C++泛型编程
所谓泛型编程(Generic Programming)是指编程与类型无关,编写的算法可以在各种类型上使用。标准模板库是一个典型的使用泛型编程思想设计的C++库。
1. 标准模板库
在C++中提供了一个STL(Standard Template Library)库,这个库中提供了基本的数据结构和算法。比如:链表、集合等。
容器分为两类:
- 顺序容器:元素按照线性排列的容器,比如向量、链表等
- 关联容器:元素按照关键字关系存储,能够通过关键字快速找到元素,比如map、set等
注:数组也是一种特殊的顺序容器,字符串也是一种特殊的顺序容器。
算法提供了可以在多种容器上进行的一些通用操作,比如find、min等,它们可以作用在数组、向量、链表等容器上。为了实现算法与容器无关,算法不用容器为参数,而是以迭代子为参数。
写一个算法find,在一个存放整数的vector中查找一个整数值。
现在将这个程序改成在存放任何类型的vector中都可以查找一个值,我们可以使用template
接下来让这个find既可以在vector中查找,也可以在数组中查找。我们可以用函数重载的方式实现,但是这样要写两个函数。
如果要用一个函数实现,我们就不能传vector或者array,而是它们共同的东西。我们用起始元素和终止元素的地址来标识。
这个程序当中不再出现数组类型或者vector类型了。我们可以用各种数组来测试它:
如果要在vector用find
2. 迭代子iterator
如何让这个函数也可以作用在链表list上?在链表上,指针的运算就会发生变化,++,*,和!=都和指针不同。这时我们用迭代子来代替指针。
这时,我们可以这样使用这个函数:
1 int ia[] = {1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34};
2 int *pa = find(ia, ia+9, 13);
3 if(pa != ia+9)
4 cout << "found";
5
6 vector<int> ivec;
7 vector<int>::iterator it;
8 it = find( ivec.begin(), ivec.end(), 13);
9 if( it != ivec.end() )
10 cout << "found";
11
12 list<int> ilist;
13 list<int>::iterator iter;
14 iter = find(ilist.begin(), ilist.end(), 13);
15 if( iter != ilist.end() )
16 cout << "found"
3. 容器的基本用法
- ==和!= 判断两个容器里面的内容是否完全相同(或有所不同)
- = 赋值
- empty() 判断容器是否为空
- size() 取元素的个数
- clear() 清空容器
- begin(), end() 迭代子
- insert() 插入
- erase() 删除
4. 顺序容器
- vector以连续内存来存放元素,可以随机存取其中的元素。在vector的中间或者头部插入或删除元素会很慢。
- list以双向链表来存放元素,只能顺序访问其中的元素。任何位置插入对很快。
- deque是双端队列,它和vector比较相似。区别是在头部插入和删除效率提高。
用如下方式可以构造一个容器对象:
基本的操作:
- push_back(x)在尾部插入一个元素x
- pop_back()在尾部删除一个元素
- push_front(x)在头部插入一个元素x
- pop_front()在头部删除一个元素
- front()取头部元素的值
- back()取尾部元素的值
- iterator insert(iterator pos, elemtype x)在pos位置插入一个元素x
- void insert(iterator pos, int count, elemtype x) 在pos位置插入count个元素x
- void insert(iterator1 pos, iterator2 begin, iterator2 end) 在pos位置插入另外一个容器的一段元素
- iterator insert(iterator pos) 在pos位置插入一个默认值
- iterator erase(iterator pos) 删除pos位置上的元素
- iterator erase(iterator begin, iterator end) 删除一段元素
5. 算法
库中为我们提供了很多泛型函数
#include <algorithm>
- find 按顺序查找某值
- bineary_search 二分查找某值
- count 返回某元素的个数
- search 查找某个序列
- max_element 查找最大元素
- sort 排序
6. 函数对象
我要找出满足特定条件的元素,则我们给函数传一个判断标准而不是一个具体的值:
Iterator find_if(Iterator begin, Iterator end, FunctionObject op);
从大到小排序
能不能不写函数?用内置的函数对象来实现:
7. 关联容器
map用于将一个关键字key映射到一个值。
1 #include <map>
2 #include <string>
3
4 map<string, int> words;
5
6 words["hello"] = 1;
7
8 string w;
9 while(cin >> w)
10 words[w] ++;
11
12 map<string,int>::iterator it = words.begin();
13 for(; it != words.end(); it++)
14 cout << "key: " << it->first << "value: " << it->second << endl;
15
16 int count = words["hello"];
17 if(count != 0)
18 cout << "found" << count;
19
20 map<string,int> it = words.find("hello");
21 if( it != words.end() )
22 count = it -> second;
set是只将key存到集合中去,没有对应值。