這4種類型定義，都是作為mtree模板類的公開成員，由于第2個參數決定了是否反轉這個信息是在編譯期決定，因此提供了反轉迭代器特性模板類以作為標簽分發來實現重載調用，其它各種迭代器也是一樣，并在tree命名空間內而不作為mtree模板類的成員，其定義如下：
1
struct reverse_tag 
{};
2 struct no_reverse_tag {};
3
4 template<bool is_reverse>
5 struct reverse_trait;
6
7 template<>
8 struct reverse_trait<true>
9 {
10
typedef reverse_tag type;
11
};
12 template<>
13 struct reverse_trait<false>
14 {
15 typedef no_reverse_tag type;
16 };
接口定義
對于二叉樹的前序遍歷，我們都很熟悉，類似地，多叉樹的前序遍歷與二叉樹一樣：先訪問根結點，再訪問它的左子樹（若存在），然后訪問它的右子樹（若存在），遞歸地，每顆子樹內部結點的訪問順序都遵循著上面的規律。在這里設計上，由于樹結點相對普通二叉樹的結點結構增加了一個父結點偏移量域，因此是基于迭代回溯而非遞歸的方法來實現各種遍歷的，這樣就避免了遞歸實現帶來的棧空間問題，而每種遍歷都被設計為一種對應的迭代器來實現，多叉樹容器只需提供各種遍歷迭代器作為公共接口供外部使用，就可實現樹的遍歷。實現每種迭代器，關鍵是實現其前置遞增（對應operator++）、前置遞減方法（對應operator--），其它方法都可在此基礎上實現。下面代碼是前序遍歷迭代器的聲明：
1 template<bool is_const,bool is_reverse>
2 class pre_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 using base_type::skip_progeny_;
12 public:
13 pre_iterator_impl();
14 pre_iterator_impl(const base_type& iter);
15 pre_iterator_impl& operator++();
16 pre_iterator_impl& operator--();
17 pre_iterator_impl operator++(int);
18 pre_iterator_impl operator--(int);
19 pre_iterator_impl operator + (size_t off);
20 pre_iterator_impl& operator += (size_t off);
21 pre_iterator_impl operator - (size_t off);
22 pre_iterator_impl& operator -= (size_t off);
23 pre_iterator_impl begin() const;
24 pre_iterator_impl end() const;
25 protected:
26 void first(no_reverse_tag);
27 void first(reverse_tag);
28 void last(no_reverse_tag);
29 void last(reverse_tag);
30 void increment(no_reverse_tag);
31 void increment(reverse_tag);
32 void decrement(no_reverse_tag);
33 void decrement(reverse_tag);
34 private:
35 void forward_first();
36 void forward_last();
37 void forward_next();
38 void forward_prev();
39
};
如上所示，有幾個需要注意的地方
（1）有參構造函數中，其形參iter指示待遍歷子樹的根結點。
（2）上面出現了begin,end方法的聲明，而沒有將begin,end放在mtree容器中聲明定義，主要是為了考慮減少編程調用時的不一致性錯誤。
（3）使用using 指令聲明引用基類模板的成員，是為了兼容gcc，不然在gcc下編譯會出現XXX成員未在作用域中聲明的錯誤，這樣一來在vc和gcc下都能編譯通過。
（4）對于first,last,increment,decrement方法，都存在兩個互為重載的版本，其形參指示是否為反轉迭代器，利用了標簽分派來決定在編譯期調用哪個版本的實現而非運行期，有益于效率的提升。
（5）成員變量skip_progeny_指示在遍歷過程中，是否跳過當前結點的后代。
以上前面4點對于其它各種遍歷迭代器都是一致的，而第5點，對于兄弟迭代器、葉子迭代器、深度迭代器則無意義，僅對前序和后序遍歷迭代器有意義。
接口實現
關于迭代器的實現，核心是實現forward_first（正向第一個）、forward_last（正向最后一個）、forward_next（正向下一個）、forward_prev（正向上一個）4個定位方法（作為迭代器類的私有成員），對于反轉迭代器的情況，只不過是方向改變和調用反轉而已。下面講述前序遍歷中這4種方法的具體實現，隨后列出其它所有方法的實現代碼。
（1）forward_first：求正向第一個結點，就是待遍歷子樹的根結點，代碼如下：
1 template<typename T>
2 template<bool is_const,bool is_reverse>
3 inline void mtree<T,false>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::forward_first()
4 {
5 off_ = root_;
6 }
（2）forward_last：求正向最后一個結點，就是子樹最右側最深的那個孩子結點，代碼如下：
1 template<typename T>
2 template<bool is_const,bool is_reverse>
3 inline void mtree<T,false>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::forward_last()
4 {
5 off_ = root_; node_pointer_type p_node = &(*tree_)[off_];
6 while (p_node->last_child_)
7
{
8 off_ += p_node->last_child_;
9 p_node = &(*tree_)[off_];
10
}
11 }
（3）forward_next：求正向下一個結點，步驟如下：a) 如果當前結點有孩子，且不跳過后代結點，則就是它的第一個孩子結點，如果沒有或跳過后代結點則轉到b)。b) 如果有右兄弟結點，那么就是右兄弟結點，否則轉到c)。c) 向上回溯到父結點，看其父結點是否有右兄弟結點，如果有，則轉到a)；反之，繼續向上回溯直到碰到子樹根結點root_或父結點為空才結束，如果碰到了或父結點為空，表示當前結點已是最后一個結點，在最后一個結點執行該操作，則返回end。代碼如下：
1 template<typename T>
2 template<bool is_const,bool is_reverse>
3 inline void mtree<T,false>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::forward_next()
4 {
5 node_pointer_type p_node = &(*tree_)[off_];
6 if (!skip_progeny_&&p_node->first_child_)
7 {
8 off_ += p_node->first_child_;
9 }
10 else if (off_!=root_&&p_node->next_sibling_)
11 {
12 off_ += p_node->next_sibling_;
13 }
14 else
15 {
16 while (off_!=root_&&p_node->parent_&&!p_node->next_sibling_)
17 {
18 off_ -= p_node->parent_;
19 p_node = &(*tree_)[off_];
20 }
21 if (off_==root_||!p_node->parent_)
22 off_ = tree_->size();
23 else
24 off_ += p_node->next_sibling_;
25 }
26 }
（4）forward_prev：求正向前一個結點，步驟如下：a) 如果當前結點不是子樹根結點root_且有左兄弟結點，則找到以左兄弟結點為根的子樹的最右側最深的那個結點，反之，轉到b)。 b) 如果當前結點為子樹根結點root_或父結點為空，那么返回end，否則就是它的父結點。代碼如下：
1 template<typename T>
2 template<bool is_const,bool is_reverse>
3 inline void mtree<T,false>::pre_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 p_node = &(*tree_)[off_];
10 while (p_node->last_child_)
11 {
12 off_ += p_node->last_child_;
13 p_node = &(*tree_)[off_];
14 }
15 }
16 else
17 {
18 if (off_==root_||!p_node->parent_)
19 off_ = tree_->size();
20 else
21 off_ -= p_node->parent_;
22 }
23 }
（5）構造函數的實現，代碼如下：
1 template<typename T>
2 template<bool is_const,bool is_reverse>
3 inline mtree<T,false>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::pre_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>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::pre_iterator_impl(const base_type& iter)
11 :base_type(iter)
12 {
13 root_ = off_;
14 }
（6）公有方法的實現，代碼如下：
1 template<typename T>
2 template<bool is_const,bool is_reverse>
3 inline typename mtree<T,false>::template pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>&
4 mtree<T,false>::pre_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 pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>&
12 mtree<T,false>::pre_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 pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>
20 mtree<T,false>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::operator++(int)
21 {
22 pre_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 pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>
29 mtree<T,false>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::operator--(int)
30 {
31 pre_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 pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>
38 mtree<T,false>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::operator + (size_t off)
39 {
40 pre_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 pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>&
47 mtree<T,false>::pre_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 pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>
59 mtree<T,false>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::operator - (size_t off)
60 {
61 pre_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 pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>&
68 mtree<T,false>::pre_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 pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>
80 mtree<T,false>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::begin() const
81 {
82 pre_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 pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>
89 mtree<T,false>::pre_iterator_impl<is_const,is_reverse>::end() const
90 {
91 pre_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）正向遍歷整顆樹，代碼如下：
1 mtree<int,false> mt;
2 mtree<int,false>::iterator_base root = mt.get_root();
3 mtree<int,false>::pre_iterator it = root;
4 mtree<int,false>::pre_iterator last = --it.end();
5 for (it = it.begin();it!=it.end();++it)
6 {
7 cout << *it;
8 if (it!=last)
9 cout <<" ";
10 }
（2）反
向遍歷整顆樹，代碼如下：
1 mtree<int,false> mt;
2 mtree<int,false>::iterator_base root = mt.get_root();
3 mtree<int,false>::reverse_pre_iterator r_it = root;
4 mtree<int,false>::reverse_pre_iterator r_last = --r_it.end();
5 for (r_it = r_it.begin();r_it!=r_it.end();++r_it)
6 {
7 cout << *r_it;
8 if (r_it!=r_last)
9 cout <<" ";
10 }
posted on 2011-08-14 13:30
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