面试题：Rust自定义迭代器中处理复杂状态与Iterator特型方法的综合应用

Question

假设有一个Rust结构体，它包含两个Vec<i32>类型的成员变量vec1和vec2。请自定义一个迭代器，实现Iterator特型，使得该迭代器能够交替返回vec1和vec2中的元素（先返回vec1的第一个元素，再返回vec2的第一个元素，接着返回vec1的第二个元素，以此类推）。如果其中一个Vec先遍历完，继续遍历另一个Vec。在实现过程中，详细说明如何维护迭代器的状态，以及如何正确实现Iterator特型中的方法，如`next`、`size_hint`等。

Answer 1

struct AlternateIterator {
    vec1: Vec<i32>,
    vec2: Vec<i32>,
    index1: usize,
    index2: usize,
}

impl AlternateIterator {
    fn new(vec1: Vec<i32>, vec2: Vec<i32>) -> Self {
        AlternateIterator {
            vec1,
            vec2,
            index1: 0,
            index2: 0,
        }
    }
}

impl Iterator for AlternateIterator {
    type Item = i32;

    fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
        if self.index1 < self.vec1.len() && self.index2 < self.vec2.len() {
            if self.index1 <= self.index2 {
                let result = self.vec1.get(self.index1).cloned();
                self.index1 += 1;
                result
            } else {
                let result = self.vec2.get(self.index2).cloned();
                self.index2 += 1;
                result
            }
        } else if self.index1 < self.vec1.len() {
            let result = self.vec1.get(self.index1).cloned();
            self.index1 += 1;
            result
        } else if self.index2 < self.vec2.len() {
            let result = self.vec2.get(self.index2).cloned();
            self.index2 += 1;
            result
        } else {
            None
        }
    }

    fn size_hint(&self) -> (usize, Option<usize>) {
        let remaining1 = self.vec1.len() - self.index1;
        let remaining2 = self.vec2.len() - self.index2;
        let lower_bound = remaining1.min(remaining2) * 2 + remaining1.max(remaining2);
        (lower_bound, Some(lower_bound))
    }
}

状态维护说明

1. 成员变量：
   • vec1和vec2是要迭代的两个Vec<i32>。
   • index1和index2分别记录vec1和vec2当前迭代到的位置。初始化为0。
2. 迭代逻辑：
   • 在next方法中，首先判断vec1和vec2都还有元素时，根据index1和index2的大小决定返回vec1还是vec2中的元素，并将对应索引加1。
   • 当其中一个Vec遍历完时，继续遍历另一个Vec。

Iterator特型方法实现

1. next方法：
   • 根据当前index1和index2的状态，返回vec1或vec2中的下一个元素，并更新相应的索引。当两个Vec都遍历完时返回None。
2. size_hint方法：
   • 计算并返回剩余元素的下限和上限估计。下限和上限相等，因为我们可以准确知道剩余元素的数量。下限计算为两个Vec中剩余元素较少的那个的两倍加上剩余元素较多的那个的数量。