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#《Essential C++》讀書筆記# 第三章 泛型編程風格

2020-09-17 23:25:03 後端開發

基礎知識

array與vector是連續存盤空間,可以用指標的算術運算實作對容器的訪問,list也是一個容器,不同的是,list的元素以一組指標相互鏈接(linked):前向(forward)指標指向下一個(next)元素,后向(backward)指標指向上一個(preceding)元素,因此,指標的算術運算并不適用于list,解決這個問題的辦法是,在底層指標的行為之上提供一層抽象,取代程式原本的“指標直接操作”方式,我們把底層指標的處理通通放在此抽象層中,讓用戶無須直接面對指標操作,iterator(泛型指標)應運而生,

泛型演算法提供了許多可作用于容器類及型別上的操作,這些演算法之所以稱之為泛型(generic),是因為它們和它們想要操作的元素型別無關,泛型算符系通過function template技術,達到“與操作物件的型別相互獨立”的目的,

利用istream_iterator從標準輸入設備讀取字串,我們需要一對iterator:first和last,用來標示元素范圍,以下定義:

istream_iterator<string> is(cin);

為我們提供了一個first iterator,它將is定義為一個“綁至標準輸入設備”的istream_iterator,我們還需要一個last_iterator,表示“要讀取的最后一個元素的下一個位置”,對于不標準輸入設備而言,end-of-file即代表last,只要在定義istream_iterator時不為它指定istream物件,它便代表了end-of-file,例如:

istream_iterator<string> eof;

所有容器的共通操作

equality(==)和inequality(!=)運算子,回傳ture或false,

assignment(=)運算子,將某個容器復制給另一個容器,

empty()會在容器無任何元素時回傳true,否則回傳false,

size()回傳容器內目前持有的元素個數,

clear()洗掉所有元素

每個容器都提供了begin()和end()兩個函式,分別回傳指向容器的第一個元素和最后一個元素的下一位置的iterator,通常我們在容器身上進行的迭代操作都是始于begin()而終于end(),

所有容器都提供insert ()用以插入元素,以及erase()用以洗掉元素,

insert()將單一或某個范圍內的元素插入容器內,

erase()將容器內的單一元素或某個范圍內的元素洗掉,

insert()和erase()的行為視容器本身為順序性(sequential)容器或關聯(associative)容器而有所不同,

順序性容器

順序性容器用來維護一組排列有序、型別相同的元素,這里介紹三種主要的順序性容器vector、list和deque,

vector以一塊連續記憶體來存放元素,對vector進行隨機訪問(random access)——例如先取其第5個元素,再取其第17個元素,然后取其第九個元素——頗有效率;vector內的每個元素都被儲存在距離起始點的固定偏移位置上,如果將元素插入任意位置,而此位置不是vector的末端,那么效率將很低,因為插入位置右端的每個元素,都必須被復制一份,依次向右移動,同樣道理,洗掉vector內最后一個元素以外的任意元素,同樣缺乏效率,

list系以雙向鏈接(double-linked)而非連續記憶體來存盤內容,因此可以執行前進或后退操作,list中的每個元素都包含三個欄位:value、back指標(指向前一個元素)、front指標(指向下一個元素),在list的任意位置進行元素的插入或洗掉操作,都頗具效率,因為list本身只需適當設定back指標和front指標即可,但是如果要對list進行隨機訪問,則效率不彰,

第三種順序性容器是所謂的deque(讀作deck),deque的行為和vector頗為相似——都以連續記憶體儲存元素,和vector不同的是,deque對于最前端元素的插入和洗掉操作,效率更高;末端元素亦同,(標準庫的queue便是以deque實作,也就是說,以deque作為底部儲存元素,)

定義順序性容器物件的方式有五種:

1. 產生空的容器:

list<string> slist;
vector<int> ivec;

2. 產生特定大小的容器,每個元素都以其默認值作為初值:

list<int> ilist(1024);
vector<string> svec(32);

3. 產生特定大小的容器,并為每個元素指定初值:

vector<int> ivec(10, -1);
list<string> slist(16, "unassigned");

4. 通過一對iterator產生容器,這對iterator用來標示一整組作為初值的元素的范圍:

int ia[8] = { 1,1,2,3,5,8,13,21 };
vector<int> fib(ia, ia + 8);

5. 根據某個容器產生出新容器,復制原容器內的元素,作為新容器的初值:

list<string> slist;
list<string> slist2(slist);


有兩個特別的操作函式,允許我們在容器的末尾進行插入和洗掉操作:push_back()和pop_back(),push_back()會在末端插入一個元素,pop_back()會洗掉最后一個元素,除此之外,list和deque(但不包括vector)還提供了push_front()和pop_front(),允許在容器前端進行插入和洗掉操作,

關聯容器

關聯容器可以讓我們快速查找容器中的元素值,

map是一對對的key/value 組合,key用于查找,value用來標示我們要儲存或取出的資料,舉例來說,電話號碼即可以用map輕松表示,電話用戶名便是key,而value與電話號碼產生關聯,

set,僅包含有key,我們對它進行查詢操作,為的是判斷某值是否存在于其中,如果我們想要建立一組索引表,用來記錄出現于新聞、故事中的字眼,我們可能會希望將一些中性字眼如the、an、but排除掉,在讓某個字眼進入索引表之前,我們要先查詢exclude_word這么一個set,如果這個字眼在里面,我們便忽略它不再計較;反之則將它加入索引表,

練習題答案

練習3.1 寫一個讀取文本檔案的程式,將檔案中的每個單字存入map,map的key便是剛才所說的單字,map的value則是該單字在文本檔案中的出現次數,再定義一份由“排除字眼”組成的set,其中包含諸如a,an,or,the、and和but之類的單字,將某個單字放入map之前,先確定該單字并不在“排除字集”中,一旦文本檔案讀取完畢,請顯示一份單字清單,并顯示各單字的出現次數,你甚至可以再加以擴展,在顯示單字之前,允許用戶查詢某個單字是否出現于文本檔案中,

#include <map>
#include <set>
#include <string>
#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

void initialize_exclusion_set(set<string>&);
void process_file(map<string, int>&, const set<string>&, ifstream&);
void user_query(const map<string, int>&);
void display_word_count(const map<string, int>&, ofstream&);

int main()
{
    ifstream ifile("1.txt");
    ofstream ofile("2.txt");
    if (!ifile || !ofile)
    {
        cerr << "Unable to open file -- bailling out!\n";
        return -1;
    }
    set<string> exclude_set;
    initialize_exclusion_set(exclude_set);
    map<string, int> word_count;
    process_file(word_count, exclude_set, ifile);
    user_query(word_count);
    display_word_count(word_count, ofile);
    return 0;
}

void initialize_exclusion_set(set<string>& exs)
{
    static string _excluded_words[25] = {
        "the","and","but","that","then","are","been",
        "can","a","could","did","for","of",
        "had","have","him","his","her","its","is",
        "were","which","when","with","would"
    };
    exs.insert(_excluded_words, _excluded_words + 25);
}

void process_file(map<string, int>& word_count, const set<string>& exclude_set, ifstream& ifile)
{
    string word;
    while (ifile >> word)
    {
        if (exclude_set.count(word))
            continue;
        word_count[word]++;
    }
}

void user_query(const map<string, int>& word_map)
{
    string search_word;
    cout << "Please enter a word to search( q to quit ): ";
    cin >> search_word;
    while (search_word.size() && search_word != "q")
    {
        map<string, int>::const_iterator it;
        if ((it = word_map.find(search_word)) != word_map.end())
            cout << "Found! " << it->first
            << " occurs " << it->second
            << " times.\n";
        else cout << search_word
            << " was not fount in text.\n";
        cout << "\nAnother search?( q to quit) ";
        cin >> search_word;
    }
}

void display_word_count(const map<string, int>& word_map, ofstream& os)
{
    map<string, int>::const_iterator iter = word_map.begin(),
        end_it = word_map.end();
    while (iter != end_it)
    {
        os << iter->first << " ( "
            << iter->second << " ) " << endl;
        ++iter;
    }
    os << endl;
}

練習3.2 讀取文本檔案內容——和練習3.1一樣——并將內容儲存于vector,以字串長度為依據,對vector進行排序,定義一個function object并傳給sort();這一function object接受兩個字串,當第一字串的長度小于第二字串的長度時,就回傳true,最后,列印排序后的vector內容,

#include <iostream>
#include <vector>
#include <fstream>
#include <algorithm>

using namespace std;

class LessThan
{
public:
    bool operator()(const string& s1, const string& s2)
    {
        return s1.size() < s2.size();
    }
};

template <typename elemType>
void display_vector(const vector<elemType>& vec, ostream& os = cout, int len = 8)
{
    vector<elemType>::const_iterator iter = vec.begin(),
        end_it = vec.end();
    int elem_cnt = 1;
    while (iter != end_it)
    {
        os << *iter++
            << (!(elem_cnt ++ % len) ? '\n' : ' ');
    }
    os << endl;
}

int main()
{
    ifstream ifile("1.txt");
    ofstream ofile("2.txt");
    if (!ifile || !ifile)
    {
        cerr << "Unable to open file -- bailing out!\n";
        return -1;
    }
    vector<string> text;
    string word;
    while (ifile >> word)
        text.push_back(word);
    sort(text.begin(), text.end(), LessThan());
    display_vector(text, ofile);
    return 0;
}

練習3.3 定義一個map,以家庭姓氏為key,value則是家庭所有小孩的名字,另此map至少容納六筆資料,允許用戶根據姓氏來查詢,并得以列印map內的每一筆資料,

#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>
#include <fstream>
#include <string>

using namespace std;

typedef vector<string> vstring;

void populate_map(ifstream& nameFile, map<string, vstring>& families)
{
    string textline;
    while (getline(nameFile, textline))
    {
        string fam_name;
        vector<string> child;
        string::size_type pos = 0, prev_pos = 0,
            text_size = textline.size();
        //找出以空格分隔開來的所有單字
        while ((pos = textline.find_first_of(' ', pos)) != string::npos)    //string::npos表示直到字串結束
        {
            //計算所有自字串的終點
            string::size_type end_pos = pos - prev_pos;
            //倘若prev_pos并未設定(或說其值為0),那么讀到的單字就是家庭姓氏,否則我們就一一讀取孩子們的名字
            if (!prev_pos)
                fam_name = textline.substr(prev_pos, end_pos);
            else child.push_back(textline.substr(prev_pos, end_pos));
            prev_pos = ++pos;
        }
        //現在處理最后一個孩子的名字
        if (prev_pos < text_size)
            child.push_back(textline.substr(prev_pos, pos - prev_pos));
        if (!families.count(fam_name))
            families[fam_name] = child;
        else
            cerr << "Oops! We already hava a "
            << fam_name << " family in our map!\n";
    }
}

void display_map(const map<string, vstring>& families, ostream& os)
{
    map<string, vstring>::const_iterator it = families.begin(),
        end_it = families.end();
    while (it != end_it)
    {
        os << "The " << it->first << " family ";
        if (it->second.empty())
            os << "has no children\n";
        else
        {
            os << "has " << it->second.size() << " children: ";
            vector<string>::const_iterator iter = it->second.begin(),
                end_iter = it->second.end();
            while (iter != end_iter)
            {
                os << *iter << " ";
                ++iter;
            }
            os << endl;
        }
        ++it;
    }
}

void query_map(const string& family, const map<string, vstring>& families)
{
    map<string, vstring>::const_iterator it = families.find(family);
    if (it == families.end())
    {
        cout << "Sorry. The " << family
            << " is not currently entered.\n";
        return;
    }
    cout << "The " << family;
    if (!it->second.size())
        cout << " has no children.\n";
    else
    {
        cout << " has " << it->second.size() << " children: ";
        vector<string>::const_iterator iter = it->second.begin(),
            end_iter = it->second.end();
        while (iter != end_iter)
        {
            cout << *iter << " ";
            ++iter;
        }
        cout << endl;
    }
}

int main()
{
    map<string, vstring> families;
    ifstream nameFile("1.txt");
    if (!nameFile)
    {
        cerr << "Unable to find the file. bailling out!\n";
        return -1;
    }
    populate_map(nameFile, families);
    string family_name;
    while (1)
    {
        cout << "Please enter a family name or q to quit ";
        cin >> family_name;
        if (family_name == "q")
            break;
        query_map(family_name, families);
    }
    display_map(families, cout);
    return 0;
}

練習3.4 撰寫一個程式,利用istream_iterator從標準輸入設備讀取一連串整數,利用ostream_iterator將其中的奇數寫至某個檔案,每個數值皆以空格分隔,再利用ostream_iterator將偶數寫到另一個檔案,每個數值單獨放在一行中,

#include <iterator>
#include <vector>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <fstream>

using namespace std;

class even_elem
{
public:
    bool operator()(int elem)
    {
        return elem % 2 ? false : true;
    }
};

int main()
{
    vector<int> input;
    istream_iterator<int> in(cin), eos;
    ofstream even_file("even.file.txt"), odd_file("odd_file.txt");
    if (!even_file || !odd_file)
    {
        cerr << "arghh! unable to open the output files. bailling out!";
        return -1;
    }
    //將ostream_iterator系結至相應的ofstream物件上,第二引數代表每個元素輸出時的分隔符,
    ostream_iterator<int> even_iter(even_file, "\n"), odd_iter(odd_file, " ");
    copy(in, eos, back_inserter(input));
    vector<int>::iterator division = partition(input.begin(), input.end(), even_elem());
    copy(input.begin(), division, even_iter);
    copy(division, input.end(), odd_iter);
    return 0;
}
end,

“有志者,事竟成,破釜沉舟,百二秦關終屬楚,”

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    什么是JVM? JVM,全稱Java Virtual Machine(Java虛擬機),是通過在實際的計算機上仿真模擬各種計算機功能來實作的。由一套位元組碼指令集、一組暫存器、一個堆疊、一個垃圾回收堆和一個存盤方法域等組成。JVM屏蔽了與作業系統平臺相關的資訊,使得Java程式只需要生成在Java虛擬機 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:23:31 more
  • 使用Java接入小程式訂閱訊息!

    更新完微信服務號的模板訊息之后,我又趕緊把微信小程式的訂閱訊息給實作了!之前我一直以為微信小程式也是要企業才能申請,沒想到小程式個人就能申請。 訊息推送平臺🔥推送下發【郵件】【短信】【微信服務號】【微信小程式】【企業微信】【釘釘】等訊息型別。 https://gitee.com/zhongfuch ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:59 more
  • java -- 緩沖流、轉換流、序列化流

    緩沖流 緩沖流, 也叫高效流, 按照資料型別分類: 位元組緩沖流:BufferedInputStream,BufferedOutputStream 字符緩沖流:BufferedReader,BufferedWriter 緩沖流的基本原理,是在創建流物件時,會創建一個內置的默認大小的緩沖區陣列,通過緩沖 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:49 more
  • Java-SpringBoot-Range請求頭設定實作視頻分段傳輸

    老實說,人太懶了,現在基本都不喜歡寫筆記了,但是網上有關Range請求頭的文章都太水了 下面是抄的一段StackOverflow的代碼...自己大修改過的,寫的注釋挺全的,應該直接看得懂,就不解釋了 寫的不好...只是希望能給視頻網站開發的新手一點點幫助吧. 業務場景:視頻分段傳輸、視頻多段傳輸(理 ......

    uj5u.com 2023-04-20 07:22:42 more
  • Windows 10開發教程_編程入門自學教程_菜鳥教程-免費教程分享

    教程簡介 Windows 10開發入門教程 - 從簡單的步驟了解Windows 10開發,從基本到高級概念,包括簡介,UWP,第一個應用程式,商店,XAML控制元件,資料系結,XAML性能,自適應設計,自適應UI,自適應代碼,檔案管理,SQLite資料庫,應用程式到應用程式通信,應用程式本地化,應用程式 ......

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