如何使用生成器迭代树结构？

Question

我正在试图找出如何在树节点中实现一个函数，该节点返回其所有后代叶子（无论是直接还是间接）。但是，我不想传递一个容器，其中叶子节点将递归放置（树可能很大），而是我想使用生成器迭代树。我尝试了一些方法，但到目前为止还没有一个方法。这是我最接近可能的解决方案：

    public interface ITreeNode
    {
        IEnumerable<ITreeNode> EnumerateLeaves();            
    }

    class Leaf : ITreeNode
    {
        public IEnumerable<ITreeNode> EnumerateLeaves()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }
    }

    class Branch : ITreeNode
    {
        private List<ITreeNode> m_treeNodes = new List<ITreeNode>();

        public IEnumerable<ITreeNode> EnumerateLeaves()
        {
            foreach( var node in m_treeNodes )
            {
                if( node is Leaf )
                    yield return node;
                else
                    node.EnumerateLeaves();
            }
        }
    }

但这也不起作用。我究竟做错了什么？如果在同一个函数中有一个yield语句，似乎递归地调用.EnumerateLeaves将不起作用。

非常感谢任何帮助。提前谢谢。

编辑：我忘了提到一个分支可以有叶子或分支作为子项，因此递归。

Answer 1

以下是如何实现Branch.EnumerateLeaves：

public IEnumerable<ITreeNode> EnumerateLeaves()
{
    foreach( var node in m_treeNodes )
    {
        if( node is Leaf )
            yield return node;
        else
        {
            foreach (ITreeNode childNode in node.EnumerateLeaves())
                yield return childNode;
        }
    }
}

Answer 2

lassevk是对的 - 然而，该方法的一个潜在问题是递归调用枚举可以产生O（n ^ 2）性能。如果这是一个问题，那么你应该考虑递归并使用内部堆栈。

public IEnumerable<ITreeNode> EnumerateLeaves()
{
    Stack<ITreeNode> workStack = new Stack<ITreeNode>(m_treeNodes);

    while(workStack.Count > 0) {
        var current = workStack.Pop();
        if(current is Leaf)
            yield return current;
        else {
            for(n = 0; n < current.m_treeNodes.Count; n++) {
                workStack.Push(current.m_treeNodes[n]);
            }
        }
    }
}

这应该执行相同的功能，没有递归。

编辑： Daniel Plaisted 发表了一篇关于递归调用枚举数的更大问题的评论，总结为在MSDN博客上发布有关迭代器的信息。谢谢Daniel。 =）

另一个编辑：始终记住代码简单性比性能更重要，特别是如果您希望其他人维护您的代码。如果你不希望你的树长得很大，请使用他的答案中概述的递归方法lassevk。

Answer 3

其他答案是正确的，但是在带有递归调用的foreach循环内具有yield返回的模式将使运行时间迭代遍历树，例如O（节点数*节点的平均深度）。有关更多信息，请参见此博客文章有关问题的详细信息。

这是对生成器的尝试，它在运行时和内存使用方面都很有效：

class Node
{
    List<Node> _children;

    public bool IsLeaf { get { return _children.Count == 0; } }

    public IEnumerable<Node> Children { get { return _children; } }

    public IEnumerable<Node> EnumerateLeaves()
    {
        if (IsLeaf)
        {
            yield return this;
            yield break;
        }

        var path = new Stack<IEnumerator<Node>>();

        path.Push(Children.GetEnumerator());

        while(!path.Empty)
        {
            var cur = path.Pop();
            if (cur.MoveNext())
            {
                path.Push(cur);
                if (cur.IsLeaf)
                {
                    yield return cur;
                }
                else
                {
                    path.Push(cur.Children.GetEnumerator());
                }
            }

        }
    }

}