Iteradores y contenedores en C++

Transcripción

1 Iteradores y es en C++ Programación Orientada a Objeto Ing. Civil en Telecomunicaciones Se desea saber qué alumnos el curso Escribir función que identifique si un alumno tiene nota menor a 3.95 bool notarep(const InfoAlumno& s) return nota(s) < 3.95; Generar lista de reprobados Lista original ahora contiene sólo los aprobados vector<infoalumno> listarep(vector<infoalumno>& alumnos vector<infoalumno> aprob, reprob; for (vector<infoalumno>::size_type i = 0; i!= alumnos.size(); ++i) if (notarep(alumnos[i])) reprob.push_back(alumnos[i]); aprob.push_back(alumnos[i]); alumnos = aprob; Función anterior es eficiente en términos de procesamiento Menos eficiente en términos de memoria Mantiene dos copias de todos los registros de alumnos Otra alternativa: Crear lista de alumnos reprobados y mover registro de alumnos de una lista a otra vector<infoalumno> extraerep(vector<infoalumno>& alumnos) vector<infoalumno>::size_type i = 0; while (i!= alumnos.size()) if (notarep(alumnos[i])) reprob.push_back(alumnos[i]); alumnos.erase(alumnos.begin() + i); ++i; Función miembro erase() Objetos vector poseen función miembro erase() que elimina un elemento del vector Recibe como argumento el elemento a eliminar No el índice del elemento! Cada vez que se invoca, el tamaño del vector se reduce en 1 Movimiento de datos! 2014 Mario Medina C. 1

2 Eficiencia en vectores Función anterior es ineficiente Vectores del C++ están optimizados para acceso aleatorio Costo bajo de inserción y remoción al final del vector Costo alto de insertar y remover elementos al medio Pero, nuestros accesos son secuenciales Por qué no usar otra estructura de datos? Por qué no usar otro algoritmo? Iteradores en C++ Proveen alternativa al uso de índices en strings y vectores Operaciones pueden ejecutarse más eficientemente usando iteradores Programas que usan índices pueden reescribirse para usar iteradores Iteradores operan sobre es Ejemplos: vector, list, string Índices e iteradores en C++ Usando índices for (vector<infoalumno>::size_type i = 0; i!= alumnos.size(); ++i) cout << alumnos[i].nombre << endl; Usando iteradores for (vector<infoalumno>::const_iterator iter = alumnos.begin(); iter!= alumnos.end(); ++iter) cout << (*iter).nombre << endl; Tipos de iteradores Dos sabores vector<t>::const_iterator no permite modificar los elementos del vector Acceso de sólo lectura vector<t>::iterator permite modificar los elementos del vector Acceso de lectura y escritura Operaciones con iteradores Algunas operaciones usando iteradores alumnos.begin(): iterador al primer elemento alumnos.end(): iterador al elemento después del último elemento del vector ++iter avanza el iterador en el vector (*iter) accede al elemento apuntado por iter (*iter).nombre puede escribirse como iter->nombre Reescribiendo la función vector<infoalumno> extraerep(vector<infoalumno>& alumnos) vector<infoalumno>::iterator iter = alumnos.begin(); while (iter!= alumnos.end()) if (notarep(*iter)) 2014 Mario Medina C. 2

3 Reinicializando el iterador Qué pasa con iter al invocar alumnos.erase(iter)? iter (y todos los otros iteradores asociados al vector) quedan invalidados al eliminarse un elemento de éste Pero, función erase() retorna un iterador al elemento después del elemento eliminado Reasignar iter para apuntar a este elemento Invalidación de iteradores El siguiente código no está correcto Supone que alumnos.end() no varía durante su ejecución vector<infoalumno> extraerep(vector<infoalumno>& alumnos) vector<infoalumno>::iterator iter = alumnos.begin(); vector<infoalumno>::iterator fin = alumnos.end(); while (iter!= fin) if (notarep(*iter)) Modificando objetos vector Los objetos vector están optimizados para acceso aleatorio a sus elementos Acceso a un elemento cualquiera mediante índices o mediante método at() Costo de insertar o remover elemento al final del vector es bajo Costo de insertar o remover elemento al medio del vector es alto Necesario mover elementos del vector en memoria Modificando objetos list Objetos list están optimizados para acceso secuencial No permiten acceso mediante índices Costo de insertar ó remover un elemento es bajo Costo de buscar el elemento a insertar o remover puede ser alto Si elemento está en los extremos, fácil de encontrar Si está en otra parte, hay que recorrer la lista! Objetos list Objetos list Contenedores implementados como listas doblemente encadenadas. Elementos no necesariamente almacenados en forma continua en memoria Elementos ordenados en forma secuencial Acceso a elementos según su orden en esta secuencia Cada elemento mantiene información sobre cómo encontrar a su antecesor y a su sucesor Operaciones eficientes de inserción, extracción y movimiento de elementos Siempre y cuando se ha obtenido un iterador al elemento Si no, hay que recorrer la secuencia, lo que puede ser costoso! Útiles para algoritmos de ordenamiento y procesamiento secuencial 2014 Mario Medina C. 3

4 Por qué usar objetos list? Permiten algunas de las mismas operaciones que objetos vector push_back() para agregar al final erase() para eliminar un elemento Permiten acceso mediante iteradores Operadores begin() y end() Cómo queda nuestra función ahora? Sólo cambiar vector por list en 4 líneas Reescribiendo la función con list list<infoalumno> extraerep(list<infoalumno>& alumnos) list<infoalumno> reprob; list<infoalumno>::iterator iter = alumnos.begin(); while (iter!= alumnos.end()) if (notarep(*iter)) Contenedores Objetos vector, list y string que hemos visto son ejemplos de es Estructuras que contienen datos Comparten funciones miembros Comparten algoritmos Acceso mediante iteradores Cada uno tiene su aplicación específica Diferencias entre es Funciones erase() e insert() invalidan iteradores en vector o string Acceso via índice c[n] válido sólo para vector o string Función sort() de <algorithm> válida sólo para vector o string Para listas hay que usar una función miembro l.sort(compara) Lista acepta funciones push_front(t) y pop_front() Construcción de un <T> c; Crea vacío <T> c(c2); Crea c como una copia del objeto c2 <T> c(n); Crea c con n elementos iniciales (n entero) <T> c(n, t); Crea c con n copias de t <T> c(iter1, iter2); Crea c con copia de los elementos entre iteradores iter1 e iter2 Iteradores de un c.begin(), c.end: Iteradores para acceder al c.cbegin(), c.cend: Iteradores constantes para acceder al c.rbegin(), c.rend: Iteradores inversos para acceder al en orden inverso c.crbegin(), c.crend: Iteradores inversos constantes para acceder al en orden inverso 2014 Mario Medina C. 4

5 Operaciones típicas c = c2 Reemplaza c con copia de c2 c.empty() retorna verdadero si c está vacío c.size() retorna tamaño de c c.max_size() retorna máximo tamaño posible de c c.clear() elimina todos los elementos de c c.front() retorna referencia al primer c.back() retorna referencia al último elemento de c Otras operaciones c.push_back(t) Agrega elemento t al final del c.pop_back() Elimina último elemento del c.erase(iter1, iter2) Elimina elementos de c entre iter1 e iter2 c.insert(d, n, t) inserta n copias de t antes del elemento d c.insert(d, iter1, iter2) inserta los elementos entre iter1 e iter2 antes de d Otras operaciones c[n] vs. c.at(n) c.assign(iter1, iter2) reemplaza los elementos de c por los elementos entre iter1 e iter2 c.front() Retorna referencia al primer c.back() Retorna referencia al último c.at(n) retorna el que está en la posición n Equivalente a c[n], excepto que arroja una excepción out_of_range ante referencias mas allá del fin del vector Operador [] de C++ actúa en forma similar a C No impide accesos a c[-1] o más allá del fin del vector Función miembro c.at(n) verifica límites Genera excepción out_of_range Un poco más lento que c[n] Usar c.at(n) en vez de c[n] Iteradores comunes <T>::iterator <T>::const_iterator Iteradores usados para acceso a los elementos del <T>::reverse_iterator <T>::const_reverse_iterator Iteradores usados para acceso a los elementos del en orden inverso <T>::reference es un sinónimo para &T <T>::const_reference es un sinónimo para const &T Uso de iteradores inversos en C++ Usando iteradores vector<int> datos; vector<int>::iterator iter = datos.begin(); for (; iter!= datos.end(); ++iter) cout << (*iter) << endl; Usando iteradores inversos Ejemplo recorre el vector de atrás para adelante Lazo es casi el mismo! vector<int> datos; vector<int>::reverse_iterator riter = datos.rbegin(); for (; riter!= datos.rend(); ++riter) cout << (*riter) << endl; 2014 Mario Medina C. 5