Java中Iterable接口与继承的泛型类型冲突解析与设计优化

public interface Iterable<T> {
    Iterator<T> iterator();
}

// Node类实现了Iterable<Node>
public class Node implements Iterable<Node> {
    // ... 其他Node成员和方法 ...

    @Override
    public java.util.Iterator<Node> iterator(){
        // 返回一个遍历Node的迭代器
        return new NodeIter(this);
    }
}

// Column类继承自Node，并尝试实现Iterable<Column>
// public class Column extends Node implements Iterable<Column>{ // 编译错误
public class Column extends Node {
    // ... 其他Column成员和方法 ...

    /*
    // 尝试重写iterator()方法以返回Iterator<Column>会导致编译错误
    @Override
    public Iterator<Column> iterator(){ // 编译错误：返回类型不兼容
        // ...
    }
    */
}

public class Node {
    // ...
    private Column column; // Node有一个Column引用
    // ...
}

public class Column extends Node {
    public Column() {
        super();
        this.setColumn(this); // Column将自己设置为其继承自Node的column字段
        // ...
    }
}

// 假设Column仍然继承自Node，并且Node的iterator()方法有效
// Column本身不实现Iterable<Column>
public class Column extends Node {
    // ... Column的现有代码 ...
    // 注意：Column不应再尝试实现Iterable<Column>
}

// 遍历Column的示例
public void processColumns(Column headColumn) {
    // Node的iterator()方法返回Iterator<Node>
    // 因此，这里遍历的是Node类型
    for (Node n : headColumn) {
        if (n instanceof Column) { // 安全检查，确保是Column实例
            Column c = (Column) n; // 强制转换为Column
            c.increment(); // 调用Column特有的方法
            System.out.println("Processing Column: " + c.getName() + ", Size: " + c.getSize());
        } else {
            // 处理非Column类型的Node，如果你的数据结构中存在
            System.out.println("Processing generic Node.");
        }
    }
}

// 1. 定义一个用于构建四向循环链表的基本节点
public class Node {
    private Node upNode;
    private Node downNode;
    private Node leftNode;
    private Node rightNode;
    private Column headColumn; // 每个Node知道它属于哪个Column

    public Node() {
        // 默认情况下，节点指向自身，形成一个独立的循环
        this.upNode = this;
        this.downNode = this;
        this.leftNode = this;
        this.rightNode = this;
        this.headColumn = null;
    }

    // 提供获取和设置链接的方法
    public Node getUp() { return upNode; }
    public Node getDown() { return downNode; }
    public Node getLeft() { return leftNode; }
    public Node getRight() { return rightNode; }
    public Column getHeadColumn() { return headColumn; }

    public void setUp(Node upNode) { this.upNode = upNode; }
    public void setDown(Node downNode) { this.downNode = downNode; }
    public void setLeft(Node leftNode) { this.leftNode = leftNode; }
    public void setRight(Node rightNode) { this.rightNode = rightNode; }
    public void setHeadColumn(Column headColumn) { this.headColumn = headColumn; }

    // 辅助方法，用于移除和恢复链接
    public void removeHoriz() {
        this.rightNode.leftNode = this.leftNode;
        this.leftNode.rightNode = this.rightNode;
    }

    public void restoreHoriz() {
        this.rightNode.leftNode = this;
        this.leftNode.rightNode = this;
    }

    public void removeVert() {
        this.downNode.upNode = this.upNode;
        this.upNode.downNode = this.downNode;
    }

    public void restoreVert() {
        this.downNode.upNode = this;
        this.upNode.downNode = this;
    }
}

// 2. Column类不再继承Node，而是包含一个Node作为其头部或代表
public class Column implements Iterable<Column> { // Column现在可以独立地实现Iterable<Column>
    private String name;
    private int size;
    private Node headNode; // Column包含一个Node作为其头部，代表该列

    // Column的左右链接可以通过其headNode实现，或者通过Matrix管理
    private Column leftColumn;
    private Column rightColumn;

    public Column() {
        this.name = "";
        this.size = 0;
        this.headNode = new Node(); // 每个Column有一个独立的Node作为其列头
        this.headNode.setHeadColumn(this); // 让headNode知道它属于哪个Column
        // 默认情况下，Column的左右链接指向自身，形成一个独立的循环
        this.leftColumn = this;
        this.rightColumn = this;
    }

    public Column(String name) {
        this();
        this.name = name;
    }

    // 获取和设置Column的左右链接
    public Column getLeftColumn() { return leftColumn; }
    public Column getRightColumn() { return rightColumn; }
    public void setLeftColumn(Column leftColumn) { this.leftColumn = leftColumn; }
    public void setRightColumn(Column rightColumn) { this.rightColumn = rightColumn; }

    // 获取Column的头部Node，用于操作列中的数据节点
    public Node getHeadNode() {
        return headNode;
    }

    public String getName() { return name; }
    public int getSize() { return size; }
    public void increment() { this.size++; }
    public void decrement() { this.size--; }

    @Override
    public Iterator<Column> iterator() {
        return new Iterator<Column>() {
            private Column current = Column.this; // 从当前Column开始

            @Override
            public boolean hasNext() {
                return current.getRightColumn() != Column.this; // 循环判断
            }

            @Override
            public Column next() {
                if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException();
                current = current.getRightColumn();
                return current;
            }
        };
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        sb.append("Column: ").append(name).append(", Size: ").append(size).append(" [");
        // 遍历列中的数据节点（如果需要）
        Node currentDataNode = headNode.getDown(); // 从列头下面的第一个数据节点开始
        while (currentDataNode != headNode) {
            sb.append("Node@").append(currentDataNode.hashCode()).append(" ");
            currentDataNode = currentDataNode.getDown();
        }
        sb.append("]");
        return sb.toString();
    }

    // 辅助方法，用于链接Column
    public void linkRight(Column other) {
        this.rightColumn = other;
        other.leftColumn = this;
    }
}

// 3. 可以引入一个Matrix类来管理Column的集合和整体结构
public class Matrix implements Iterable<Column> {
    private Column head; // 矩阵的头部Column

    public Matrix(int[][] inputMatrix) throws Exception {
        // 初始化头部Column
        this.head = new Column("Head"); // 这是一个特殊的Column，不代表实际问题中的列

        // 根据输入矩阵的列数创建实际的Column
        Column currentColumn = this.head;
        for (int i = 0; i < inputMatrix[0].length; i++) {
            Column newColumn = new Column("Col" + i);
            currentColumn.linkRight(newColumn);
            currentColumn = newColumn;
        }
        currentColumn.linkRight(this.head); // 形成Column的循环链表

        // 添加行数据
        for (int[] rowVector : inputMatrix) {
            addRow(rowVector);
        }
    }

    public void addRow(int[] vector) throws Exception {
        Column currentMatrixColumn = this.head.getRightColumn(); // 跳过head Column
        Node firstNodeInRow = null;
        Node previousNodeInRow = null;

        for (int i = 0; i < vector.length; i++) {
            if (vector[i] == 1) { // 矩阵中为1的地方才创建Node
                Node newNode = new Node();
                newNode.setHeadColumn(currentMatrixColumn); // 设置Node所属的Column

                // 垂直链接：将新节点插入到Column的链表中
                Node columnHead = currentMatrixColumn.getHeadNode();
                Node lastNodeInColumn = columnHead.getUp(); // 获取列中最后一个节点
                lastNodeInColumn.setDown(newNode);
                newNode.setUp(lastNodeInColumn);
                newNode.setDown(columnHead);
                columnHead.setUp(newNode);
                currentMatrixColumn.increment(); // 增加列的大小

                // 水平链接：将新节点链接到当前行的链表中
                if (firstNodeInRow == null) {
                    firstNodeInRow = newNode;
                } else {
                    previousNodeInRow.setRight(newNode);
                    newNode.setLeft(previousNodeInRow);
                }
                previousNodeInRow = newNode;
            }
            currentMatrixColumn = currentMatrixColumn.getRightColumn();
        }

        if (firstNodeInRow != null) {
            // 完成行的循环链接
            previousNodeInRow.setRight(firstNodeInRow);
            firstNodeInRow.setLeft(previousNodeInRow);
        }
    }

    @Override
    public Iterator<Column> iterator() {
        return new Iterator<Column>() {
            private Column current = head; // 从head Column开始
            private boolean first = true; // 标记是否是第一次调用next()

            @Override
            public boolean hasNext() {
                // 如果是第一次调用，则有下一个（head.getRightColumn()）
                // 否则，只要当前不是head，且下一个不是head，就还有下一个
                return first || current != head;
            }

            @Override
            public Column next() {
                if (!hasNext()) throw new NoSuchElementException();
                if (first) {
                    first = false;
                    current = head.getRightColumn(); // 跳过head Column
                } else {
                    current = current.getRightColumn();
                }
                if (current == head) { // 如果再次回到head，说明遍历结束
                    throw new NoSuchElementException();
                }
                return current;
            }
        };
    }

    // 示例：打印所有Column的名称和大小
    public void printColumns() {
        for (Column col : this) { // 使用Matrix的Iterable<Column>
            System.out.println("Column Name: " + col.getName() + ", Size: " + col.getSize());
        }
    }
}