在Swift语言中,虽然标准库提供了许多强大的功能,但与C++相比,Swift的标准库在一些通用算法的实现上仍然有所欠缺。本文将介绍如何使用Swift语言实现泛型队列和栈,以弥补这一不足,并与C++的STL进行对比。
为了实现与C++ STL队列和栈类似的功能,开发了一套Swift泛型队列(FIFO)和栈(FILO)类。这些类包括:
为了达到更好的性能和内存使用效率,这些Swift队列和栈类是基于Swift泛型单链表节点和单链表类实现的。
CSingleLinkedList类是实现队列(FIFO)和栈(FILO)类的基础类。它是单链表节点类CSingleLinkedListNode的包装类,包含了数据、下一个节点的引用以及用于循环查找算法实现的哈希值。
为了避免在CSingleLinkedList类中出现循环,实现了一个循环查找算法,使用了一个包含CSingleLinkedListNode对象键和对象实例的查找表。为了确保查找表中每个CSingleLinkedListNode对象实例的键值唯一,设计并生成了一个基于两个随机整数变量的指数的内置整数类型哈希值属性。
循环查找算法是通过检查查找表中重复的节点对象键值来实现的,如果没有在查找表中找到重复的键值,则链表没有循环。
对于C++开发者来说,Swift编程中有一些需要关注的有趣点:
在C++编程中,指针变量的空值赋值或空值条件检查是非常常见的。在Swift中,变量必须声明为可选类型,以便后续进行空值赋值,并且在后续代码实现中必须应用可选解包。
Swift泛型提供了与C++模板类似的功能,使得将基于C++模板的代码移植到Swift变得更加容易。本文中介绍的所有类都是通过泛型实现的。
Swift编程的一个强大特性是允许函数返回多个值的元组。在CSingleLinkedListNode类中,循环查找函数iscycled()返回三个值:一个布尔值表示链表是否有循环,以及两个构成链表循环的节点对象。
Swift的for循环比C/C++的for循环灵活性或功能要弱。Swift的for循环条件是常量、静态的,不支持像C/C++那样的动态条件。
例如,C++的for循环代码如下:
for(int i = 0; i <= (10-i); ++i) {
std::cout << i << std::endl;
}
上述C++代码不能直接移植到Swift的for循环中,因为i < (10-i)是一个动态边界。其输出是0 1 2 3 4 5。
Swift的for循环代码如下:
var i: Int = 0
for i in 0...(10-i) {
print(i)
}
这段Swift代码与C++代码不同;其条件边界是静态的,并且通过(10-i)初始化为10。其输出是0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10。
将C++代码移植到Swift的解决方案是使用for循环中的where条件,例如:
for i in 0...10 where i < (10-i) {
print(i)
}
或者使用while循环:
var i: Int = 0
while i <= (10-i) {
print(i)
i += 1
}
对于Swift的for循环,使用泛型函数“stride”是解决递减步长问题的最佳方案。对于C++代码:
for(int i = 10; 0 <= i; --i) {
std::cout << i << std::endl;
}
等效的Swift代码是:
for i in (0...10).reversed() {
print(i)
}
for i in stride(from: 10, to: 0, by: -1) {
print(i)
}