Patrón Iterator

Visión General

El Patrón Iterator es un patrón de diseño de comportamiento que proporciona una forma de acceder a los elementos de un objeto agregado secuencialmente sin exponer su representación subyacente. Separa la lógica de recorrido de la colección misma, permitiendo múltiples recorridos simultáneos y diferentes estrategias de recorrido.

Cuándo Usarlo

Usa el Patrón Iterator cuando:

• Necesitas recorrer una colección sin exponer su estructura interna
• Quieres soportar múltiples algoritmos de recorrido (hacia adelante, hacia atrás, filtrado)
• Necesitas permitir que múltiples clientes recorran simultáneamente
• Quieres una interfaz uniforme para recorrer diferentes tipos de colecciones
• La representación interna de la colección puede cambiar

Solución

Python

class BookCollection:
    def __init__(self):
        self._books = []

    def add(self, book: str):
        self._books.append(book)

    def __iter__(self):
        return iter(self._books)

    def reverse_iter(self):
        return reversed(self._books)

# Uso
collection = BookCollection()
collection.add("Design Patterns")
collection.add("Clean Code")
collection.add("Refactoring")

# Iteración hacia adelante (protocolo de iterador incorporado)
for book in collection:
    print(book)

# Iteración inversa
for book in collection.reverse_iter():
    print(book)

JavaScript

class BookCollection {
  constructor() {
    this.books = [];
  }

  add(book) {
    this.books.push(book);
  }

  *[Symbol.iterator]() {
    for (const book of this.books) {
      yield book;
    }
  }

  *reverseIterator() {
    for (let i = this.books.length - 1; i >= 0; i--) {
      yield this.books[i];
    }
  }
}

// Uso
const collection = new BookCollection();
collection.add("Design Patterns");
collection.add("Clean Code");
collection.add("Refactoring");

// Hacia adelante
for (const book of collection) {
  console.log(book);
}

// Inverso
for (const book of collection.reverseIterator()) {
  console.log(book);
}

Java

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class BookCollection implements Iterable<String> {
    private final List<String> books = new ArrayList<>();

    public void add(String book) {
        books.add(book);
    }

    @Override
    public Iterator<String> iterator() {
        return books.iterator();
    }

    public Iterator<String> reverseIterator() {
        return new ReverseIterator<>(books);
    }
}

class ReverseIterator<T> implements Iterator<T> {
    private final List<T> list;
    private int index;

    public ReverseIterator(List<T> list) {
        this.list = list;
        this.index = list.size() - 1;
    }

    @Override
    public boolean hasNext() {
        return index >= 0;
    }

    @Override
    public T next() {
        return list.get(index--);
    }
}

// Uso
BookCollection collection = new BookCollection();
collection.add("Design Patterns");
collection.add("Clean Code");
collection.add("Refactoring");

for (String book : collection) {
    System.out.println(book);
}

Explicación

El Patrón Iterator tiene dos roles:

• Agregado (BookCollection): La colección que contiene los elementos
• Iterator: Proporciona acceso secuencial a los elementos sin exponer los internals de la colección

Los lenguajes modernos integran profundamente los iteradores — los protocolos __iter__ de Python, Symbol.iterator de JavaScript, y las interfaces Iterable/Iterator de Java son todos ejemplos de este patrón.

Variantes

Variante	Descripción	Caso de Uso
Iterator Externo	El cliente controla el recorrido (next(), hasNext())	Flexible, control explícito
Iterator Interno	La colección aplica una función a cada elemento (forEach)	Código de cliente más simple
Iterator Inverso	Recorre en orden inverso	Pilas, historial de undo
Iterator de Filtro	Salta elementos que no coinciden con un predicado	Búsqueda, filtrado

Lo que funciona

• Usa protocolos de iterador nativos del lenguaje cuando estén disponibles en lugar de clases personalizadas
• Lanza excepciones en llamadas next() inválidas para fallar rápido
• Soporta remove() solo cuando sea semánticamente válido y documenta claramente
• Haz los iteradores fail-fast si la colección se modifica durante la iteración
• Documenta si el orden de iteración está garantizado o es arbitrario

Errores Comunes

• Exponer la colección interna directamente en lugar de usar un iterador
• No manejar la modificación concurrente durante la iteración, llevando a comportamiento indefinido
• Implementar clases de iterador complejas cuando un simple generador o comprensión es suficiente
• Crear iteradores que no implementan el protocolo de iterador nativo del lenguaje
• Olvidar resetear el estado del iterador, causando comportamiento inesperado en reuso

Preguntas Frecuentes

P: ¿Necesito implementar el Patrón Iterator manualmente? R: Raramente. La mayoría de los lenguajes proporcionan soporte de iterador incorporado. Solo implementa un iterador personalizado cuando necesites un recorrido no estándar (ej. recorrido de árbol, recorrido de grafo, o iteración filtrada).

P: ¿Cuál es la diferencia entre Iterator y Visitor? R: Iterator recorre elementos. Visitor realiza operaciones sobre elementos. A menudo se usan juntos: un iterador camina la estructura, y un visitor procesa cada elemento.

¿Es este patrón adecuado para proyectos pequeños?

Para proyectos pequeños con pocos componentes, este patrón puede añadir complejidad innecesaria. Empieza simple e introduce el patrón cuando sientas el problema que resuelve.

¿Cómo se compara este patrón con alternativas?

Cada patrón hace diferentes trade-offs. Revisa la tabla de variantes arriba y considera tus restricciones específicas: tamaño del equipo, requisitos de rendimiento y planes de escalado.

¿Puedo aplicar este patrón parcialmente?

Sí. Muchos equipos adoptan patrones incrementalmente. Empieza con la idea central y añade sofisticación según sea necesario. El patrón es una guía, no un blueprint estricto.

Temas Avanzados

Escenario: Iterator para Arbol Binario

// Iterator pattern: recorrer colecciones sin exponer internals
interface Iterator<T> {
  next(): { value: T | null; done: boolean };
  hasNext(): boolean;
  reset(): void;
}

interface Iterable<T> {
  createIterator(): Iterator<T>;
}

// Arbol binario
class TreeNode<T> {
  constructor(
    public value: T,
    public left: TreeNode<T> | null = null,
    public right: TreeNode<T> | null = null
  ) {}
}

// Iterator: In-order traversal (left, root, right)
class InOrderIterator<T> implements Iterator<T> {
  private stack: TreeNode<T>[] = [];
  private current: TreeNode<T> | null;

  constructor(root: TreeNode<T>) {
    this.current = root;
    this.pushLeft(root);
  }

  private pushLeft(node: TreeNode<T> | null) {
    while (node) {
      this.stack.push(node);
      node = node.left;
    }
  }

  hasNext(): boolean { return this.stack.length > 0; }

  next(): { value: T | null; done: boolean } {
    if (this.stack.length === 0) return { value: null, done: true };
    const node = this.stack.pop()!;
    this.pushLeft(node.right);
    return { value: node.value, done: false };
  }

  reset() {
    this.stack = [];
    if (this.current) this.pushLeft(this.current);
  }
}

// Iterator: BFS traversal
class BFSIterator<T> implements Iterator<T> {
  private queue: TreeNode<T>[] = [];
  constructor(root: TreeNode<T>) { this.queue.push(root); }
  hasNext(): boolean { return this.queue.length > 0; }
  next(): { value: T | null; done: boolean } {
    if (this.queue.length === 0) return { value: null, done: true };
    const node = this.queue.shift()!;
    if (node.left) this.queue.push(node.left);
    if (node.right) this.queue.push(node.right);
    return { value: node.value, done: false };
  }
  reset() {}
}

// Uso
const tree = new TreeNode(5,
  new TreeNode(3, new TreeNode(1), new TreeNode(4)),
  new TreeNode(7, new TreeNode(6), new TreeNode(8))
);

const inOrder = new InOrderIterator(tree);
while (inOrder.hasNext()) {
  console.log(inOrder.next().value); // 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8
}

const bfs = new BFSIterator(tree);
while (bfs.hasNext()) {
  console.log(bfs.next().value); // 5, 3, 7, 1, 4, 6, 8
}

Lecciones:

• Iterator recorre colecciones sin exponer su estructura
• Diferentes iterators para diferentes traversals (in-order, BFS, DFS)
• El cliente no sabe si recorre un array, arbol o grafo
• Generator functions (yield*) son iterators nativos en JS
• Symbol.iterator permite usar for…of en cualquier iterable

### Como uso generators como iterators?

Usa function* con yield para crear iterators nativos. function* inOrder(node) { if (node.left) yield* inOrder(node.left); yield node.value; if (node.right) yield* inOrder(node.right); }. Luego for (const v of inOrder(tree)) console.log(v). Los generators son mas concisos que una clase Iterator: el estado se maneja automaticamente. Usa clases Iterator cuando necesitas reset(), hasNext() o multiples traversals simultaneos.