29、简单目录管理系统的设计与实现 【问题描述】 任务：利用树型结构设计并实现一个简单的目录管理系统，该系统可以对所有目录进行管理，如目录的新建、删除、查询、目录名称修改、按某种顺序输出所有目录（树的遍历操作）、以树型结构输出所有目录等功能。

【系统设计】

1. 目录树结构设计

目录树是一个树形结构，每个节点包含目录名、目录路径、父目录节点、子目录节点等信息。因此，我们可以设计一个目录树的节点类，如下所示：

public class DirectoryNode {
    private String name; // 目录名
    private String path; // 目录路径
    private DirectoryNode parent; // 父目录节点
    private List<DirectoryNode> children; // 子目录节点列表

    // 构造函数
    public DirectoryNode(String name, String path, DirectoryNode parent) {
        this.name = name;
        this.path = path;
        this.parent = parent;
        this.children = new ArrayList<>();
    }

    // getter 和 setter 方法
    // ...
}

2. 目录管理系统设计

目录管理系统需要提供以下功能：

- 新建目录
- 删除目录
- 查询目录
- 修改目录名称
- 输出所有目录（树的遍历操作）
- 以树型结构输出所有目录

因此，我们可以设计一个目录管理系统类，如下所示：

public class DirectoryManager {
    private DirectoryNode root; // 根目录节点

    // 构造函数
    public DirectoryManager(String rootName, String rootPath) {
        this.root = new DirectoryNode(rootName, rootPath, null);
    }

    // 新建目录
    public void createDirectory(String name, String path) {
        // TODO: 实现新建目录功能
    }

    // 删除目录
    public void deleteDirectory(String path) {
        // TODO: 实现删除目录功能
    }

    // 查询目录
    public DirectoryNode findDirectory(String path) {
        // TODO: 实现查询目录功能
        return null;
    }

    // 修改目录名称
    public void renameDirectory(String path, String newName) {
        // TODO: 实现修改目录名称功能
    }

    // 输出所有目录（树的遍历操作）
    public void printAllDirectories() {
        // TODO: 实现输出所有目录功能
    }

    // 以树型结构输出所有目录
    public void printDirectoryTree() {
        // TODO: 实现以树型结构输出所有目录功能
    }
}

【系统实现】

1. 新建目录

新建目录需要先找到目录所在的父目录，然后在父目录下创建新目录节点，并将其添加到父目录的子目录列表中。

public void createDirectory(String name, String path) {
    DirectoryNode parentNode = findParentDirectory(path);
    if (parentNode != null) {
        DirectoryNode newNode = new DirectoryNode(name, path, parentNode);
        parentNode.getChildren().add(newNode);
    }
}

// 查找父目录节点
private DirectoryNode findParentDirectory(String path) {
    String[] pathArray = path.split("/");
    DirectoryNode currentNode = root;
    for (int i = 1; i < pathArray.length - 1; i++) {
        String name = pathArray[i];
        List<DirectoryNode> children = currentNode.getChildren();
        DirectoryNode childNode = null;
        for (DirectoryNode node : children) {
            if (node.getName().equals(name)) {
                childNode = node;
                break;
            }
        }
        if (childNode == null) {
            return null;
        }
        currentNode = childNode;
    }
    return currentNode;
}

2. 删除目录

删除目录需要先找到目录节点，然后将其从父目录的子目录列表中删除。

public void deleteDirectory(String path) {
    DirectoryNode nodeToDelete = findDirectory(path);
    if (nodeToDelete != null) {
        DirectoryNode parentNode = nodeToDelete.getParent();
        if (parentNode != null) {
            parentNode.getChildren().remove(nodeToDelete);
        }
    }
}

3. 查询目录

查询目录需要根据路径查找目录节点。

public DirectoryNode findDirectory(String path) {
    String[] pathArray = path.split("/");
    DirectoryNode currentNode = root;
    for (int i = 1; i < pathArray.length; i++) {
        String name = pathArray[i];
        List<DirectoryNode> children = currentNode.getChildren();
        DirectoryNode childNode = null;
        for (DirectoryNode node : children) {
            if (node.getName().equals(name)) {
                childNode = node;
                break;
            }
        }
        if (childNode == null) {
            return null;
        }
        currentNode = childNode;
    }
    return currentNode;
}

4. 修改目录名称

修改目录名称需要先找到目录节点，然后修改其名称属性。

public void renameDirectory(String path, String newName) {
    DirectoryNode nodeToRename = findDirectory(path);
    if (nodeToRename != null) {
        nodeToRename.setName(newName);
    }
}

5. 输出所有目录（树的遍历操作）

输出所有目录可以使用深度优先遍历（DFS）或广度优先遍历（BFS）算法遍历目录树。

public void printAllDirectories() {
    System.out.println("All directories:");
    printAllDirectoriesDFS(root, 0);
}

// 深度优先遍历目录树
private void printAllDirectoriesDFS(DirectoryNode node, int depth) {
    for (int i = 0; i < depth; i++) {
        System.out.print("- ");
    }
    System.out.println(node.getName());
    for (DirectoryNode child : node.getChildren()) {
        printAllDirectoriesDFS(child, depth + 1);
    }
}

6. 以树型结构输出所有目录

以树型结构输出目录可以使用递归算法实现。

public void printDirectoryTree() {
    System.out.println("Directory tree:");
    printDirectoryTree(root, "");
}

// 递归输出目录树
private void printDirectoryTree(DirectoryNode node, String prefix) {
    System.out.println(prefix + node.getName());
    List<DirectoryNode> children = node.getChildren();
    for (int i = 0; i < children.size(); i++) {
        DirectoryNode child = children.get(i);
        boolean isLastChild = (i == children.size() - 1);
        String childPrefix = prefix + (isLastChild ? "  " : "| ");
        printDirectoryTree(child, childPrefix);
    }
}

【完整代码】