在C＃，C ++和Java中创建python弱类型结构的强类型版本

Question

在python中，我有以下内容：

graph = {}

graph[1] = {}
graph[2] = {}
graph[3] = {}

graph[1][3] = graph[3]

graph[2][1] = graph[1]
graph[2][3] = graph[3]

graph[3][2] = graph[2]

这是一种表示图的结构，我发现很好，因为它的结构与其节点之一相同，因此我可以直接使用它来发起搜索（如深度优先）。 它的印刷版本是：

{1: {3: {2: {1: {...}, 3: {...}}}}, 2: {1: {3: {2: {...}}}, 3: {2: {...}}}, 3: {
2: {1: {3: {...}}, 3: {...}}}}

它可以像这样使用：

graph[1][3][2][3][2][1][3][2][1][3][2].keys()

现在，我很好奇知道如何在不使用“对象”技巧的情况下用C ++，C＃和Java来实现它，而这些技巧将用丑陋的演员表填充代码。 对于C ++，我一直在考虑templatemeta编程，但是当需要的东西像这样时，它将生成“有限数据类型”

map<int,map<int,...>> or map<int,...>

Answer 1

在Java中，我将使用Node类来表示图形的任何节点。

public class Node<T> {
    private List<Node<T>> children = new ArrayList<Node<T>>();
    private T value;

    public Node(T value) {
        this.value = value;
    }

    public void addChild(Node<T> child) {
        this.children.add(child);
    }

    public Node<T> getChild(int index) {
        return this.children.get(index);
    }

    public List<Node<T>> getChildren() {
        return this.children;
    }

    public T getValue() {
        return this.value;
    }
}

如果您想要一个包含int值的图，则可以实例化它，并将其用于：

Node<Integer> graph = new Node<Integer>(10); //value of the first node is 10
graph.addChild(new Node<Integer>(-3));
graph.getChild(0).addChild(new Node<Integer>(5));
System.out.println(graph.getChild(0).getChild(0).getValue()); //prints 5

Answer 2

为了存储其他图形或“终端”值（实际上，只要可以在编译时将它们枚举，这两种方法都可以概括为任意类型的任意类型的任意解释）：

• 工会 （可能有歧视 ），或
• 多态性（特别是亚型多态性）

在任何一种情况下，您都有一个Graph类型，可以在其后隐藏嵌套的图形和存储的值。

具体来说，在C ++中，您可能会使用前者的union或Boost::Variant （类型安全且易于处理）。 您可能需要向前声明该类，以便在定义它时可以看到它。 联合提供了足够的位置来存储任一类型的值，并且（可以在Boost::Variant隐式地使用普通的旧union显式地存储）一个“标签”，以指示哪种情况。 然后，您可以查看任何存储的值，并判断它是另一个图形还是终端值，然后提取关联的值。

在Java和C＃中，您对直接联合类型没有太多的支持，因此可以使用第二种选择。 有一个接口（或抽象）类IGraph ，其中一个用于图形的实现（指IGraph ），一个用于将非图形值包装在另一个IGraph子类型中。 基本上，您使用子类型多态性。 这在C ++中也是可能的，但是我给人的印象是，如果事先知道可能的类型，不可能改变并且数量很少，那么联合是一个更好的主意。 它还允许您避免使用某些指针/引用union和Boost::Variant都可以存储在堆栈中，而多态性则需要间接的。

Answer 3

这是一个简单的技巧：

#include <map>
#include <memory>

struct GraphNode
{
  std::map<std::size_t, std::unique_ptr<GraphNode>> m;

  GraphNode & operator[](std::size_t i)
  {
    if (!m[i]) { m[i].reset(new GraphNode); }
    return *m[i];
  }
};

我们为打印添加了一些ostream重载：

#include <prettyprint.hpp>

std::ostream & operator<<(std::ostream & o, GraphNode const & g)
{
  if (g.m.empty()) return o << "*";
  return o << g.m;
}
std::ostream & operator<<(std::ostream & o, std::unique_ptr<GraphNode> const & p)
{
  if (!p) return o << "*";
  return o << *p;
}

用法示例：

#include <iostream>

int main()
{
  GraphNode n;

  n[2] = GraphNode();
  n[4] = GraphNode();

  n[2][3] = GraphNode();
  n[2][8] = GraphNode();
  n[2][1] = GraphNode();

  std::cout << n << std::endl;
}

打印： [(2, [(1, *), (3, *), (8, *)]), (4, *)]

其他功能很容易添加； 目前，尚不清楚我是否要所有节点也都支持卫星数据（“值”），或者是否只有叶节点可以具有值，或者是否没有任何其他数据。