C++ для начинающих

2.8. Стандартный массив - это вектор

Хотя встроенный массив формально и обеспечивает механизм контейнера, он, как мы видели выше, не поддерживает семантику абстракции контейнера. До принятия стандарта C++ для программирования на таком уровне мы должны были либо приобрести нужный класс, либо реализовать его самостоятельно. Теперь же класс массива является частью стандартной библиотеки C++. Только называется он не массив, а вектор.
Разумеется, вектор реализован в виде шаблона класса. Так, мы можем написать

vector<int> ivec(10);
vector<string> svec(10);

Есть два существенных отличия нашей реализации шаблона класса Array от реализации шаблона класса vector. Первое отличие состоит в том, что вектор поддерживает как присваивание значений существующим элементам, так и вставку дополнительных элементов, то есть динамически растет во время выполнения, если программист решил воспользоваться этой его возможностью. Второе отличие более радикально и отражает существенное изменение парадигмы проектирования. Вместо того чтобы поддержать большой набор операций-членов, применимых к вектору, таких, как sort(), min(), max(), find()и так далее, класс vector предоставляет минимальный набор: операции сравнения на равенство и на меньше, size() и empty(). Более общие операции, перечисленные выше, определены как независимые обобщенные алгоритмы.
Для использования класса vector мы должны включить соответствующий заголовочный файл.

#include <vector>
// разные способы создания объектов типа vector
vector<int> vec0; // пустой вектор

const int size = 8;
const int value = 1024;

// вектор размером 8
// каждый элемент инициализируется 0
vector<int> vec1(size);

// вектор размером 8
// каждый элемент инициализируется числом 1024
vector<int> vec2(size,value);

// вектор размером 4
// инициализируется числами из массива ia
int ia[4] = { 0, 1, 1, 2 };
vector<int> vec3(ia,ia+4);

// vec4 - копия vec2
vector<int> vec4(vec2);

Так же, как наш класс Array, класс vector поддерживает операцию доступа по индексу. Вот пример перебора всех элементов вектора:

#include <vector>
extern int getSize();

void mumble()
{
   int size = getSize();
   vector<int> vec(size);

   for (int ix=0; ix<size; ++ix)
      vec[ix] = ix;
   // ...
}

Для такого перебора можно также использовать итераторную пару. Итератор – это объект класса, поддерживающего абстракцию указательного типа. В шаблоне класса vector определены две функции-члена – begin() и end(), устанавливающие итератор соответственно на первый элемент вектора и на элемент, который следует за последним. Вместе эти две функции задают диапазон элементов вектора. Используя итератор, предыдущий пример можно переписать таким образом:

#include <vector>
extern int getSize();

void mumble()
{
   int size = getSize();
   vector<int> vec(size);

   vector<int>::iterator iter = vec.begin();

   for (int ix=0; iter!=vec.end(); ++iter, ++ix)
      *iter = ix;

   // ...
}

Определение переменной iter

vector<int>::iterator iter = vec.begin();

инициализирует ее адресом первого элемента вектора vec. iterator определен с помощью typedef в шаблоне класса vector, содержащего элементы типа int. Операция инкремента

++iter

перемещает итератор на следующий элемент вектора. Чтобы получить сам элемент, нужно применить операцию разыменования:

*iter

В стандартной библиотеке С++ имеется поразительно много функций, работающих с классом vector, но определенных не как функции-члены класса, а как набор обобщенных алгоритмов. Вот их неполный перечень:
алгоритмы поиска: find(), find_if(), search(), binary_search(), count(), count_if();
алгоритмы сортировки и упорядочения: sort(), partial_sort(), merge(), partition(), rotate(), reverse(), random_shuffle();
алгоритмы удаления: unique(), remove();
численные алгоритмы: accumulate(), partial_sum(), inner_product(), adjacent_difference();
алгоритмы генерации и изменения последовательности: generate(), fill(), transform(), copy(), for_each();
алгоритмы сравнения: equal(), min(), max().
В число параметров этих обобщенных алгоритмов входит итераторная пара, задающая диапазон элементов вектора, к которым применяется алгоритм. Скажем, чтобы упорядочить все элементы некоторого вектора ivec, достаточно написать следующее:

sort ( ivec.begin(), ivec.end() );

Чтобы применить алгоритм sort() только к первой половине вектора, мы напишем:

sort ( ivec.begin(), ivec.begin() + ivec.size()/2 );

Роль итераторной пары может играть и пара указателей на элементы встроенного массива. Пусть, например, нам дан массив:

int ia[7] = { 10, 7, 9, 5, 3, 7, 1 };

Упорядочить весь массив можно вызовом алгоритма sort():

sort ( ia, ia+7 );

Так можно упорядочить первые четыре элемента:

sort ( ia, ia+4 );

Для использования алгоритмов в программу необходимо включить заголовочный файл

 #include <algorithm>

Ниже приведен пример программы, использующей разнообразные алгоритмы в применении к объекту типа vector:

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

int ia[ 10 ] = {
   51, 23, 7, 88, 41, 98, 12, 103, 37, 6
};

int main()
{
   vector< int > vec( ia, ia+10 );
   vector<int>::iterator it = vec.begin(), end_it = vec.end();
   cout << "Начальный массив: ";

   for ( ; it != end_it; ++ it ) cout << *it << ' ';
   cout << "\n";

   // сортировка массива
   sort( vec.begin(), vec.end() );

   cout << "упорядоченный массив: ";
   it = vec.begin(); end_it = vec.end();
   for ( ; it != end_it; ++ it ) cout << *it << ' ';
      cout << "\n\n";
   int search_value;
   cout << "Введите значение для поиска: ";
   cin >> search_value;
   
   // поиск элемента
   vector<int>::iterator found;
   found = find( vec.begin(), vec.end(), search_value );

   if ( found != vec.end() )
      cout << "значение найдено!\n\n";
   else cout << "значение найдено!\n\n";
   // инвертирование массива
   reverse( vec.begin(), vec.end() );
   cout << "инвертированный массив: ";
   it = vec.begin(); end_it = vec.end();

   for ( ; it != end_it; ++ it ) cout << *it << ' ';
      cout << endl;
}

Стандартная библиотека С++ поддерживает и ассоциативные массивы. Ассоциативный массив – это массив, элементы которого можно индексировать не только целыми числами, но и значениями любого типа. В терминологии стандартной библиотеки ассоциативный массив называется отображением (map). Например, телефонный справочник может быть представлен в виде ассоциативного массива, где индексами служат фамилии абонентов, а значениями элементов – телефонные номера:

#include <map>
#include <string>
#include "TelephoneNumber.h"
map<string, telephoneNum> telephone_directory;

(Классы векторов, отображений и других контейнеров в подробностях описываются в главе 6. Мы попробуем реализовать систему текстового поиска, используя эти классы. В главе 12 рассмотрены обобщенные алгоритмы, а в Приложении приводятся примеры их использования.)
В данной главе были очень бегло рассмотрены основные аспекты программирования на С++, основы объектно-ориентированного подхода применительно к данному языку и использование стандартной библиотеки. В последующих главах мы разберем эти вопросы более подробно и систематично.

Упражнение 2.22

Поясните результаты каждого из следующих определений вектора:

string pals[] = {
"pooh", "tiger", "piglet", "eeyore",    "kanga" };

(a) vector<string> svec1(pals,pals+5);
(b) vector<int> ivec1(10);
(c) vector<int> ivec2(10,10);
(d) vector<string> svec2(svec1);
(e) vector<double> dvec;

Упражнение 2.23

Напишите две реализации функции min(), объявление которой приведено ниже. Функция должна возвращать минимальный элемент массива. Используйте цикл for и перебор элементов с помощью
индекса
template <class elemType>
итератора
elemType min (const vector<elemType> &vec);

Содержание