-
Notifications
You must be signed in to change notification settings - Fork 7
/
06.cpp
241 lines (189 loc) · 11.1 KB
/
06.cpp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
// Сегодня мы сначала рассмотрим так называемые адаптеры над стандартными контейнерами.
// Это не самостоятельные контейнеры.
// Они используют какой-нибудь другой контейнер для хранения элементов (например, std::deque),
// но предоставляют свой интерфейс (набор функций для работы с контейнером).
// Первый такой адаптер - std::stack.
// Стек - это последовательность элементов, в которую разрешается добавлять элементы в конец и извлекать с конца (с вершины).
// Обращение к промежуточным элементам не допускается.
// Говорят, что структура данных "стек" реализует идею LIFO (last in - first out).
#include <iostream>
#include <stack>
int main() {
std::stack<int> s;
s.push(1);
s.push(13);
s.pop(); // удалить элемент с вершины стека (в нашем стеке останется 1)
std::cout << s.top() << "\n"; // получить элемент на вершине стека, не удаляя его
if (s.empty()) { // проверка на пустоту
//...
}
}
// По умолчанию стек использует контейнер std::deque для хранения элементов.
// При желании мы можем указать другой тип этого контейнера.
// Всё, что требуется от этого контейнера, это поддержка операций
// push_back, pop_back, back и empty:
#include <iostream>
#include <list>
#include <stack>
int main() {
std::stack<int, std::list<int>> s; // используем std::list для хранения элементов в стеке
// ...
}
// Другой похожий контейнер - очередь (std::queue).
// Очередь реализует идею FIFO (first in - first out).
// Можно считать, что элементы встают в очередь с одного конца, а извлекаются с другого.
#include <iostream>
#include <queue>
int main() {
std::queue<int> s;
s.push(1);
s.push(13);
s.pop(); // в очереди останется 13
std::cout << s.front() << "\n";
if (s.empty()) {
//...
}
}
// Ещё один адаптер - это очередь с приоритетами ("пирамида", "куча").
// Она позволяет за логарифмическое время добавлять и удалять элементы, и за константное время получать максимальный элемент.
// Детали реализациии кучи вам расскажут в следующем модуле на курсе алгоритмов.
// Сейчас давайте просто научимся работать с этим адаптером.
#include <iostream>
#include <queue> // именно queue, а не priority_queue
int main() {
std::priority_queue<int> pq;
for (int x : {3, 14, 15, 92, 6})
pq.push(n);
while (!pq.empty()) {
std::cout << pq.top() << "\n";
pq.pop();
}
// Будет напечатано 92 15 14 6 3
}
// По умолчанию для сравнения элементов используется оператор <.
// Вы можете переопределить его для своих типов данных или вообще указать свой класс-компаратор.
// Примеры ниже.
// Строим кучу, на вершине которой будет лежать минимальный элемент:
#include <iostream>
#include <deque>
#include <functional>
#include <queue>
int main() {
std::priority_queue<
int,
std::deque<int>, // тип внутреннего контейнера; его приходится указывать, если нам нужен третий параметр
std::greater<int> // вспомогательный класс-обертка над оператором > (а не <)
> pq;
for (int x : {3, 14, 15, 92, 6})
pq.push(n);
while (!pq.empty()) {
std::cout << pq.top() << "\n";
pq.pop();
}
// Будет напечатано 3 6 14 15 92
}
// Можно определить компаратор для своей структуры и так:
struct Time {
int h, m, s;
};
// Можно, конечно, просто определить оператор <:
/*bool operator < (const Time& a, const Time& b) {
return a.h < b.h || a.h == b.h && a.m < b.m || a.h == b.h && a.m == b.m && a.s < b.s;
}*/
// А можно и так:
struct TimeComparator {
bool operator() (const Time& a, const Time& b) const {
return a.h < b.h || a.h == b.h && a.m < b.m || a.h == b.h && a.m == b.m && a.s < b.s;
}
};
int main() {
std::priority_queue<
Time,
std::deque<Time>,
TimeComparator
> pq;
}
// Продолжим изучение алгоритмов стандартной библиотеки.
// Рассмотрим алгоритм std::remove.
// Важно понимать, что алгоритмы работают с итераторами,
// и поэтому они ничего не знают о физическом способе хранения элементов в контейнера.
// Алгоритмы (благодаря итераторам) знают лишь о логическом порядке перебора элементов.
// Поэтому алгоритмы не могут физически что-либо удалить из контейнера (или добавить в него).
// Лучшее, что они могут сделать - это переупорядочить элементы в последовательности.
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> v = {5, 13, 12, 5, -293, 10};
auto iter = std::remove(v.begin(), v.end(), 5); // хотим избавиться от пятёрки
// В итоге в векторе будет примерно следующее:
// 13, 12, -293, 10, -293, 10
// ^ сюда будет указывать iter - это правая граница переупорядоченного полуинтервала
// после этой границы в контейнере останутся какие-то элементы (мусор)
// Физически удалить кусок ненужных оставшихся элементов можно так:
v.erase(iter, v.end());
for (int x : v)
std::cout << x << " "; // теперь будет напечатано 13 12 -293 10
std::cout << "\n";
}
// Другой алгоритм, переупорядочивающий элементы - std::unique.
// Он работает примерно как стандартная консольная утилита uniq.
// Если в последовательности имеется несколько подряд идущих одинаковых элементов, то из них остаётся только один.
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> v = {5, 5, 13, 12, 5, -293, 10};
auto iter = std::unique(v.begin(), v.end());
// В векторе будет 5, 13, 12, 5, -293, 10
// ^ iter будет указывать сюда
v.erase(iter, v.end());
}
// Обратите внимание, что третья пятёрка не удалилась, потому что она не расположена рядом с другими пятёрками.
// Обычно std::unique применяют вместе с std::sort, чтобы одинаковые элементы оказались рядом:
std::sort(v.begin(), v.end());
v.erase(std::unique(v.begin(), v.end()), v.end());
// Особый класс алгортмов - алгоритмы для работы с отсортированными последовательностями
// Например, в таких последовательностях можно выполнять бинарный поиск:
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <list>
int main() {
std::list<int> data = {1, 4, 5, 9, 9, 13, 47};
std::cout << (std::binary_search(data.begin(), data.end(), 5) ? "Found\n" : "Not found\n");
// Если binary_search возвращает true/false,
// то алгоритмы lower_bound и upper_bound возвращают итераторы.
// Алгоритм lower_bound возвращает итератор на первый элемент, не меньший заданного:
auto iter1 = std::lower_bound(data.begin(), data.end(), 8); // *iter1 == 9
// Алгоритм upper_bound возвращает итератор на первый элемент, больший заданного:
auto iter2 = std::upper_bound(data.begin(), data.end(), 50); // iter2 == data.end()
// все элементы исходной последовательности, такие, что 8 <= x <= 50, попадут в полуинтервал [iter1, iter2)
if (iter1 != data.end() && *iter1 == 8)
std::cout << "FOUND\n";
}
// Теоретико-множественные операции над отсортированными последовательностями
// можно делать с помощью алгоритмов
// set_intersection, set_union, set_difference, set_symmetric_difference и includes.
// Эти алгоритмы работают за линейное время от суммарной длины последовательностей.
// Обратите внимание, что элементы для этого совсем не обязательно должны храниться в std::set.
// Они могут храниться в любом последовательном контейнере.
// Важно лишь, чтобы они были отсортированными.
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> v1 = {1, 3, 5, 7, 9}, v2 = {1, 2, 3, 4};
std::vector<int> out(v1.size()); // вектор достаточного размера для записи результатов
auto iter = set_intersection( // общие элементы последовательностей
v1.begin(),
v1.end(),
v2.begin(),
v2.end(),
out.begin()
);
out.erase(iter, out.end()); // удаляем лишние элементы
for (int x : out)
cout << x << " ";
std::cout << "\n";
// Будет напечатано 1 3
}