博览网:STL与泛型编程第四周笔记

2017-09-11  本文已影响0人  博览网小学员

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1、算法

基本的C++算法分为三类:排序算法、树算法、图算法

算法思想有三种:递推、分治、动态规划 以及 贪心算法。

本节课程中总结:Algorithms看不见Containers,对其一无所知;所以它需要的一切信息都必须从Iterators取得,而Iterators(由Containers供应)必须能够回答Algorithm的所有提问,才能搭配该Algorithm的所有操作。

一般STL中的算法都是以下两种形式(其中的Algorithm是一种泛指,可以替代其他的函数名称)

template

Algorithm (Iterator itr1, Iterator itr2)

{

..........

}

template

Algorithm (Iterator itr1, Iterator itr2, Cmp comp)

{

..........

}

因为算法对容器的操作必须通过迭代器来进行,在进行算法的讨论之前有必要对迭代器进行分类。

1.1迭代器的分类

Iterator(迭代器)模式又称Cursor(游标)模式,用于提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。或者这样说可能更容易理解:Iterator模式是运用于聚合对象的一种模式,通过运用该模式,使得我们可以在不知道对象内部表示的情况下,按照一定顺序(由iterator提供的方法)访问聚合对象中的各个元素。

由于Iterator模式的以上特性:与聚合对象耦合,在一定程度上限制了它的广泛运用,一般仅用于底层聚合支持类,如STL的list、vector、stack等容器类及ostream_iterator等扩展iterator。

迭代器由容器来提供,各种容器的Iterators的5种iterator_category如下:

(2)通过使用typeid函数来实现迭代器类型的打印:

1.3iterator_category对算法的影响

前面说过算法需要迭代器的信息;而不同的算法对于不同的对象进行操作的时候,往往需要根据具体的情况处理。因此,在标准库中,我们表面上看到的算法都是接收迭代器就可以了,实际上算法在与操作对象的交流中早就知道了迭代器的类型,并且根据这个类型做出了不同的判断。这个判断的过程,一般是通过traits来实现的。

为了实现上述的思想,算法的结构可以大致表现为两个部分:

主函数部分,作为对外接口

次函数部分,作为对各种不同迭代器的分情况处理

下面以具体的例子进行说明。

(1)distance函数

distance函数用于计算两个迭代器之间的距离,具体的源代码如下:

[cpp] view plain copy print?

template

inline iterator_traits::difference_type

_distance(InputIterator first, InputIterator last, input_iterator_tag) {

iterator_traits::difference_type = 0;

while (first != last) {

++ first;

++ n;

}

return n;

}

template

inline iterator_traits::difference_type

_distance(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last,

random_access_iterator_tag) {

return last - first;

}

//--------------------------------------

template

inline iterator_traits::difference_type

distance(InputIterator first, InputIterator last) {

typedef typename

iterator_traits::iterator_category category;

return _distance(first, last, category());

(3)copy函数

copy函数针对不同类型的Iterator进行了详细的区分和判断,选择最高效的方法来完成复制。

(4)destroy函数

destroy函数和copy函数类似,也对不同类型的Iterator进行了详细的区分和判断,选择最高效的方法来完成操作。

具体源代码及示意图如下所示:

(5)unique_copy函数

unique_copy()与之前的实现方法类似,但是要注意的一个地方是这个函数可以接受一个OutputIterator类型的迭代器作为其参数,OutputIterator类型迭代器的一个重要特点是:只写(write only)。具体如下图所示:

1.4算法对iterator_category的暗示

算法源代码对迭代器的类型并没有语法上的规定,但是会有暗示,具体如下图所示:

(4)算法count, count_if

(4)算法find、find_if

(5)算法sort

2.仿函数Functors

按照功能的不同,仿函数可分为算术类、逻辑类和关系类三种,具体如下图所示:

标准库提供的functors都继承了binary_function

template

struct binary_function {

typedef Arg1 first_argument_type;

typedef Arg2 second_argument_type;

typedef Result result_type;

}

继承binary_function的意义在于,告诉算法传进来的是二元运算。仿函数在传递进算法的时候,需要告诉算法两个参与运算的类型,以及一个用于接受结果的类型。

如果没有继承,在某些场合也可以使用,但是当我们需要修改或者适配它本身的时候很可能就会出问题。

3.适配器Adapter

适配器按照类型的不同,可分为容器适配器、迭代器适配器和仿函数适配器三种,具体如下图所示:

3.1容器适配器

容器适配器:stack、queue

template >

class stack{

//.......

public:

typedef typename Squence::value_type value_type;

typedef typename Squence::size_type size_type;

typedef typename Squence::reference reference;

typedef typename Squence::const_reference const_reference;

protected:

Sequence c;  //底层容器

public:

bool empty() const {return c.empty();}

size_type size() const {return c.size();}

reference top() {return c.back();}

const_reference top() const {return c.back();}

void push (const value_type& x) { c.push_back(x);}

void pop() {c.pop_back();}

}

template  >

class queue{

//.............

public:

typedef typename Squence::value_type value_type;

typedef typename Squence::size_type size_type;

typedef typename Squence::reference reference;

typedef typename Squence::const_reference const_reference;

protected:

Sequence c;  //底层容器

public:

bool empty() const {return c.empty();}

size_type size() const {return c.size();}

reference front() {return c.front();}

const_reference front() const {return c.front();}

reference back() {return c.back();}

const_reference back() const {return c.back();}

void push (const value_type& x) { c.push_back(x);}

void pop() {c.pop_front();}

}

3.2函数适配器

函数适配器:binder2nd

函数适配器:not1

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