Swift generics 对于图类

Question

我正在尝试在 Swift 5 中创建一些类来表示有向图。 我发现 Swift generics 非常混乱和限制。

这是我到目前为止所得到的，但无论我尝试什么，Swift 似乎都会出现一些模糊的错误或其他错误（两个在下面的评论中显示）。

我什至可以在 Swift 中实现这种结构而无需将 Node 硬编码为特定的具体类型吗？

我想允许更改 Node 类型，以便我可以根据问题的需要向 Node 和 Edge 类型添加其他属性。

public class Graph<N:Node>
{
    var nodeMap: [String: N] = [:]
    var edges: [Edge<N>] = []
    
    public func addEdge(_ parentName: String, _ childName: String, weight: Double = 0.0) throws {
        let parent:N? = nodeMap[parentName]
        let child:N? = nodeMap[childName]
        
        let newEdge = Edge(parent!, child!)
        
        parent!.outgoing.append(newEdge) // Cannot convert value of type 'Edge<N>' to expected argument type 'Edge<Node>'
        edges.append(newEdge)
    }
    
}

public class Edge<N:Node> {
    var parent: N
    var child: N
    
    init(_ parent: N, _ child: N) {
        self.parent = parent
        self.child = child
    }
}

public class Node {
    var name:String = ""
    var outgoing:[Edge<Self.Type>] = [] //'Edge' requires that 'Self.Type' inherit from 'Node'

}

Answer 1

我想我参加聚会有点晚了，但对于任何未来的读者来说， Final的“问题”也可以通过使 Edge 成为一个协议来解决：

protocol Edge: class {
    associatedtype NodeType: Node where NodeType.EdgeType == Self
    var parent: NodeType {get set}
    var child: NodeType? {get set}
}

为了确保实现这些协议的任何类实际上指向正确的对应项，我在associatedtype上添加了一个类型约束。

protocol Node: class {
    associatedtype EdgeType: Edge where EdgeType.NodeType == Self
    var name:String {get set}
    var outgoing:[EdgeType] {get set}
}

如前所述，请注意强引用循环。 因此Edge.child的可选类型允许它是weak 。 参考安排当然可以不同。

此方法的主要警告是实现这些协议的类的任何子类都将具有指向其超类的属性。 建议的解决方案是不子类化，而是直接在新的 class 上实现协议。

Answer 2

我认为你需要让Node成为一个协议：

public protocol Node : class {
    var name:String { get set }
    var outgoing:[Edge<Self>] { get set }
}

然后，您可以创建具体的Node conformers，您可以将其用作 graph 的通用参数。 例如

final public class ConcreteNode: Node {
    public var name = ""
    public var outgoing: [Edge<ConcreteNode>] = []
}

您可以创建一个Graph<ConcreteNode> 。 如果你想要一个带有foo属性的节点，你也可以创建 class：

final public class NodeWithFoo: Node {
    public var name = ""
    public var outgoing: [Edge<NodeWithFoo>] = []
    public var foo = ""
}

你可以有另一个Graph<NodeWithFoo> 。

Answer 3

感谢您的回复。

这样做的真正最终目标是让 Node 和 Edge 类型可以专门用于附加字段以适应应用程序。

Sweeper 的回答很好地回答了我在问题中发布的具体实现，我从中学到了很多东西，非常感谢。

但是，我最终采用的方法根本没有使用 generics。 这就是我所做的：

public class Node {
    var name:String = ""
    var outgoing:[Edge] = []
    
    // Added this catchall property here
    var data: Any?

}

我在 Edge class 中做了类似的事情。

现在，当我想向节点添加一些数据时，例如将商品的价格作为 Double 字段，我可以简单地创建一个扩展，如下所示：

extension Node {
    var price:Double? {
        get {
            return self.data as? Double
        }
        
        set {
            self.data = newValue
        }
    }
}

如果我需要添加更多字段，我总是可以将它们包装在结构或 class 中并通过扩展进行设置。