python数据结构学习笔记-2016-11-09-01-文本编辑器

9.5 应用：文本编辑器

本节将多重链表应用于编辑缓冲ADT(Edit Buffer ADT)。

9.5.1 编辑操作

布局

通常将文本以行和列的形式组织起来。每一行有无限的长度，每一行的大小可能不同，但末尾都有换行符。一个空的文本，只有一行空行以及一个换行符。

文本光标

文本光标由行号以及字符的偏移量(应该就是列号)来决定，其可以在文本的任何区域内移动，但只限于当前位置存在字符的情况下。文本光标的移动至少要有以下三种：

竖直移动，即移动到另外移动相同偏移量的位置，如果移动到的行较短，则移至该行末尾；
水平移动，即在一行内向前或向后移动，在移动到一行的起始字符之前时，自动将光标移至上一行末尾，在移动到一行的结尾字符之后时，自动将光标移至下一行的起始位置；
移动至文件首尾或者行首尾。

插入文本

有两种模式，分别为插入模式和改写模式。在插入模式的情况下，文本光标之后直至该行换行符之前的字符都向后移动，再在文本光标右侧插入字符，随着字符的插入，文本光标也向后移动。在改写模式下，将文本光标右侧紧邻的字符替换，也是随着字符替换的进行，文本光标也随之向后移动。

此外，还需考虑换行符的问题，在换行符前插入字符，则该行自动延伸；在换行符之后插入字符，即在下一行的起始字符之前插入字符；当插入一个换行符时，当前行分为两半，在文本光标之前的算作新的一行，在文本光标之后到原来行的换行符之前也是新的一行。

删除文本

分为删除操作和擦掉操作(rub-out)，分别对应于键盘上的Delete和Backspace。删除操作，文本光标所在的字符被删除，光标位置不变；而擦掉操作，则是文本光标之前的一个字符被删除，光标位置向前移动一个位置。

与插入文本类似，删除文本也要考虑换行符的问题。删除换行符时，当前行与下一行合并成一行。

9.5.2 编辑缓冲ADT

应具有如下方法：

EditBuffer()：创建空文档，含有一个空行以及一个换行符，此时文本光标处于空行的起始位置，输入模式是插入模式；
numLines()：返回总行数；
numChars()：返回文本光标所在行的字符数(包括换行符)；
lineIndex()：返回文本光标所在行的行号；
columnIndex()：返回文本光标所在列的列号；
setEntryMode(insert)：设定输入模式，根据insert是True还是False，确定输入模式是插入模式还是改写模式；
toggleEntryMode()：切换输入模式，根据当前输入模式来改变；
inInsertMode()：确定当前输入模式是否是插入模式；
getChar()：返回文本光标所在位置的字符；
getLine()：返回文本光标所在行的所有内容(包括换行符)，以字符串形式返回；
moveUp(num)：文本光标的竖直移动，如前所述，若num为负，文本光标不移动；
moveDown(num)：同上，方向相反；
moveDocHome()：将文本光标移至文档开头；
moveDocEnd()：将文本光标移至文档结尾；
moveLeft()：文本光标的水平移动，如前所述；
moveRight()：同上，方向相反；
moveLineHome()：将文本光标移动至当前行的开头；
moveLineEnd()：将文本光标移动至当前行的结尾；
breakLine()：在文本光标位置另起一行，如前所述，当插入换行符时，文本光标之后到原来的换行符之前的字符组成新的一行，文本光标也移动至该行起始位置；
deleteLine()：删除文本光标所在行的所有内容，文本光标移动至下一行的起始位置，如果删除的是最后一行，文本光标则移动至上一行的末尾；
truncateLine()：删除文本光标所在行，从文本光标位置起到该行结束前的所有字符，换行符不删除，文本光标移动至该行末尾；
addChar(char)：将字符char插入，根据输入模式来进行，另外还要考虑此时文本光标位置和插入字符是否是换行符的问题，如前所述；
deleteChar()：按删除模式，将文本光标所在位置的字符删除，文本光标位置不变；
ruboutChar()：按擦除模式，将文本光标之前的字符删除，文本光标向前移动一个位置，注意删除的是换行符的情况；
deleteAll()：将文本所有字符删除，返回至空文本状态(一个空行和一个换行符)。

9.5.3 实现

我们使用python列表的双链表来实现，每一行的内容都储存在一个python列表中，而这一个python列表都储存在双链表的一个结点中，如下图所示：

#-*-coding: utf-8-*-

# 编辑缓冲ADT

class EditBuffer(object):
# 创建空文档
def __init__(self):
self._firstLine = _EditBufferNode(['\n']) # 双链表的头指针
self._lastLine = self._firstLine # 双链表的尾指针
self._curLine = self._firstLine # 文本光标所在行，其实质是双链表中的外部指针
self._curLineNdx = 0 # 文本光标所在行行号
self._curColNdx = 0 # 文本光标所在列列号，其实质是python列表的索引
self._numLines = 1 # 记录文本当前总行数
self._insertMode = True # 当前输入模式是否是插入模式

# 返回总行数
def numLines(self):
return self._numLines

# 返回文本光标所在行的字符数
def numChars(self):
return len(self._curLine.text)

# 返回文本光标所在行的行号
def lineIndex(self):
return self._curLineNdx

# 返回文本光标所在列的列号
def columnIndex(self):
return self._curColNdx

# 设定输入模式，根据insert是True还是False，选择输入模式
def setEntryMode(self, insert):
self._insertMode = insert

# 切换输入模式
def toggleEntryMode(self):
self._insertMode = not self._insertMode

# 判断输入模式是否是插入模式
def inInsertMode(self):
return self._insertMode == True

# 返回文本光标所在位置的字符
def getChar(self):
return self._curLine.text[self._curColNdx]

# 返回文本光标所在行的内容，以字符串形式返回
def getLine(self):
lineStr = ''
for char in self._curLine.text:
lineStr += char
return lineStr

# 文本光标向上移动
def moveUp(self, nlines):
if nlines <= 0: # 移动行数必须是正数
return
elif self._curLineNdx - nlines < 0: # 向上移动不能超过第一行
nlines = _curLineNdx
for i in range(nlines):
self._curLine = self._curLine.prev # 向上移动
self._curLineNdx -= nlines # 行号也随之调整
if self._curColNdx >= self.numChars(): # 要移动到的行，其总字符数小于文本光标所在列号，自动将文本光标移动至行末尾。
self.moveLineEnd()

# 文本光标向左移动
def moveLeft(self):
if self._curColNdx == 0: # 此时文本光标处于一行的开头，文本光标移动至上一行末尾
if self._curLineNdx > 0:
self.moveUp(1)
self.moveLineEnd()
else:
self._curColNdx -= 1

# 将文本光标移动至文档开头
def moveLineHome(self):
self._curColNdx = 0

# 将文本光标移动至文档末尾
def moveLineEnd(self):
self._curColNdx = self.numChars() - 1

# 从文本光标另起一行
def breakLine(self):
nlContents = self._curLine.text[self._curColNdx:]
del self._curLine.text[self._curColNdx:]
self._curLine.text.append('\n')
self._insertNode(self._curLine, nlContents)
self._curLine = newLine
self._curLineNdx += 1
self._curColNdx = 0

# 输入字符，注意换行符
def addChar(self, char):
if char == '\n':
self.breakLine()
else:
ndx = self._curColNdx
if self.inInsertMode():
self._curLine.text.insert(ndx, char)
else:
if self.getChar() == '\n': # 换行符不能被改写
self._curLine.text.insert(ndx, char)
else:
self._curLine.text[ndx] = char
self._curColNdx += 1

# 删除文本光标之前的字符
def deleteChar(self):
if self.getChar() != '\n':
self._curLine.text.pop(self._curColNdx)
else:
if self._curLine is self._lastLine:
return
else:
nextLine = self._curLine.next
self._curLine.text.pop()
self._curLine.text.extend(nextLine.text)
self._removeNode(nextLine)

class _EditBufferNode(object):
def __init__(self, text):
self.text = text
self.prev = None
self.next = None

构造器，创建空文档，并初始化各参数，_firstLine和_lastLine分别是双链表的头指针和尾指针，分别代表着文档的第一行和最后一行。_curLine和_curColNdx则决定着文档光标的位置，前者决定文本光标所在行，后者决定文本光标所在列。_numLines记录文档当前总行数，_insertMode记录当前输入模式是否是插入模式。
文本光标移动，注意不要超过范围。
修改缓冲区，即编辑文档，具体包括插入字符和删除字符，注意换行符的问题。
最后要注意breakLine()方法，其目的是在文本光标当前所在处另起一行，将该行之后的文本全部转移至新的一行。