Шаблоны типа и производные классы

содержательную информацию о реализации. Его положительными качествами

являются систематичность и возможность использовать функции-подстановки.

Для этого способа характерны необычно длинные имена. Впрочем, как

обычно, typedef позволяет задать синонимы для слишком длинных имен

типов:
typedef

Controlled_container
pp_record;
pp_record payroll;
Обычно шаблон типа для создания такого класса как pp_record используют

только в том случае, когда добавляемая информация по реализации

достаточно существенна, чтобы не вносить ее в производный класс ручным

программированием. Примером такого шаблона может быть общий

(возможно, для некоторых библиотек стандартный) шаблонный класс

Comparator ($$8.4.2), а также нетривиальные (возможно, стандартные

для некоторых библиотек) классы Allocator (классы для выделения памяти).

Отметим, что построение производных классов в таких примерах

идет по "основному проспекту", который определяет интерфейс с

пользователем (в нашем примере это Container). Но есть и "боковые

улицы", задающие детали реализации.

8.8 Ассоциативный массив

Из всех универсальных невстроенных типов самым полезным, по всей

видимости, является ассоциативный массив. Его часто называют

таблицей (map), а иногда словарем, и он хранит пары значений.

Имея одно из значений, называемое ключом, можно получить доступ

к другому, называемому просто значением. Ассоциативный массив

можно представлять как массив, в котором индекс не обязан быть

целым:
template class Map {

// ...

public:

// и вернуть ссылку на него

// ...

};
Здесь ключ типа K обозначает значение типа V. Предполагается, что

можно хранить в упорядоченном виде. Отметим, что класс Map

отличается от типа assoc из $$7.8 тем, что для него нужна операция

"меньше чем", а не функция хэширования.

Приведем простую программу подсчета слов, в которой используются

шаблон Map и тип String:

#include

#include "Map.h"
int main()

{

Map count;

String word;
while (cin >> word) count[word]++;
for (Mapiter p = count.first(); p; p++)

cout << p.value() << '\t' << p.key() << '\n';

return 0;

}
Мы используем тип String для того, чтобы не беспокоиться о выделении

памяти и переполнении ее, о чем приходится помнить, используя тип

char*. Итератор Mapiter нужен для выбора по порядку всех значений

массива. Итерация в Mapiter задается как имитация работы

с указателями. Если входной поток имеет вид

It was new. It was singular. It was simple. It must succeed.
программа выдаст
4 It

1 must

1 new.

1 simple.

1 singular.

1 succeed.

3 was.
Конечно, определить ассоциативный массив можно многими способами, а,

имея определение Map и связанного с ним класса итератора, мы можем

предложить много способов для их реализации. Здесь выбран

тривиальный способ реализации. Используется линейный поиск, который

не подходит для больших массивов. Естественно, рассчитанная на

коммерческое применение реализация будет создаваться, исходя из

требований быстрого поиска и компактности представления

(см. упражнение 4 из $$8.9).

Мы используем список с двойной связью Link:
template class Map;

template class Mapiter;

template class Link {

friend class Map;

friend class Mapiter;

private:

const K key;

V value;
Link* pre;

Link* suc;
Link(const K& k, const V& v) : key(k), value(v) { }

~Link() { delete suc; } // рекурсивное удаление всех

// объектов в списке

};
Каждый объект Link содержит пару (ключ, значение). Классы описаны

в Link как друзья, и это гарантирует, что объекты Link можно

создавать, работать с ними и уничтожать только с помощью

соответствующих классов итератора и Map. Обратите внимание на

предварительные описания шаблонных классов Map и Mapiter.

Шаблон Map можно определить так:
template class Map {

friend class Mapiter;

Link* head;

Link* current;

V def_val;

K def_key;

int sz;
void find(const K&);

void init() { sz = 0; head = 0; current = 0; }

public:
Map() { init(); }

Map(const K& k, const V& d)

: def_key(k), def_val(d) { init(); }

~Map() { delete head; } // рекурсивное удаление

// всех объектов в списке

Map(const Map&);

Map& operator= (const Map&);
V& operator[] (const K&);
int size() const { return sz; }

void clear() { delete head; init(); }

void remove(const K& k);
// функции для итерации
Mapiter element(const K& k)

{

(void) operator[](k); // сделать k текущим элементом

return Mapiter(this,current);

}

Mapiter first();

Mapiter last();

};
Элементы хранятся в упорядоченном списке с дойной связью. Для

простоты ничего не делается для ускорения поиска

(см. упражнение 4 из $$8.9). Ключевой здесь является функция

operator[]():
template

V& Map::operator[] (const K& k)

{

if (head == 0) {

current = head = new Link(k,def_val);

current->pre = current->suc = 0;

return current->value;

}
Link* p = head;

for (;;) {

if (p->key == k) { // найдено

current = p;

return current->value;

}
if (k < p->key) { // вставить перед p (в начало)

current = new Link(k,def_val);

current->pre = p->pre;

current->suc = p;

if (p == head) // текущий элемент становится начальным

head = current;

else

p->pre->suc = current;

p->pre = current;

return current->value;

}
Link* s = p->suc;

if (s == 0) { // вставить после p (в конец)

current = new Link(k,def_val);

current->pre = p;

current->suc = 0;

p->suc = current;

return current->value;

}

p = s;

}

}
Операция индексации возвращает ссылку на значение, которое

соответствует заданному как параметр ключу. Если такое значение

не найдено, возвращается новый элемент со стандартным значением.

Это позволяет использовать операцию индексации в левой части

присваивания. Стандартные значения для ключей и значений

устанавливаются конструкторами Map. В операции индексации определяется

значение current, используемое итераторами.

Реализация остальных функций-членов оставлена в качестве

упражнения:

template

void Map::remove(const K& k)

{

// см. упражнение 2 из $$8.10

}
template

Map::Map(const Map& m)

{

// копирование таблицы Map и всех ее элементов

}
template

Map& Map::operator=(const Map& m)

{

// копирование таблицы Map и всех ее элементов

}
Теперь нам осталось только определить итерацию. В классе Map

есть функции-члены first(), last() и element(const K&), которые

возвращают итератор, установленный соответственно на первый, последний

или задаваемый ключом-параметром элемент. Сделать это можно, поскольку

элементы хранятся в упорядоченном по ключам виде.

Итератор Mapiter для Map определяется так:

template class Mapiter {

friend class Map;

Map* m;

Link* p;

Mapiter(Map* mm, Link* pp)

{ m = mm; p = pp; }

public:

Mapiter() { m = 0; p = 0; }

Mapiter(Map& mm);
operator void*() { return p; }
const K& key();

V& value();

Mapiter& operator--(); // префиксная

void operator--(int); // постфиксная

Mapiter& operator++(); // префиксная

void operator++(int); // постфиксная

};
После позиционирования итератора функции key() и value() из Mapiter

выдают ключ и значение того элемента, на который установлен

итератор.
template const K& Mapiter::key()

{

if (p) return p->key; else return m->def_key;

}
template V& Mapiter::value()

{

if (p) return p->value; else return m->def_val;

}
По аналогии с указателями определены операции ++ и -- для продвижения

по элементам Map вперед и назад:

Mapiter& Mapiter::operator--() //префиксный декремент

{

if (p) p = p->pre;

return *this;

}
void Mapiter::operator--(int) // постфиксный декремент

{

if (p) p = p->pre;

}
Mapiter& Mapiter::operator++() // префиксный инкремент

{

if (p) p = p->suc;

return *this;

}
void Mapiter::operator++(int) // постфиксный инкремент

{

if (p) p = p->suc;

}
Постфиксные операции определены так, что они не возвращают никакого

значения. Дело в том, что затраты на создание и передачу нового

объекта Mapiter на каждом шаге итерации значительны, а польза от

него будет не велика.

Объект Mapiter можно инициализировать так, чтобы он был

установлен на начало Map:

template Mapiter::Mapiter(Map& mm)

{

m == &mm; p = m->head;

}
Операция преобразования operator void*() возвращает нуль, если

итератор не установлен на элемент Map, и ненулевое значение иначе.

Значит можно проверять итератор iter, например, так:
void f(Mapiter& iter)

{

// ...

if (iter) {

// установлен на элемент таблицы

}

else {

// не установлен на элемент таблицы

}
// ...

}
Аналогичный прием используется для контроля потоковых операций

ввода-вывода в $$10.3.2.

Если итератор не установлен на элемент таблицы, его функции

key() и value() возвращают ссылки на стандартные объекты.

Если после всех этих определений вы забыли их назначение, можно

привести еще одну небольшую программу, использующую таблицу Map.

Пусть входной поток является списком пар значений следующего вида:
hammer 2

nail 100

saw 3

saw 4

hammer 7

nail 1000

nail 250
Нужно отсортировать список так, чтобы значения, соответствующие одному

предмету, складывались, и напечатать получившийся список вместе с

итоговым значением:
hammer 9

nail 1350

saw 7

-------------------

total 1366
Вначале напишем функцию, которая читает входные строки и заносит

предметы с их количеством в таблицу. Ключом в этой таблице является

первое слово строки:
template

void readlines(Map&key)

{

K word;

while (cin >> word) {

V val = 0;

if (cin >> val)

key[word] +=val;

else

return;

}

}
Теперь можно написать простую программу, вызывающую функцию

readlines() и печатающую получившуюся таблицу:
main()

{

Map tbl("nil",0);

readlines(tbl);
int total = 0;

for (Mapiter p(tbl); p; ++p) {

int val = p.value();

total +=val;

cout << p.key() << '\t' << val << '\n';

}
cout << "--------------------\n";

cout << "total\t" << total << '\n';

}

жүктеу/скачать 3.27 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: