Вектор на языке си

В этой главе мы продолжим рассмотрение типов данных, начатое в главе 3, представим дополнительную информацию о классах vector и string и познакомимся с другими контейнерными типами, входящими в состав стандартной библиотеки С++. Мы также расскажем об операторах и выражениях, упомянутых в главе 4, сосредоточив внимание на тех операциях, которые поддерживаются объектами контейнерных типов.
Последовательный контейнер содержит упорядоченный набор элементов одного типа. Можно выделить два основных типа контейнеров – вектор (vector) и список (list). (Третий последовательный контейнер – двусторонняя очередь (deque) – обеспечивает ту же функциональность, что и vector, но особенно эффективно реализует операции вставки и удаления первого элемента. deque следует применять, например, при реализации очереди, из которой извлекается только первый элемент. Все сказанное ниже относительно вектора применимо также и к deque.)
Ассоциативный контейнер эффективно реализует операции проверки существования и извлечения элемента. Два основных ассоциативных контейнера – это отображение (map) и множество (set). map состоит из пар ключ/значение, причем ключ используется для поиска элемента, а значение содержит хранимую информацию. Телефонный справочник хорошо иллюстрирует понятие отображения: ключом является фамилия и имя абонента, а значением – его телефонный номер.
Элемент контейнера set содержит только ключ, поэтому set эффективно реализует операцию проверки его существования. Этот контейнер можно применить, например, при реализации системы текстового поиска для хранения списка так называемых стоп-слов – слов, не используемых при поиске, таких, как и, или, не, так и тому подобных. Программа обработки текста считывает каждое слово и проверяет, есть ли оно в указанном списке. Если нет, то слово добавляется в базу данных.
В контейнерах map и set не может быть дубликатов – повторяющихся ключей. Для поддержки дубликатов существуют контейнеры multimap и multiset. Например, multimap можно использовать при реализации такого телефонного справочника, в котором содержится несколько номеров одного абонента.
В последующих разделах мы детально рассмотрим контейнерные типы и разработаем небольшую программу текстового поиска.

Видео:vector | Библиотека стандартных шаблонов (stl) | Уроки | C++ | #1Скачать

6.1. Система текстового поиска

В систему текстового поиска входят текстовый файл, указанный пользователем, и средство для задания запроса, состоящего из слов и, возможно, логических операторов.
Если одно или несколько слов запроса найдены, печатается количество их вхождений. По желанию пользователя печатаются предложения, содержащие найденные слова. Например, если нужно найти все вхождения словосочетаний Civil War и Civil Rights, запрос может выглядеть таким образом :

Здесь (8) представляет собой номер предложения в тексте. Наша система должна печатать фразы, содержащие найденные слова, в порядке возрастания их номеров (т.е. предложение номер 7 будет напечатано раньше предложения номер 9), не повторяя одну и ту же несколько раз.
Наша программа должна уметь:

• запросить имя текстового файла, а затем открыть и прочитать этот файл;
• организовать внутреннее представление этого файла так, чтобы впоследствии соотнести
  найденное слово с предложением, в котором оно встретилось, и определить порядковый номер этого слова;
• понимать определенный язык запросов. В нашем случае он включает следующие операторы:

Используя этот язык, можно написать:

чтобы найти все предложения, включающие слово Lincoln, или

для поиска фраз, не содержащих такого слова, или же

для поиска тех предложений, где есть словосочетания Abe Lincoln или Abraham Lincoln.
Представим две версии нашей системы. В этой главе мы решим проблему чтения и хранения текстового файла в отображении, где ключом является слово, а значением – номер строки и позиции в строке. Мы обеспечим поиск по одному слову. (В главе 17 мы реализуем полную систему поиска, поддерживающую все указанные выше операторы языка запросов с помощью класса Query.) .
Возьмем шесть строчек из неопубликованного детского рассказа Стена Липпмана (Stan Lippman) :
Рис. 2.

Alice Emma has long flowing red hair. Her Daddy says when the wind blows through her hair, it looks almost alive, like a fiery bird in flight. A beautiful fiery bird, he tells her, magical but untamed. «Daddy, shush, there is no such thing,» she tells him, at the same time wanting him to tell her more. Shyly, she asks, «I mean. Daddy, is there?»

После считывания текста его внутреннее представление выглядит так (процесс считывания включает ввод очередной строки, разбиение ее на слова, исключение знаков препинания, замену прописных букв строчными, минимальная поддержка работы с суффиксами и исключение таких слов, как and, a, the):

Ниже приводится пример работы программы, которая будет реализована в данном разделе (то, что задает пользователь, выделено курсивом):

Для того чтобы реализация была достаточно простой, необходимо детально рассмотреть стандартные контейнерные типы и тип string, представленный в главе 3.

Видео:Программирование на С++. Урок 70. ВекторСкачать

6.2. Вектор или список?

Первая задача, которую должна решить наша программа, – это считывание из файла заранее неизвестного количества слов. Слова хранятся в объектах типа string. Возникает вопрос: в каком контейнере мы будем хранить слова – в последовательном или ассоциативном?
С одной стороны, мы должны обеспечить возможность поиска слова и, в случае успеха, извлечь относящуюся к нему информацию. Отображение map является самым удобным для этого классом.
Но сначала нам нужно просто сохранить слова для предварительной обработки – исключения знаков препинания, суффиксов и т.п. Для этой цели последовательный контейнер подходит гораздо больше. Что же нам использовать: вектор или список?
Если вы уже писали программы на С или на С++ прежних версий, для вас, скорее всего, решающим фактором является возможность заранее узнать количество элементов. Если это количество известно на этапе компиляции, вы используете массив, в противном случае – список, выделяя память под очередной его элемент.
Однако это правило неприменимо к стандартным контейнерам: и vector, и deque допускают динамическое изменение размера. Выбор одного из этих трех классов должен зависеть от способов, с помощью которых элементы добавляются в контейнер и извлекаются из него.
Вектор представляет собой область памяти, где элементы хранятся друг за другом. Для этого типа произвольный доступ (возможность извлечь, например, элемент 5, затем 15, затем 7 и т.д.) можно реализовать очень эффективно, поскольку каждый из них находится на некотором фиксированном расстоянии от начала. Однако вставка, кроме случая добавления в конец, крайне неэффективна: операция вставки в середину вектора потребует перемещения всего, что следует за вставляемым. Особенно это сказывается на больших векторах. (Класс deque устроен аналогично, однако операции вставки и удаления самого первого элемента работают в нем быстрее; это достигается двухуровневым представлением контейнера, при котором один уровень представляет собой реальное размещение элементов, а второй уровень адресует первый и последний из них.)
Список располагается в памяти произвольным образом. Каждый элемент содержит указатели на предыдущий и следующий, что позволяет перемещаться по списку вперед и назад. Вставка и удаление реализованы эффективно: изменяются только указатели. С другой стороны, произвольный доступ поддерживается плохо: чтобы прийти к определенному элементу, придется посетить все предшествующие. Кроме того, в отличие от вектора, дополнительно расходуется память под два указателя на каждый элемент списка.

Вот некоторые критерии для выбора одного из последовательных контейнеров:

• если требуется произвольный доступ к элементам, вектор предпочтительнее;
• если количество элементов известно заранее, также предпочтительнее вектор;
• если мы должны иметь возможность вставлять и удалять элементы в середину, предпочтительнее список;
• если нам не нужна возможность вставлять и удалять элементы в начало контейнера, вектор предпочтительнее, чем deque.

Как быть, если нам нужна возможность и произвольного доступа, и произвольного добавления/удаления элементов? Приходится выбирать: тратить время на поиск элемента или на его перемещение в случае вставки/удаления. В общем случае мы должны исходить из того, какую основную задачу решает приложение: поиск или добавление элементов? (Для выбора подхода может потребоваться измерение производительности для обоих типов контейнеров.) Если ни один из стандартных контейнеров не удовлетворяет нас, может быть, стоит разработать свою собственную, более сложную, структуру данных.
Какой из контейнеров выбрать, если мы не знаем количества его элементов (он будет динамически расти) и у нас нет необходимости ни в произвольном доступе, ни в добавлении элементов в середину? Что в таком случае более эффективно: список или вектор? (Мы отложим ответ на этот вопрос до следующего раздела.)
Список растет очень просто: добавление каждого нового элемента приводит к тому, что указатели на предыдущий и следующий для тех элементов, между которыми вставляется новый, меняют свои значения. В новом элементе таким указателям присваиваются значения адресов соседних элементов. Список использует только тот объем памяти, который нужен для имеющегося количества элементов. Накладными расходами являются два указателя в каждом элементе и необходимость использования указателя для получения значения элемента.
Внутреннее представление вектора и управление занимаемой им памятью более сложны. Мы рассмотрим это в следующем разделе.

Упражнение 6.1

Что лучше выбрать в следующих примерах: вектор, список или двустороннюю очередь? Или ни один из контейнеров не является предпочтительным?

1. Неизвестное заранее количество слов считывается из файла для генерации случайных предложений.
2. Считывается известное количество слов, которые вставляются в контейнер в алфавитном порядке.
3. Считывается неизвестное количество слов. Слова добавляются в конец контейнера, а удаляются всегда из начала.
4. Считывается неизвестное количество целых чисел. Числа сортируются и печатаются.

Видео:array и vector в языке программирования с++Скачать

6.3. Как растет вектор?

Вектор может расти динамически. Как это происходит? Он должен выделить область памяти, достаточную для хранения всех элементов, скопировать в эту область все старые элементы и освободить ту память, в которой они содержались раньше. Если при этом элементы вектора являются объектами класса, то для каждого из них при таком копировании вызываются конструктор и деструктор. Поскольку у списка нет необходимости в таких дополнительных действиях при добавлении новых элементов, кажется очевидным, что ему проще поддерживать динамический рост контейнера. Однако на практике это не так. Давайте посмотрим почему.
Вектор может запрашивать память не под каждый новый элемент. Вместо этого она запрашивается с некоторым запасом, так что после очередного выделения вектор может поместить в себя некоторое количество элементов, не обращаясь за ней снова. (Каков размер этого запаса, зависит от реализации.) На практике такое свойство вектора обеспечивает значительное увеличение его эффективности, особенно для небольших объектов. Давайте рассмотрим некоторые примеры из реализации стандартной библиотеки С++ от компании Rogue Wave. Однако сначала определим разницу между размером и емкостью контейнера.
Емкость – это максимальное количество элементов, которое может вместить контейнер без дополнительного выделения памяти. (Емкостью обладают только те контейнеры, в которых элементы хранятся в непрерывной области памяти, – vector, deque и string. Для контейнера list это понятие не определено.) Емкость может быть получена с помощью функции capacity(). Размер – это реальное количество элементов, хранящихся в данный момент в контейнере. Размер можно получить с помощью функции size(). Например:

В реализации Rogue Wave и размер, и емкость ivec сразу после определения равны 0. После вставки первого элемента размер становится равным 1, а емкость – 256. Это значит, что до первого дополнительного выделения памяти в ivec можно вставить 256 элементов. При добавлении 256-го элемента вектор должен увеличиться: выделить память объемом в два раза больше текущей емкости, скопировать в нее старые элементы и освободить прежнюю память. Обратите внимание: чем больше и сложнее тип данных элементов, тем менее эффективен вектор в сравнении со списком. В таблице 6.1 показана зависимость начальной емкости вектора от используемого типа данных.

Таблица 6.1. Размер и емкость для различных типов данных

Итак, в реализации Rogue Wave при первой вставке выделяется точно или примерно 1024 байта. После каждого дополнительного выделения памяти емкость удваивается. Для типа данных, имеющего большой размер, емкость мала, и увеличение памяти с копированием старых элементов происходит часто, вызывая потерю эффективности. (Говоря о сложных классах, мы имеем в виду класс, обладающий копирующим конструктором и операцией присваивания.) В таблице 6.2 показано время в секундах, необходимое для вставки десяти миллионов элементов разного типа в список и в вектор. Таблица 6.3 показывает время, требуемое для вставки 10 000 элементов (вставка элементов большего размера оказалась слишком медленной).

Таблица 6.2. Время в секундах для вставки 10 000 000 элементов

Таблица 6.3. Время в секундах для вставки 10 000 элементов

Отсюда следует, что вектор лучше подходит для типов данных малого размера, нежели список, и наоборот. Эта разница объясняется необходимостью выделения памяти и копирования в нее старых элементов. Однако размер данных – не единственный фактор, влияющий на эффективность. Сложность типа данных также ухудшает результат. Почему?
Вставка элемента как в список, так и в вектор, требует вызова копирующего конструктора, если он определен. (Копирующий конструктор инициализирует один объект значением другого. В разделе 2.2 приводится начальная информация, а в разделе 14.5 о таких конструкторах рассказывается подробно). Это и объясняет различие в поведении простых и сложных объектов при вставке в контейнер. Объекты простого класса вставляются побитовым копированием (биты одного объекта пересылаются в биты другого), а для строк и сложных классов это производится вызовом копирующего конструктора.
Вектор должен вызывать их для каждого элемента при перераспределении памяти. Более того, освобождение памяти требует работы деструкторов для всех элементов (понятие деструктора вводится в разделе 2.2). Чем чаще происходит перераспределение памяти, тем больше времени тратится на эти дополнительные вызовы конструкторов и деструкторов.
Конечно, одним из решений может быть переход от вектора к списку, когда эффективность вектора становится слишком низкой. Другое, более предпочтительное решение состоит в том, чтобы хранить в векторе не объекты сложного класса, а указатели на них. Такая замена позволяет уменьшить затраты времени на 10 000 вставок с 6.70 секунд до 0.82 секунды. Почему? Емкость возросла с 1 до 256, что существенно снизило частоту перераспределения памяти. Кроме того, копирующий конструктор и деструктор не вызываются больше для каждого элемента при копировании прежнего содержимого вектора.

Функция reserve() позволяет программисту явно задать емкость контейнера . Например:

svec получает емкость 32 при размере 0. Однако эксперименты показали, что любое изменение начальной емкости для вектора, у которого она по умолчанию отлична от 1, ведет к снижению производительности. Так, для векторов типа string и double увеличение емкости с помощью reserve() дало худшие показатели. С другой стороны, увеличение емкости для больших сложных типов дает значительный рост производительности, как показано в таблице 6.4.

Таблица 6.4. Время в секундах для вставки 10 000 элементов при различной емкости*

В нашей системе текстового поиска для хранения объектов типа string мы будем использовать вектор, не меняя его емкости по умолчанию. Наши измерения показали, что производительность вектора в данном случае лучше, чем у списка. Но прежде чем приступать к реализации, посмотрим, как определяется объект контейнерного типа.

Упражнение 6.2

Объясните разницу между размером и емкостью контейнера. Почему понятие емкости необходимо для контейнера, содержащего элементы в непрерывной области памяти, и не нужно для списка?

Упражнение 6.3

Почему большие сложные объекты удобнее хранить в контейнере в виде указателей на них, а для коллекции целых чисел применение указателей снижает эффективность?

Упражнение 6.4

Объясните, какой из типов контейнера – вектор или список – больше подходит для приведенных примеров (во всех случаях происходит вставка неизвестного заранее числа элементов):.
(a) Целые числа
(b) Указатели на большие сложные объекты
(c) Большие сложные объекты

Видео:[C++] STL: VectorСкачать

6.4. Как определить последовательный контейнер?

Для того чтобы определить объект контейнерного типа, необходимо сначала включить соответствующий заголовочный файл:

Определение контейнера начинается именем его типа, за которым в угловых скобках следует тип данных его элементов . Например:

Переменная svec определяется как вектор, способный содержать элементы типа string, а ilist – как список с элементами типа int. Оба контейнера при таком определении пусты. Чтобы убедиться в этом, можно вызвать функцию-член empty():

Простейший метод вставки элементов – использование функции-члена push_back(), которая добавляет элементы в конец контейнера. Например:

Здесь строки из стандартного ввода считываются в переменную text_word, и затем копия каждой строки добавляется в контейнер svec с помощью push_back().
Список имеет функцию-член push_front(), которая добавляет элемент в его начало. Пусть есть следующий массив:

создаст последовательность 0, 1, 2, 3, а push_front()

создаст последовательность 3, 2, 1, 0.
Мы можем при создании явно указать размер массива – как константным, так и неконстантным выражением:

Каждый элемент контейнера инициализируется значением по умолчанию, соответствующим типу данных. Для int это 0. Для строкового типа вызывается конструктор по умолчанию класса string.
Мы можем указать начальное значение всех элементов:

Разрешается не только задавать начальный размер контейнера, но и впоследствии изменять его с помощью функции-члена resize(). Например:

Размер svec в этом примере удваивается. Каждый новый элемент получает значение по умолчанию. Если мы хотим инициализировать его каким-то другим значением, то оно указывается вторым параметром функции-члена resize():

Кстати, какова наиболее вероятная емкость svec при определении, если его начальный размер равен 24? Правильно, 24! В общем случае минимальная емкость вектора равна его текущему размеру. При удвоении размера емкость, как правило, тоже удваивается
Мы можем инициализировать новый контейнер с помощью существующего. Например:

Каждый контейнер поддерживает полный набор операций сравнения: равенство, неравенство, меньше, больше, меньше или равно, больше или равно. Сопоставляются попарно все элементы контейнера. Если они равны и размеры контейнеров одинаковы, то эти контейнеры равны; в противном случае – не равны. Результат операций “больше” или “меньше” определяется сравнением первых двух неравных элементов. Вот что печатает программа, сравнивающая пять векторов:

Существуют три ограничения на тип элементов контейнера (практически это касается только пользовательских классов). Для должны быть определены:

• операция “равно”;
• операция “меньше” (все операции сравнения контейнеров, о которых говорилось выше, используют только эти две операции сравнения);
• значение по умолчанию (для класса это означает наличие конструктора по умолчанию).

Все предопределенные типы данных, включая указатели и классы из стандартной библиотеки С++ удовлетворяют этим требованиям.

Упражнение 6.5

Объясните, что делает данная программа:

Упражнение 6.6

Может ли емкость контейнера быть меньше его размера? Желательно ли, чтобы емкость была равна размеру: изначально или после вставки элемента? Почему?

Упражнение 6.7

Если программа из упражнения 6.5 прочитает 256 слов, то какова наиболее вероятная емкость контейнера после изменения размера? А если она считает 512 слов? 1000? 1048?

Упражнение 6.8

Какие из данных классов не могут храниться в векторе:

Видео:Vector CСкачать

6.5. Итераторы

Итератор предоставляет обобщенный способ перебора элементов любого контейнера – как последовательного, так и ассоциативного. Пусть iter является итератором для какого-либо контейнера. Тогда

перемещает итератор так, что он указывает на следующий элемент контейнера, а

разыменовывает итератор, возвращая элемент, на который он указывает.

Все контейнеры имеют функции-члены begin() и end().

• begin() возвращает итератор, указывающий на первый элемент контейнера.
• end() возвращает итератор, указывающий на элемент, следующий за последним в контейнере.

Чтобы перебрать все элементы контейнера, нужно написать:

Объявление итератора выглядит слишком сложным. Вот определение пары итераторов вектора типа string:

В классе vector для определения iterator используется typedef. Синтаксис

ссылается на iterator, определенный с помощью typedef внутри класса vector, содержащего элементы типа string.

Для того чтобы напечатать все элементы вектора, нужно написать:

Здесь значением *iter выражения является, конечно, элемент вектора.
В дополнение к типу iterator в каждом контейнере определен тип const_iterator, который необходим для навигации по контейнеру, объявленному как const. const_iterator позволяет только читать элементы контейнера:

Что делать, если мы хотим просмотреть некоторое подмножество элементов, например взять каждый второй или третий элемент, или хотим начать с середины? Итераторы поддерживают адресную арифметику, а значит, мы можем прибавить некоторое число к итератору:

iter получает значение адреса элемента из середины вектора, а выражение

сдвигает iter на два элемента.

Арифметические действия с итераторами возможны только для контейнеров vector и deque. list не поддерживает адресную арифметику, поскольку его элементы не располагаются в непрерывной области памяти. Следующее выражение к списку неприменимо:

так как для перемещения на два элемента необходимо два раза перейти по адресу, содержащемуся в закрытом члене next. У классов vector и deque перемещение на два элемента означает прибавление 2 к указателю на текущий элемент. (Адресная арифметика рассматривается в разделе 3.3.)

Объект контейнерного типа может быть инициализирован парой итераторов, обозначающих начало и конец последовательности копируемых в новый объект элементов. (Второй итератор должен указывать на элемент, следующий за последним копируемым.) Допустим, есть вектор:

Вот как можно определить новые векторы, инициализируя их элементами первого вектора:

Использование специального типа istream_iterator (о нем рассказывается в разделе 12.4.3) упрощает чтение элементов из входного потока в svec:

Кроме итераторов, для задания диапазона значений, инициализирующих контейнер, можно использовать два указателя на массив встроенного типа. Пусть есть следующий массив строк:

Мы можем инициализировать вектор с помощью указателей на первый элемент массива и на элемент, следующий за последним:

Второй указатель служит “стражем”: элемент, на который он указывает, не копируется.
Аналогичным образом можно инициализировать список целых элементов:

В разделе 12.4 мы снова обратимся к итераторам и опишем их более детально. Сейчас информации достаточно для того, чтобы использовать итераторы в нашей системе текстового поиска. Но прежде чем вернуться к ней, рассмотрим некоторые дополнительные операции, поддерживаемые контейнерами.

Упражнение 6.9

Какие ошибки допущены при использовании итераторов:

Упражнение 6.10

Найдите ошибки в использовании итераторов:

Видео:векторы С++Скачать

6.6. Операции с последовательными контейнерами

Функция-член push_back() позволяет добавить единственный элемент в конец контейнера. Но как вставить элемент в произвольную позицию? А целую последовательность элементов? Для этих случаев существуют более общие операции.
Например, для вставки элемента в начало контейнера можно использовать:

Первый параметр функции-члена insert() (итератор, адресующий некоторый элемент контейнера) задает позицию, а второй – вставляемое перед этой позицией значение. В примере выше элемент добавляется в начало контейнера. А так можно реализовать вставку в произвольную позицию:

Здесь find() возвращает позицию элемента в контейнере, если элемент найден, либо итератор end(), если ничего не найдено. (Мы вернемся к функции find() в конце следующего раздела.) Как можно догадаться, push_back() эквивалентен следующей записи:

Вторая форма функции-члена insert() позволяет вставить указанное количество одинаковых элементов, начиная с определенной позиции. Например, если мы хотим добавить десять элементов Anna в начало вектора, то должны написать:

insert() имеет и третью форму, помогающую вставить в контейнер несколько элементов. Допустим, имеется следующий массив:

Мы можем добавить все его элементы или только некоторый диапазон в наш вектор строк:

Такой диапазон отмечается и с помощью пары итераторов

или любого контейнера, содержащего строки:

6.6.1. Удаление

В общем случае удаление осуществляется двумя формами функции-члена erase(). Первая форма удаляет единственный элемент, вторая – диапазон, отмеченный парой итераторов. Для последнего элемента можно воспользоваться функцией-членом pop_back().
При вызове erase() параметром является итератор, указывающий на нужный элемент. В следующем фрагменте кода мы воспользуемся обобщенным алгоритмом find() для нахождения элемента и, если он найден, передадим его адрес функции-члену erase().

Для удаления всех элементов контейнера или некоторого диапазона можно написать следующее:

Парной по отношению к push_back() является функция-член pop_back(), удаляющая из контейнера последний элемент, не возвращая его значения:

6.6.2. Присваивание и обмен

Что происходит, если мы присваиваем один контейнер другому? Оператор присваивания копирует элементы из контейнера, стоящего справа, в контейнер, стоящий слева от знака равенства. А если эти контейнеры имеют разный размер? Например:

Контейнер-адресат (svec1) теперь содержит столько же элементов, сколько контейнер-источник (svec2). 10 элементов, изначально содержавшихся в svec1, удаляются (для каждого из них вызывается деструктор класса string).
Функция обмена swap() может рассматриваться как дополнение к операции присваивания. Когда мы пишем:

svec1 после вызова функции содержит 24 элемента, которые он получил бы в результате присваивания:

но зато теперь svec2 получает 10 элементов, ранее находившихся в svec1. Контейнеры “обмениваются” своим содержимым.

6.6.3. Обобщенные алгоритмы

Операции, описанные в предыдущих разделах, составляют набор, поддерживаемый непосредственно контейнерами vector и deque. Согласитесь, что это весьма небогатый интерфейс и ему явно не хватает базовых операций find(), sort(), merge() и т.д. Планировалось вынести общие для всех контейнеров операции в набор обобщенных алгоритмов, которые могут применяться ко всем контейнерным типам, а также к массивам встроенных типов. (Обобщенные алгоритмы описываются в главе 12 и в Приложении.) Эти алгоритмы связываются с определенным типом контейнера с помощью передачи им в качестве параметров пары соответствующих итераторов. Вот как выглядят вызовы алгоритма find() для списка, вектора и массива разных типов:

Контейнер list поддерживает дополнительные операции, такие, как sort() и merge(), поскольку в нем не реализован произвольный доступ к элементам. (Эти операции описаны в разделе 12.6.)
Теперь вернемся к нашей поисковой системе.

Упражнение 6.11

Напишите программу, в которой определены следующие объекты:

Используя различные операции вставки и подходящие значения ia, ia2 и ia3, модифицируйте вектор ivec так, чтобы он содержал последовательность:

Упражнение 6.12

Напишите программу, определяющую данные объекты:

Используя функцию-член erase() с одним параметром, удалите из ilist все нечетные элементы.

Видео:Программирование на С++. Урок 71. Пример работы с вектором. Двумерный вектор.Скачать

6.7. Читаем текстовый файл

Первая наша задача – прочитать текстовый файл, в котором будет производиться поиск. Нам нужно сохранить следующую информацию: само слово, номер строки и позицию в строке, где слово встречается.
Как получить одну строку текста? Стандартная библиотека предоставляет для этого функцию getline():

getline()берет из входного потока все символы, включая пробелы, и помещает их в объект типа string, до тех пор пока не встретится символ delimiter, не будет достигнут конец файла или количество полученных символов не станет равным величине, возвращаемой функцией-членом max_size()класса string.
Мы будем помещать каждую такую строку в вектор.
Мы вынесли код, читающий файл, в функцию, названную retrieve_text(). В объекте типа pair дополнительно сохраняется размер и номер самой длинной строки. (Полный текст программы приводится в разделе 6.14.)
Вот реализация функции ввода файла:

Вот как выглядит вывод программы (размер страницы книги недостаточен, чтобы расположить напечатанные строки во всю длину, поэтому мы сделали в тексте отступы, показывающие, где реально заканчивалась строка):

После того как все строки текста сохранены, нужно разбить их на слова. Сначала мы отбросим знаки препинания. Например, возьмем строку из части “Anna Livia Plurrabelle” романа “Finnegans Wake”.

В приведенном фрагменте есть следующие знаки препинания:

А хотелось бы получить:

Можно возразить, что

должно превратиться в

но мы-то движемся в другом направлении: следующий шаг – это отбрасывание семантически нейтральных слов, таких, как is, that, and, it и т.д. Так что для данной строчки из “Finnegans Wake” только два слова являются значимыми: tale и telling, и только по этим словам будет выполняться поиск. (Мы реализуем набор стоп-слов с помощью контейнерного типа set, который подробно рассматривается в следующем разделе.)
После удаления знаков препинания нам необходимо превратить все прописные буквы в строчные, чтобы избежать проблем с поиском в таких, например, строках:

Несомненно, запрос слова home должен найти обе строки.
Мы должны также обеспечить минимальную поддержку учета словоформ: отбрасывать окончания слов, чтобы слова dog и dogs, love, loving и loved рассматривались системой как одинаковые.
В следующем разделе мы вернемся к описанию стандартного класса string и рассмотрим многочисленные операции над строками, которые он поддерживает, в контексте дальнейшей разработки нашей поисковой системы.

Видео:#7. Реализация динамического массива на С++ с помощью std::vector | Структуры данныхСкачать

6.8. Выделяем слова в строке

Нашей первой задачей является разбиение строки на слова. Мы будем вычленять слова, находя разделяющие их пробелы с помощью функции find(). Например, в строке

насчитывается шесть пробелов, следовательно, эта строка содержит семь слов.
Класс string имеет несколько функций поиска. find() – наиболее простая из них. Она ищет образец, заданный как параметр, и возвращает позицию его первого символа в строке, если он найден, или специальное значение string::npos в противном случае. Например:

Хотя позиция подстроки почти всегда имеет тип int, более правильное и переносимое объявление типа результата, возвращаемого find(), таково:

Функция find() делает не совсем то, что нам надо. Требуемая функциональность обеспечивается функцией find_first_of(), которая возвращает позицию первого символа, соответствующего одному из заданных в строке-параметре. Вот как найти первый символ, являющийся цифрой:

В этом примере pos получает значение 1 (напоминаем, что символы строки нумеруются с 0).
Но нам нужно найти все вхождения символа, а не только первое. Такая возможность реализуется передачей функции find_first_of() второго параметра, указывающего позицию, с которой начать поиск. Изменим предыдущий пример. Можете ли вы сказать, что в нем все еще не вполне удовлетворительно?

В начале цикла pos равно 0, поэтому поиск идет с начала строки. Первое вхождение обнаружено в позиции 1. Поскольку найденное значение не совпадает с string::npos, выполнение цикла продолжается. Для второго вызова find_first_of()значение pos равно 1. Поиск начнется с 1-й позиции. Вот ошибка! Функция find_first_of() снова найдет цифру в первой позиции, и снова, и снова. Получился бесконечный цикл. Нам необходимо увеличивать pos на 1 в конце каждой итерации:

Чтобы найти все пустые символы (к которым, помимо пробела, относятся символы табуляции и перевода строки), нужно заменить строку numerics в этом примере строкой, содержащей все эти символы. Если же мы уверены, что используется только символ пробела и никаких других, то можем явно задать его в качестве параметра функции:

Чтобы узнать длину слова, введем еще одну переменную:

На каждой итерации prev_pos указывает позицию начала слова, а pos – позицию следующего символа после его конца. Соответственно, длина слова равна:
pos — prev_pos; // длина слова
После того как мы выделили слово, необходимо поместить его в строковый вектор. Это можно сделать, копируя в цикле символы из textline с позиции prev_pos до pos -1. Функция substr() сделает это за нас:

Функция substr() возвращает копию подстроки. Первый ее аргумент обозначает первую позицию, второй – длину подстроки. (Второй аргумент можно опустить, тогда подстрока включит в себя остаток исходной строки, начиная с указанной позиции.)
В нашей реализации допущена ошибка: последнее слово не будет помещено в контейнер. Почему? Возьмем строку:

После каждого из первых двух слов поставлен пробел. Два вызова функции find_first_of() вернут позиции этих пробелов. Третий же вызов вернет string::npos, и цикл закончится. Таким образом, последнее слово останется необработанным.
Вот полный текст функции, названной нами separate_words(). Помимо сохранения слов в векторе строк, она вычисляет координаты каждого слова – номер строки и колонки (нам эта информация потребуется впоследствии).

Вот часть распечатки, выданной тестовой версией separate_words():

Прежде чем продолжить реализацию поисковой системы, вкратце рассмотрим оставшиеся функции-члены класса string, предназначенные для поиска. Функция rfind() ищет последнее, т.е. самое правое, вхождение указанной подстроки:

find() вернет 1, указывая позицию первого вхождения подстроки «is», а rfind() – 4 (позиция последнего вхождения «is»).
find_first_not_of() ищет первый символ, не содержащийся в строке, переданной как параметр. Например, чтобы найти первый символ, не являющийся цифрой, можно написать:

find_last_of() ищет последнее вхождение одного из указанных символов. find_last_not_of() – последний символ, не совпадающий ни с одним из заданных. Все эти функции имеют второй необязательный параметр – позицию в исходной строке, с которой начинается поиск.

Упражнение 6.13

Напишите программу, которая ищет в строке

цифры, а затем буквы, используя сначала find_first_of(), а потом find_first_not_of().

Упражнение 6.14

Напишите программу, которая подсчитывает все слова и определяет самое длинное и самое короткое из них в строке sentence:

Если несколько слов имеют длину, равную максимальной или минимальной, учтите их все.

Видео:День 1 C++ - Подготовка к собеседованию в Яндекс / массивы / векторы / строки / дек / leetcodeСкачать

6.9. Обрабатываем знаки препинания

После того как мы разбили каждую строку на слова, необходимо избавиться от знаков препинания. Пока из строки

у нас получился такой набор слов:

Как нам теперь удалить ненужные знаки препинания? Для начала определим строку, содержащую все символы, которые мы хотим удалить:

(Обратная косая черта указывает на то, что следующий за ней символ должен в данном контексте восприниматься буквально, а не как специальная величина. Так, » обозначает символ двойной кавычки, а не конец строки, а \ – символ обратной косой черты.)
Теперь можно применить функцию-член find_first_of() для поиска всех вхождений нежелательных символов:

Найденный символ удаляется с помощью функции-члена erase():

Первый аргумент этой функции означает позицию подстроки, а второй – ее длину. Мы удаляем один символ, находящийся в позиции pos. Второй аргумент является необязательным; если его опустить, будут удалены все символы от pos до конца строки.
Вот полный текст функции filter_text(). Она имеет два параметра: указатель на вектор строк, содержащий текст, и строку с символами, которые нужно убрать.

Почему мы не увеличиваем значение pos на каждой итерации? Что было бы, если бы мы написали:

На первой итерации pos получит значение 5 , т.е. позиции, в которой находится запятая. После удаления запятой строка примет вид

Теперь в 5-й позиции стоит двойная кавычка. Если мы увеличим значение pos, то пропустим этот символ.
Так мы будем вызывать функцию filter_text():

А вот часть распечатки, сделанной тестовой версией filter_text():

Упражнение 6.15

Напишите программу, которая удаляет все символы, кроме STL из строки:

используя сначала erase(pos,count), а затем erase(iter,iter).

Упражнение 6.16

Напишите программу, которая с помощью разных функций вставки из строк

Видео:Урок 19. C++ vectorСкачать

6.10. Приводим слова к стандартной форме

Одной из проблем при разработке текстовых поисковых систем является необходимость распознавать слова в различных словоформах, такие, как cry, cries и cried, baby и babies, и, что гораздо проще, написанные заглавными и строчными буквами, например home и Home. Первая задача, распознавание словоформ, слишком сложна, поэтому мы приведем здесь ее заведомо неполное решение. Сначала заменим все прописные буквы строчными:

входит в стандартную библиотеку С. Она заменяет прописную букву соответствующей ей строчной. Для использования tolower() необходимо включить заголовочный файл:

(В этом файле объявлены и другие функции, такие, как isalpha(), isdigit(), ispunct(), isspace(), toupper(). Полное описание этих функций см. [PLAUGER92]. Стандартная библиотека С++ включает класс ctype, который инкапсулирует всю функциональность стандартной библиотеки Си, а также набор функций, не являющихся членами, например toupper(), tolower() и т.д. Для их использования нужно включить заголовочный файл

Однако наша реализация компилятора еще не поддерживала класс ctype, и нам пришлось использовать стандартную библиотеку Си.)
Проблема словоформ слишком сложна для того, чтобы пытаться решить ее в общем виде. Но даже самый примитивный вариант способен значительно улучшить работу нашей поисковой системы. Все, что мы сделаем в данном направлении, – удалим букву ‘s’ на концах слов:

Слова из трех и менее букв мы пропускаем. Это позволяет оставить без изменения, например, has, its, is и т.д., однако слова tv и tvs мы не сможем распознать как одинаковые.
Если слово кончается на «ies», как babies и cries, необходимо заменить «ies» на «y»:

compare() возвращает 0, если две строки равны. Первый аргумент, pos3, обозначает начальную позицию, второй – длину сравниваемой подстроки (в нашем случае 3). Третий аргумент, ies, – строка-эталон. (На самом деле существует шесть вариантов функции compare(). Остальные мы покажем в следующем разделе.)
replace() заменяет подстроку набором символов. В данном случае мы заменяем подстроку «ies» длиной в 3 символа единичным символом ‘y’. (Имеется десять перегруженных вариантов функции replace(). В следующем разделе мы коснемся остальных вариантов.)
Если слово заканчивается на «ses», как promises или purposes, нужно удалить суффикс «es» :

Если слово кончается на «ous», как oblivious, fulvous, cretaceous, или на «is», как genesis, mimesis, hepatitis, мы не будем изменять его. (Наша система несовершенна. Например, в слове kiwis надо убрать последнее ‘s’.) Пропустим и слова, оканчивающиеся на «ius» (genius) или на «ss» (hiss, lateness, less). Нам поможет вторая форма функции compare():

В противном случае удалим последнее ‘s’:

Имена собственные, например Pythagoras, Brahms, Burne-Jones, не подпадают под общие правила. Этот случай мы оставим как упражнение для читателя, когда будем рассказывать об ассоциативных контейнерах.
Но прежде чем перейти к ним, рассмотрим оставшиеся строковые операции.

Упражнение 6.17

Наша программа не умеет обрабатывать суффиксы ed (surprised), ly (surprisingly) и ing (surprisingly). Реализуйте одну из функций для этого случая:

Видео:#46. Рекурсивные функции | Язык C для начинающихСкачать

6.11. Дополнительные операции со строками

Вторая форма функции-члена erase() принимает в качестве параметров два итератора, ограничивающих удаляемую подстроку. Например, превратим

в строку «Annabelle»:

Символ, на который указывает второй итератор, не входит в удаляемую подстроку.
Для третьей формы параметром является только один итератор; эта форма удаляет все символы, начиная с указанной позиции до конца строки. Например:

оставляет строку «Anna».
Функция-член insert() позволяет вставить в заданную позицию строки другую строку или символ. Общая форма выглядит так:

position обозначает позицию, перед которой производится вставка. new_string может быть объектом класса string, C-строкой или символом:

Можно выделить для вставки подстроку из new_string:

string_object получает значение «Mississippi Belle». Если мы хотим вставить все символы new_string, начиная с pos, последний параметр нужно опустить.
Пусть есть две строки:

Как получить третью строку со значением «Miss Anna»?
Можно использовать функции-члены assign() и append():

Теперь s3 содержит «Miss «.

Другая форма функции-члена assign() имеет три параметра: второй обозначает позицию начала, а третий – длину. Позиции нумеруются с 0. Вот как, скажем, извлечь «belle» из «Annabelle»:

Вместо этих параметров мы можем использовать пару итераторов:

В следующем примере две строки содержат названия текущего проекта и проекта, находящегося в отложенном состоянии. Они должны периодически обмениваться значениями, поскольку работа идет то над одним, то над другим. Например:

Функция-член swap() позволяет обменять значения двух строк с помощью вызова

операция взятия индекса

возвратит неопределенное значение: длина строки first_novel равна 1, и единственное правильное значение индекса – 0. Такая операция взятия индекса не обеспечивает проверку правильности параметра, но мы всегда можем сделать это сами с помощью функции-члена size():

Там, где это невозможно или нежелательно, например:

следует воспользоваться функцией at(), которая делает то же, что и операция взятия индекса, но с проверкой. Если индекс выходит за границу, возбуждается исключение out_of_range:

Строки можно сравнивать лексикографически. Например:

Строка cobol_program_crash лексикографически меньше, чем cplus_program_crash: сопоставление производится по первому отличающемуся символу, а буква e в латинском алфавите идет раньше, чем o. Операция сравнения выполняется функцией-членом compare(). Вызов

возвращает одно из трех значений:

• если s1 больше, чем s2, то положительное;
• если s1 меньше, чем s2, то отрицательное;
• если s1 равно s2, то 0.

вернет отрицательное значение, а

положительное. Перегруженные операции сравнения ( , !=, ==, =) являются более компактной записью функции compare().
Шесть вариантов функции-члена compare() позволяют выделить сравниваемые подстроки в одном или обоих операндах. (Примеры вызовов приводились в предыдущем разделе.)
Функция-член replace() дает десять способов заменить одну подстроку на другую (их длины не обязаны совпадать). В двух основных формах replace() первые два аргумента задают заменяемую подстроку: в первом варианте в виде начальной позиции и длины, во втором – в виде пары итераторов на ее начало и конец. Вот пример первого варианта:

position представляет собой начальную позицию, а length – длину заменяемой подстроки. Третий аргумент является подставляемой строкой. Его можно задать несколькими способами. Допустим, как объект string:

Следующий пример иллюстрирует выделение подстроки в new_str:

Еще один вариант позволяет заменить подстроку на один символ, повторенный заданное количество раз:

В данном примере используется указатель на символьный массив и длина вставляемой подстроки:

А здесь мы используем пару итераторов:

Оставшиеся четыре варианта допускают задание заменяющей строки как объекта типа string, символа, повторяющегося N раз, пары итераторов и C-строки.
Вот и все, что мы хотели сказать об операциях со строками. Для более полной информации обращайтесь к определению стандарта С++ [ISO-C++97].

Упражнение 6.18

Напишите программу, которая с помощью функций-членов assign() и append() из строк

составит предложение
«The child is in the dooryard»

Упражнение 6.19

которая в строке

заменяет Daisy и Ms (миссис). Вместо Daisy подставляется параметр lastname, а вместо Ms подстрока

длины length, начинающаяся с pos.
Например, вызов

Видео:Сортировка вектора в С++Скачать

6.12. Строим отображение позиций слов

В этом разделе мы построим отображение (map), позволяющее для каждого уникального слова текста сохранить номера строк и колонок, в которых оно встречается. (В следующем разделе мы изучим ассоциативный контейнер set.) В общем случае контейнер set полезен, если мы хотим знать, содержится ли определенный элемент в некотором множестве, а map позволяет связать с каждым из них какую-либо величину.
В map хранятся пары ключ/значение. Ключ играет роль индекса для доступа к ассоциированному с ним значению. В нашей программе каждое уникальное слово текста будет служить ключом, а значением станет вектор, содержащий пары (номер строки, номер колонки). Для доступа применяется оператор взятия индекса. Например:

Ключом здесь является строка, а значение имеет тип location *.
Для использования отображения необходимо включить соответствующий заголовочный файл:

Какие основные действия производятся над ассоциативными контейнерами? Их заполняют элементами или проверяют на наличие определенного элемента. В следующем подразделе мы покажем, как определить пару ключ/значение и как поместить такие пары в контейнер. Далее мы расскажем, как сформулировать запрос на поиск элемента и извлечь значение, если элемент существует.

6.12.1. Определение объекта map и заполнение его элементами

Чтобы определить объект класса map, мы должны указать, как минимум, типы ключа и значения. Например:

Здесь задается объект word_count типа map, для которого ключом служит объект типа string, а ассоциированным с ним значением – объект типа int. Аналогично

определяет personnel как отображение ключа типа int (уникальный номер служащего) на указатель, адресующий объект класса employee.
Для нашей поисковой системы полезно такое отображение:

Поскольку имевшийся в нашем распоряжении компилятор не поддерживал аргументы по умолчанию для параметров шаблона, нам пришлось написать более развернутое определение:

По умолчанию сортировка ассоциативных контейнеров производится с помощью операции “меньше”. Однако можно указать и другой оператор сравнения (см. раздел 12.3 об объектах-функциях).
После того как отображение определено, необходимо заполнить его парами ключ/значение. Интуитивно хочется написать примерно так:

на самом деле происходит следующее:

1. Безымянный временный объект типа string инициализируется значением «Anna» и передается оператору взятия индекса, определенному в классе map.
2. Производится поиск элемента с ключом «Anna» в массиве word_count. Такого элемента нет.
3. В word_count вставляется новая пара ключ/значение. Ключом является, естественно, строка «Anna». Значением – 0, а не 1.
4. После этого значению присваивается величина 1.

Если элемент отображения вставляется в отображение с помощью операции взятия индекса, то значением этого элемента становится значение по умолчанию для его типа данных. Для встроенных арифметических типов – 0.
Следовательно, если инициализация отображения производится оператором взятия индекса, то каждый элемент сначала получает значение по умолчанию, а затем ему явно присваивается нужное значение. Если элементы являются объектами класса, у которого инициализация по умолчанию и присваивание значения требуют больших затрат времени, программа будет работать правильно, но недостаточно эффективно.
Для вставки одного элемента предпочтительнее использовать следующий метод:

В контейнере map определен тип value_type для представления хранимых в нем пар ключ/значение. Строки
map ::
value_type( string(«Anna»), 1 )
создают объект pair, который затем непосредственно вставляется в map. Для удобства чтения можно использовать typedef:
typedef map ::value_type valType;
Теперь операция вставки выглядит проще:

Чтобы вставить элементы из некоторого диапазона, можно использовать метод insert(), принимающий в качестве параметров два итератора. Например:

Мы могли бы сделать то же самое, просто проинициализировав одно отображение другим:

Посмотрим, как можно построить отображение для хранения нашего текста. Функция separate_words(), описанная в разделе 6.8, создает два объекта: вектор строк, хранящий все слова текста, и вектор позиций, хранящий пары (номер строки, номер колонки) для каждого слова. Таким образом, первый объект дает нам множество значений ключей нашего отображения, а второй – множество ассоциированных с ними значений.
separate_words() возвращает эти два вектора как объект типа pair, содержащий указатели на них. Сделаем эту пару аргументом функции build_word_map(), в результате которой будет получено соответствие между словами и позициями:

Сначала выделим память для пустого объекта map и получим из аргумента-пары указатели на векторы:

Теперь нам надо синхронно обойти оба вектора, учитывая два случая:

• слово встретилось впервые. Нужно поместить в map новую пару ключ/значение;
• слово встречается повторно. Нам нужно обновить вектор позиций, добавив дополнительную пару (номер строки, номер колонки).

Вот текст функции:

Синтаксически сложное выражение

будет проще понять, если мы разложим его на составляющие:

Выражение все еще остается сложным, так как наши векторы представлены указателями. Поэтому вместо употребления оператора взятия индекса:

мы вынуждены сначала разыменовать указатель на вектор:

В конце концов build_word_map() возвращает построенное отображение:

Вот как выглядит вызов этой функции из main():

6.12.2. Поиск и извлечение элемента отображения

Оператор взятия индекса является простейшим способом извлечения элемента. Например:

Однако этот способ работает так, как надо, только при условии, что запрашиваемый ключ действительно содержится в отображении. Иначе оператор взятия индекса поместит в отображение элемент с таким ключом. В данном случае в word_count занесется пара

Класс map предоставляет две операции для того, чтобы выяснить, содержится ли в нем определенное значение ключа.

• count(keyValue): функция-член count() возвращает количество элементов с данным ключом. (Для отображения оно равно только 0 или 1). Если count() вернула 1, мы можем смело использовать индексацию:
• find(keyValue): функция-член find() возвращает итератор, указывающий на элемент, если ключ найден, и итератор end() в противном случае. Например:

Значением итератора является указатель на объект pair, в котором first содержит ключ, а second – значение. (Мы вернемся к этому в следующем подразделе.)

6.12.3. Навигация по элементам отображения

После того как мы построили отображение, хотелось бы распечатать его содержимое. Мы можем сделать это, используя итератор, начальное и конечное значение которого получают с помощью функций-членов begin() и end(). Вот текст функции display_map_text():

Если наше отображение не содержит элементов, данная функция не нужна. Проверить, пусто ли оно, можно с помощью функции-члена size():

Но более простым способом, без подсчета элементов, будет вызов функции-члена empty():

6.12.4. Словарь

Вот небольшая программа, иллюстрирующая построение отображения, поиск в нем и обход элементов. Здесь используются два отображения. Первое, необходимое для преобразования слов, содержит два элемента типа string. Ключом является слово, которое нуждается в специальной обработке, а значением – слово, заменяющее ключ. Для простоты мы задали пары ключ/значение непосредственно в тексте программы (вы можете модифицировать программу так, чтобы она читала их из стандартного ввода или из файла). Второе отображение используется для подсчета произведенных замен. Текст программы выглядит следующим образом:

Вот результат работы программы:

6.12.5. Удаление элементов map

Существуют три формы функции-члена erase() для удаления элементов отображения. Для единственного элемента используется erase() с ключом или итератором в качестве аргумента, а для последовательности эта функция вызывается с двумя итераторами. Например, мы могли бы позволить удалять элементы из text_map таким образом:

Альтернативой является проверка: действительно ли слово содержится в text_map?

В нашей реализации text_map с каждым словом сопоставляется множество позиций, что несколько усложняет их хранение и извлечение. Вместо этого можно было бы иметь по одной позиции на слово. Но контейнер map не допускает дублирующиеся ключи. Нам следовало бы воспользоваться классом multimap, который рассматривается в разделе 6.15.

Упражнение 6.20

Определите отображение, где ключом является фамилия, а значением – вектор с именами детей. Поместите туда как минимум шесть элементов. Реализуйте возможность делать запрос по фамилии, добавлять имена и распечатывать содержимое.

Упражнение 6.21

Измените программу из предыдущего упражнения так, чтобы вместе с именем ребенка записывалась дата его рождения: пусть вектор-значение хранит пары строк – имя и дата.

Упражнение 6.22

Приведите хотя бы три примера, в которых нужно использовать отображение. Напишите определение объекта map для каждого примера и укажите наиболее вероятный способ вставки и извлечения элементов.

Видео:Проявляется новый мир в 2024 году | Абсолютный ЧеннелингСкачать

6.13. Построение набора стоп-слов

Отображение состоит из пар ключ/значение. Множество (set), напротив, содержит неупорядоченную совокупность ключей. Например, бизнесмен может составить “черный список” bad_checks, содержащий имена лиц, в течение последних двух лет присылавших фальшивые чеки. Множество полезно тогда, когда нужно узнать, содержится ли определенное значение в списке. Скажем, наш бизнесмен, принимая чек от кого-либо, может проверить, есть ли его имя в bad_checks.
Для нашей поисковой системы мы построим набор стоп-слов – слов, имеющих семантически нейтральное значение (артикли, союзы, предлоги), таких, как the, and, into, with, but и т.д. (это улучшает качество системы, однако мы уже не сможем найти первое предложение из знаменитого монолога Гамлета: “To be or not to be?”). Прежде чем добавлять слово к word_map, проверим, не содержится ли оно в списке стоп-слов. Если содержится, проигнорируем его.

6.13.1. Определение объекта set и заполнение его элементами

Перед использованием класса set необходимо включить соответствующий заголовочный файл:

Вот определение нашего множества стоп-слов:

Отдельные элементы могут добавляться туда с помощью операции insert(). Например:

Передавая insert() пару итераторов, можно добавить целый диапазон элементов. Скажем, наша поисковая система позволяет указать файл со стоп-словами. Если такой файл не задан, берется некоторый набор слов по умолчанию:

В этом фрагменте кода встречаются два элемента, которые мы до сих пор не рассматривали: тип difference_type и класс inserter. difference_type – это тип результата вычитания двух итераторов для нашего множества строк. Он передается в качестве одного из параметров шаблона istream_iterator.
copy() –один из обобщенных алгоритмов. (Мы рассмотрим их в главе 12 и в Приложении.) Первые два параметра – пара итераторов или указателей – задают диапазон. Третий параметр является либо итератором, либо указателем на начало контейнера, в который элементы копируются.
Проблема с этой функцией вызвана ограничением, вытекающим из ее реализации: количество копируемых элементов не может превосходить числа элементов в контейнере-адресате. Дело в том, что copy() не вставляет элементы, она только присваивает каждому элементу новое значение. Однако ассоциативные контейнеры не позволяют явно задать размер. Чтобы скопировать элементы в наше множество, мы должны заставить copy() вставлять элементы. Именно для этого служит класс inserter (детально он рассматривается в разделе 12.4).

6.13.2. Поиск элемента

Две операции, позволяющие отыскать в наборе определенное значение, – это find() и count(). find() возвращает итератор, указывающий на найденный элемент, или значение, равное end(), если он отсутствует. count() возвращает 1 при наличии элемента и 0 в противном случае. Добавим проверку на существование в функцию build_word_map():

6.13.3. Навигация по множеству

Для проверки наших кодов реализуем небольшую функцию, выполняющую поиск по одному слову (поддержка языка запросов будет добавлена в главе 17). Если слово найдено, мы будем показывать каждую строку, в которой оно содержится. Слово может повторяться в строке, например:

однако такая строка будет представлена только один раз.
Одним из способов не учитывать повторное вхождение слова в строку является использование множества, как показано в следующем фрагменте кода:

Контейнер set не допускает дублирования ключей. Поэтому можно гарантировать, что occurrence_lines не содержит повторений. Теперь нам достаточно перебрать данное множество, чтобы показать все номера строк, где встретилось данное слово:

(Полная реализация query_text() представлена в следующем разделе.)
Класс set поддерживает операции size(), empty() и erase() точно таким же образом, как и класс map, описанный выше. Кроме того, обобщенные алгоритмы предоставляют набор специфических функций для множеств, например set_union() (объединение) и set_difference() (разность). (Они использованы при реализации языка запросов в главе 17.)

Упражнение 6.23

Добавьте в программу множество слов, в которых заключающее ‘s’ не подчиняется общим правилам и не должно удаляться. Примерами таких слов могут быть Pythagoras, Brahms и Burne_Jones. Включите в функцию suffix_s() из раздела 6.10 проверку этого набора.

Упражнение 6.24

Определите вектор, содержащий названия книг, которые вы собираетесь прочесть в ближайшие шесть виртуальных месяцев, и множество, включающее названия уже прочитанных произведений. Напишите программу, которая выбирает для вас книгу из вектора при условии, что вы ее еще не прочитали. Выбранное название программа должна заносить в множество прочитанных. Однако вы могли отложить книгу; следовательно, нужно обеспечить возможность удалять ее название из множества прочитанных. По окончании шести виртуальных месяцев распечатайте список прочитанного и непрочитанного.

Видео:Компланарны ли векторы: a=(2;5;8), b=(1;-3;-7) и c=(0;5;10)?Скачать

6.14. Окончательная программа

Ниже представлен полный текст программы, разработанной в этой главе, с двумя модификациями: мы инкапсулировали все структуры данных и функции в класс TextQuery (в последующих главах мы обсудим подобное использование классов), кроме того, текст был изменен, так как наш компилятор поддерживал стандарт С++ не полностью.
Например, библиотека iostream не соответствовала текущему стандарту. Шаблоны не поддерживали значения аргументов по умолчанию. Возможно, вам придется изменить кое-что в этой программе, чтобы она компилировалась в вашей системе.

Упражнение 6.25

Объясните, почему нам потребовался специальный класс inserter для заполнения набора стоп-слов (это упоминается в разделе 6.13.1, а детально рассматривается в 12.4.1).

Упражнение 6.26

Первоначальная реализация поисковой системы отражает процедурный подход: набор глобальных функций оперирует набором независимых структур данных. Окончательный вариант представляет собой альтернативный подход, когда мы инкапсулируем функции и данные в класс TextQuery. Сравните оба способа. Каковы недостатки и преимущества каждого?

Упражнение 6.27

В данной версии программы имя файла с текстом вводится по запросу. Более удобно было бы задавать его как параметр командной строки; в главе 7 мы покажем, как это делается. Какие еще параметры командной строки желательно реализовать?

Видео:C++ 22. Внутреннее устройство vectorСкачать

6.15. Контейнеры multimap и multiset

Контейнеры map и set не допускают повторяющихся значений ключей, а multimap (мультиотображение) и multiset (мультимножество) позволяют сохранять ключи с дублирующимися значениями. Например, в телефонном справочнике может понадобиться отдельный список номеров для каждого абонента. В перечне книг одного автора может быть несколько названий, а в нашей программе с одним словом текста сопоставляется несколько позиций. Для использования multimap и multiset нужно включить соответствующий заголовочный файл – map или set:

Для прохода по мультиотображению или мультимножеству можно воспользоваться комбинацией итератора, который возвращает find() (он указывает на первый найденный элемент), и значения, которое возвращает count(). (Это работает, поскольку в данных контейнерах элементы с одинаковыми ключами обязательно являются соседними). Например:

Более элегантный способ перебрать все значения с одинаковыми ключами использует специальную функцию-член equal_range(), которая возвращает пару итераторов. Один из них указывает на первое найденное значение, а второй – на следующее за последним найденным. Если последний из найденных элементов является последним в контейнере, второй итератор содержит величину, равную end():

Вставка и удаление элементов в multimap и multiset ничем не отличаются от аналогичных операций с контейнерами map и set. Функция equal_range() доставляет итераторную пару, задающую диапазон удаляемых элементов:

При каждом вызове функции-члена insert() добавляется новый элемент, даже если в контейнере уже был элемент с таким же ключом. Например:

Контейнер multimap не поддерживает операцию взятия индекса. Поэтому следующее выражение ошибочно:

Упражнение 6.28

Перепишите программу текстового поиска из раздела 6.14 с использованием multimap для хранения позиций слов. Каковы производительность и дизайн в обоих случаях? Какое решение вам больше нравится? Почему?

Видео:Что такое vector в c++Скачать

6.16. Стек

В разделе 4.5 операции инкремента и декремента были проиллюстрированы на примере реализации абстракции стека. В общем случае стек является очень полезным механизмом для сохранения текущего состояния, если в разные моменты выполнения программы одновременно существует несколько состояний, вложенных друг в друга. Поскольку стек – это важная абстракция данных, в стандартной библиотеке С++ предусмотрен класс stack, для использования которого нужно включить заголовочный файл:

В стандартной библиотеке стек реализован несколько иначе, чем у нас. Разница состоит в том, что доступ к элементу с вершины стека и удаление его осуществляются двумя функциями – top() и pop(). Полный набор операций со стеком приведен в таблице 6.5.

Таблица 6.5. Операции со стеком

В нашей программе приводятся примеры использования этих операций:

определяет intStack как пустой стек, предназначенный для хранения элементов типа int. Стек является надстройкой над некоторым контейнерным типом, поскольку реализуется с помощью того или иного контейнера. По умолчанию это deque, поскольку именно эта структура обеспечивает эффективную вставку и удаление первого элемента, а vector эти операции не поддерживает. Однако мы можем явно указать другой тип контейнера, задав его как второй параметр:

Элементы, добавляемые в стек, копируются в реализующий его контейнер. Это может приводить к потере эффективности для больших или сложных объектов, особенно если мы только читаем элементы. В таком случае удобнее определить стек указателей на объекты. Например:

К двум стекам одного типа можно применять операции сравнения: равенство, неравенство, меньше, больше, меньше или равно, больше или равно, если они определены над элементами стека. Элементы сопоставляются попарно. Первая пара несовпадающих элементов определяет результат операции сравнения в целом.
Стек будет использован в нашей программе текстового поиска в разделе 17.7 для поддержки сложных запросов типа

Видео:Указатели c++ что это. Для чего нужны. Указатели c++ разыменование. C++ для начинающих. Урок #46Скачать

6.17. Очередь и очередь с приоритетами

Абстракция очереди реализует метод доступа FIFO (first in, first out – “первым вошел, первым вышел”): объекты добавляются в конец очереди, а извлекаются из начала. Стандартная библиотека предоставляет две разновидности этого метода: очередь FIFO, или простая очередь, и очередь с приоритетами, которая позволяет сопоставлять элементы с их приоритетами. Текущий элемент помещается не в конец такой очереди, а перед элементами с более низким приоритетом. Программист, определяющий такую структуру, задает способ вычисления приоритетов. В реальной жизни подобное можно увидеть, скажем, при регистрации багажа в аэропорту. Как правило, пассажиры, чей рейс через 15 минут, передвигаются в начало очереди, чтобы не опоздать на самолет. Примером из практики программирования служит планировщик операционной системы, определяющий последовательность выполнения процессов.
Для использования queue и priority_queue необходимо включить заголовочный файл:

Полный набор операций с контейнерами queue и priority_queue приведен в таблице 6.6.

Таблица 6.6. Операции с queue и priority_queue

Возвращает true, если очередь пуста, и false в противном случае

Возвращает количество элементов в очереди

Удаляет первый элемент очереди, но не возвращает его значения. Для очереди с приоритетом первым является элемент с наивысшим приоритетом

Возвращает значение первого элемента очереди, но не удаляет его. Применимо только к простой очереди

Возвращает значение последнего элемента очереди, но не удаляет его. Применимо только к простой очереди

Возвращает значение элемента с наивысшим приоритетом, но не удаляет его. Применимо только к очереди с приоритетом

Помещает новый элемент в конец очереди. Для очереди с приоритетом позиция элемента определяется его приоритетом.

Элементы priority_queue отсортированы в порядке убывания приоритетов. По умолчанию упорядочение основывается на операции “меньше”, определенной над парами элементов. Конечно, можно явно задать указатель на функцию или объект-функцию, которая будет использоваться для сортировки. (В разделе 12.3 можно найти более подробное объяснение и иллюстрации использования такой очереди.)

Видео:АМЕРИКУ НАКРЫЛО ЧТО БУДЕТ, ЕСЛИ ПОБЕДИТ РОССИЯ ГЕГЕМОН В ПРЕДЧУВСТВИИ КОНЦАСкачать

6.18. Вернемся в классу iStack

У класса iStack, разработанного нами в разделе 4.15, два недостатка:

• он поддерживает только тип int. Мы хотим обеспечить поддержку любых типов. Это можно сделать, преобразовав наш класс в шаблон класса Stack;
• он имеет фиксированную длину. Это неудобно в двух отношениях: заполненный стек становится бесполезным, а в попытке избежать этого мы окажемся перед необходимостью отвести ему изначально слишком много памяти. Разумным выходом будет разрешить динамический рост стека. Это можно сделать, пользуясь тем, что лежащий в основе стека вектор способен динамически расти.

Напомним определение нашего класса iStack:

Сначала реализуем динамическое выделение памяти. Тогда вместо использования индекса при вставке и удалении элемента нам нужно будет применять соответствующие функции-члены. Член _top больше не нужен: функции push_back() и pop_back() автоматически работают в конце массива. Вот модифицированный текст функций pop() и push():

Функции-члены empty(), size() и full() также нуждаются в изменении: в этой версии они теснее связаны с лежащим в основе стека вектором.

Надо немного изменить функцию-член display(), чтобы _top больше не фигурировал в качестве граничного условия цикла.

Наиболее существенным изменениям подвергнется конструктор iStack. Никаких действий от него теперь не требуется. Можно было бы определить пустой конструктор:

Однако это не совсем приемлемо для пользователей нашего класса. До сих пор мы строго сохраняли интерфейс класса iStack, и если мы хотим сохранить его до конца, необходимо оставить для конструктора один необязательный параметр. Вот как будет выглядеть объявление конструктора с таким параметром типа int:

Что делать с аргументом, если он задан? Используем его для указания емкости вектора:

Превращение класса в шаблон еще проще, в частности потому, что лежащий в основе вектор сам является шаблоном. Вот модифицированное объявление:

Для обеспечения совместимости с программами, использующими наш прежний класс iStack, определим следующий typedef:

Модификацию операторов класса мы оставим читателю для упражнения.

Упражнение 6.29

Модифицируйте функцию peek() (упражнение 4.23 из раздела 4.15) для шаблона класса Stack.

Упражнение 6.30

Модифицируйте операторы для шаблона класса Stack. Запустите тестовую программу из раздела 4.15 для новой реализации

Упражнение 6.31

По аналогии с классом List из раздела 5.11.1 инкапсулируйте наш шаблон класса Stack в пространство имен Primer_Third_Edition

Видео:КАК РАБОТАТЬ С БИТАМИ | ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯСкачать

Аналог std::vector из C++11 на чистом C89 и как я его писал

Жилой массив людей. Нет, серьёзно.

Холивары между ценителями Си и приверженцами его ублюдка сына в лице C++ начались ещё до моего рождения и прекратятся разве что после смерти обоих этих языков и меня заодно.

Адепты великого творения Кернигана-Ритчи до последней секунды рабочего дня готовы доказывать приспешникам Страуструпа аксиомы про вечность Си и его невероятную гибкость.
Те в ответ по-свойски советуют им лучше порадоваться рабочему дню, ведь он вот-вот окажется последним – двадцать первому веку кроссплатформенный ассемблер не нужен.
Распаляясь, сторонники Си приводят миллионы давно прошедших через голову навылет тезисов «почему Си лучше C++», при этом каждый раз подчёркивая, что второй все достоинства первого растерял ещё будучи в отцовской утробе, попутно утратив лик человеческий.
Обвиняемая сторона в обиде не остаётся и.

а хотя постойте, о чём это я.

Я люблю Си, уважаю C++ и не переношу холивары (честно). При этом я осознаю, что в Си действительно не хватает многого, и яркий тому пример – отсутствие удобной работы с данными. В C++ эту проблему во многом решает STL и свойства самого языка. На мой студенческий взгляд, здесь особо отличается всем знакомый std::vector . Если стало интересно, как я реализовал его аналог средствами C89 – прошу под кат.

Видео:Добро пожаловать в C++Скачать

Предыстория

Вообще, с вышеописанной проблемой наверняка сталкивается каждый, кто переходит на Си с языка чуть более высокого уровня (в моём случае это были FreeBASIC и Free Pascal). Проблема отсутствия давно полюбившихся Redim и SetLength() вначале решается «в лоб кувалдой» при помощи realloc() . Потом приходят знания в обнимку с опытом, и вместо этого уже используется простенький самописный динамический массив.

Однако необходимость дублировать его код для каждого отдельно взятого типа данных с каждым разом всё сильнее вызывает раздражение. Туда же альтернативный вариант – использование указателей, требующее разыменований и приведений типов. А затем человеку попадает в руки C++ (или его аналог) и человек видит STL (или его аналог). Дальше можно прочитать в любом бульварном романе.

Тем не менее, влюбляются в тело, но любят душу. Если человек долгое время был в счастливых отношениях с Си, если в них уже появились проекты, то человеку вполне естественно хотеть сделать объект своей любви лучше – к обоюдной пользе. А человек в совершенствовании всегда на что-то ориентируется.

Короче говоря, это история о том, как любовь к Си заставила меня привнести в неё (него?) пресловутый std::vector – то, что мне нравилось в C++, которым (которой?) я в одно время увлёкся.

До нас хоть потоп

Уже было отмечено, что проблема отсутствия в Си встроенного динамического массива для произвольных типов не нова и по-разному решалась немало раз.
Вот те варианты реализации вектора, которые я нашёл буквально за пять минут в Google:

Все эти решения имеют как минимум один из следующих фатальных недостатков:

Реализация макросами конкретных функций управления.
Использовать макросы в качестве inline-функций – затея плохая. Об этом говорилось много раз, но разве мы устанем повторять?
Во-первых, при использовании макросов-функций тяжелее отслеживать и отлаживать ошибки, возникающие из-за неправильных типов аргументов.
Во-вторых, макросы-функции не умеют ничего возвращать, если не брать во внимание извращения с comma-оператором или отдельным аргументом под имя переменной для хранения результата.
В-третьих, из-за постоянных подстановок кода из макросов-функций, которые и на inline-то мало похожи, разбухает размер единицы трансляции. Отсюда следует увеличение размера выходного исполняемого файла и прочие радости жизни.
В-четвёртых, на макрос-функцию нельзя взять указатель.

Дублирование общих для любых векторов функций.
Например, разные функции освобождения для вектора int ‘ов и вектора char ‘ов. Под капотом они будут представлять собой всего-навсего вызов функции free() , глубоко безразличной к тому, что хранится в уничтожаемом буфере, равно как и к типу указателя на него.
Это опять же провоцирует увеличение объёма единиц трансляции, дублирование кода, а заодно и замусоривание пространства имён.

Работа со значениями через нетипизированные указатели.
Это обязывает всегда брать указатель на значение для добавления его даже в простой вектор примитивных типов (например int ‘ов). А также не забываем о приведении типов и разыменованиях. Ну и о том, что в такой вектор можно потенциально засунуть значения разных типов, и никто нас об этом не предупредит.

Обозначение типа вектора как структуры.
Самый большой недостаток, при наличии одного которого даже полное отсутствие других уже не играет роли.
Во-первых, обращение к элементам вектора происходит через поле структуры. Для одномерного вектора это уже неудобно – стоит ли говорить о многомерных.
Во-вторых, все поля структуры, даже технические, свободно доступны пользователю.
Во-третьих, практически полная несовместимость между векторами разных типов.
В-четвёртых, для создания и удаления вектора требуется 2 вызова malloc() / free() соответственно – один на структуру и один на сам буфер вектора. Как нетрудно догадаться, для вектора размерности вызовов будет уже .
В-пятых, передать такой вектор в свою функцию можно только по указателю на структуру, поэтому синтаксис обращения к нему в функции будет слегка другим ( -> вместо . и всё такое прочее).

Таким образом, вырисовывается задача создания вектора, специализируемого для любых типов данных Си и обладающего следующими возможностями:

1. Доступ к элементам вектора как к элементам обычного массива, вне зависимости от его размерности: vec[k] , vec[i][j] и т.д.
2. Управление вектором с помощью обычных функций, обладающих типизированными аргументами и возвращаемым значением, в отличие от макросов.
3. Отсутствие дублирующегося кода благодаря специализации только тех функций, которые принимают и/или возвращают значения пользовательского типа.
4. Отсутствие у пользователя прямого доступа к технической информации вектора.
5. Совместимость между векторами разных типов на уровне присваивания одного другому.
6. Возможность пользователю при специализации вектора указать способ передачи и возврата значений: по значению или по ссылке (через указатель).
7. Максимальная схожесть интерфейса вектора с таковым у std::vector из C++11.

Dive into C89

Заранее отвечу на вопрос, почему C89, а не хотя бы C99. Во-первых, это даёт поддержку компилятора из Visual Studio (хоть он мне и не нравится). Во-вторых, я сам очень люблю C99, но в данном случае почувствовал, что поставленную задачу можно решить и в более жёстких условиях. Как-никак, публикацию в «ненормальном программировании» надо оправдывать.

Когда я только начинал изучать Си, написание удобного вектора казалось мне сугубо невозможным – оператор индексации в голове ассоциировался строго с массивом, массив ассоциировался строго с типизированным указателем, а вектор при этом ассоциировался с необходимостью хранить техническую информацию в структуре. Я никак не мог уйти от мысли, что доступ к элементам вектора возможно реализовать только через поле этой самой структуры, а использование этого подхода подавляющим большинством реализаций вектора только укрепляло уверенность в этом.

Однако потом мне на глаза попалась библиотека динамических строк для Си под названием Simple Dynamic Strings, написанная в своё время для Redis. Она использует другой подход: техническая информация о векторе хранится не в структуре вместе с указателем на него, а в виде заголовка прямо перед самим буфером вектора в памяти. Это позволяет оперировать вектором напрямую через типизированный указатель, при этом размещение технической информации всегда достоверно известно.

Напомню, что типизированный указатель даёт возможность обращаться к элементам вектора через оператор индексации, как в обычном массиве. А расположение технической информации прямо перед самим вектором лишает пользователя прямого доступа к ней – для этого ему придётся манипулировать указателями. В случае же структуры как указатель на вектор, так и техническая информация являются её полями, доступ к которым одинаков.

Таким образом мы реализовали возможности (1) и (4). Идём дальше.

Так как теперь вектор – это просто типизированный указатель, то мы, казалось бы, уже можем обобщить для разных типов векторов такие функции как, например, функцию освобождения, просто обозначив аргумент «указатель на освобождаемый вектор» как void* . Общеизвестно, что в void* можно неявно преобразовать любой другой указатель, равно как и наоборот.

Однако можем ли мы это проделать для других функций? Как ни странно, но да. У нас нет функций, оперирующих непосредственно с самими хранимыми значениями – их изначально предполагалось специализировать отдельно для каждого типа вектора. По сути мы оперируем лишь местами хранения значений, но не самими значениями. Следовательно, нам достаточно знать только размер одного элемента, который можно хранить в технической информации вектора и заполнять в функции его создания путём передачи соответствующего аргумента. Такой трюк позволяет нам обобщить для разных типов векторов вообще все функции, а специализировать на их основе только те, которые принимают и/или возвращают значения пользовательского типа.

Пункты (2) и (3) реализованы. А так как в Си нет объектов и любое значение может быть переприсвоено другой переменной буквально копированием памяти, то реализован и пункт (5). Продолжаем в том же духе.

По сути, все специализируемые функции оперируют со значениями пользовательского типа одним из двух способов:

• присвоение указанным элементам вектора переданного значения;
• возврат значения указанного элемента.

Известно, что значение может передаваться в функцию или возвращаться из неё либо по значению (пардон за каламбур), либо по ссылке. Для примитивных типов предпочтительнее первый вариант, тогда как для сложных структур – второй.
Ссылок а-ля C++ в Си конечно же нет, но их заменят нам указатели.

Устали от текста? вопрос риторический.
Тогда приведу для наглядности определения вариантов одних и тех же функций, принимающих/возвращающих переменные по значению и по ссылке соответственно.

Видно, что в обоих случаях отличие лишь в одном символе.

Уже в C89 оператор присваивания доступен для всех типов, а не только для примитивных. Это позволяет передачу и возврат по ссылке или по значению в специализируемых функциях указывать аргументами макроса-специализатора. Правда возникает резонный вопрос: а почему не указывать это одним аргументом сразу для передачи и возврата одновременно? А очень просто: возврат по значению удобнее и быстрее в случае примитивных типов, но значение может быть не определено в случае отсутствия в векторе запрошенного элемента. При возврате по ссылке в таком случае мы можем просто вернуть NULL . Короче говоря, это оставлено на усмотрение самого программиста.

В итоге реализован пункт (6). Пункт (7) можно также считать реализованным по совокупности всех предыдущих.

Заключение

Итоговая реализация библиотеки вектора на C89, готовая к практическому применению, находится здесь:

Простейший пример использования приведён в ReadMe.

Конечно, статья не освещает некоторые другие, менее сложные но не менее интересные аспекты реализации, на описание которых у меня не хватило лаконичности и красноречия. Также опущены разглагольствования по поводу решений, оказавшихся в итоге неудачными, и их переосмысления. Но я уверен, что ответы по первому можно получить из кода и ReadMe в репозитории, а по второму – из истории коммитов.

Это первая моя статья на Хабре, поэтому прошу судить как можно строже. За косноязычие – особенно.

Надеюсь, это всё окажется кому-то да полезным.

Векторы в C++: для начинающих

Всем привет! До этого дня мы использовали чистые массивы. Чистые — это значит простые массивы, не имеющие у себя в багаже различных функций. В этом уроке мы пройдем нечистые массивы — векторы.

Быстрый переход по статье:

Что такое вектор (vector)

Вектор — это структура данных, которая уже является моделью динамического массива.

Давайте вспомним о том, что для создания динамического массива (вручную) нам нужно пользоваться конструктором new и вдобавок указателями. Но в случае с векторами всего этого делать не нужно.
Вообще, по стандарту пользоваться динамическим массивом через конструктор new — не есть правильно. Так как в компьютере могут происходить различные утечки памяти.

Как создать вектор (vector) в C++

Сначала для создания вектора нам понадобится подключить библиотеку — , в ней хранится шаблон вектора.

Кстати, сейчас и в будущем мы будем использовать именно шаблон вектора. Например, очередь или стек, не созданные с помощью массива или вектора, тоже являются шаблонными.

Далее, чтобы объявить вектор, нужно пользоваться конструкцией ниже:

• Вначале пишем слово vector .
• Далее в угольных скобках указываем тип, которым будем заполнять ячейки.
• И в самом конце указываем имя вектора.

В примере выше мы создали вектор строк.

Кстати, заполнить вектор можно еще при инициализации (другие способы мы пройдем позже — в методах вектора). Делается это также просто, как и в массивах. Вот так:

После имени вектора ставим знак равенства и скобки, в которых через пробел указываем значение элементов.

Такой способ инициализации можно использовать только в C++!

Так, чтобы заполнить вектор строками, нам нужно использовать кавычки — «строка» .

Второй способ обратиться к ячейке

Мы знаем, что в векторе для обращения к ячейке используются индексы. Обычно мы их используем совместно с квадратными скобками [] .

Но в C++ есть еще один способ это сделать благодаря функции — at(). В скобках мы должны указать индекс той ячейки, к которой нужно обратиться.

Вот как она работает на практике:

Давайте запустим эту программу:

Как указать количество ячеек для вектора

Указывать размер вектора можно по-разному. Можно это сделать еще при его инициализации, а можно хоть в самом конце программы. Вот, например, способ указать длину вектора на старте:

Так в круглых скобках () после имени вектора указываем первоначальную длину. А вот второй способ:

Первая строчка нам уже знакома. А вот во второй присутствует незнакомое слово — reserve , это функция, с помощью которой мы говорим компилятору, какое количество ячеек нам нужно использовать.

Вы можете задать логичный вопрос:»А в чем разница?». Давайте создадим два вектора и по-разному укажем их количество ячеек.

Как видим, в первом случае мы вывели три нуля, а во втором: 17, 0, 0.

Все потому, что при использовании первого способа все ячейки автоматически заполнились нулями.

При объявлении чего-либо (массива, вектора, переменной и т.д) мы выделяем определенное количество ячеек памяти, в которых уже хранится ненужный для ПК мусор. В нашем случае этим мусором являются числа.

Поэтому, когда мы вывели второй вектор, в нем уже находились какие-то рандомные числа — 17, 0, 0. Обычно они намного больше. Можете кстати попробовать создать переменную и вывести ее значение.

Нужно помнить! При использовании второго способа есть некоторый плюс — по времени. Так как для первого способа компилятор тратит время, чтобы заполнить все ячейки нулями.

Как сравнить два вектора

Если в середине программы нам понадобиться сравнить два массива, мы, конечно, используем цикл for и поочередно проверим все элементы.

Вектор снова на шаг впереди! Чтобы нам сравнить два вектора, потребуется применить всего лишь оператор ветвления if.