Contenedores asociativos de la STL

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1 Contenedores asociativos Contenedores asociativos de la STL Programación Orientada a Objeto Ing. Civil en Telecomunicaciones Contenedores vistos hasta ahora son secuenciales Orden de los elementos en el contenedor definido e inmutable A menos que se ordene mediante sort() Contenedores asociativos Mantienen sus elementos en el orden que les sea más eficiente No necesariamente el orden en que se añadieron los elementos! Contenedores asociativos Buscar al alumno de apellido dado en un vector de estructuras InfoAlumno Revisar todo el vector en forma secuencial Proceso lento si hay muchos alumnos Mantener la lista de alumnos ordenada por apellido Mantención del vector es más complicada Solución: contenedor que permita encontrar un alumno por una clave (apellido) Contenedor map Implementado como un árbol de búsqueda binario balanceado Árbol rojo-negro También llamado diccionario (Python) ó arreglo asociativo (PHP) Contenedor mantiene los elementos en un orden estricto Elementos son insertados de manera de mantener el orden Contenedor map Contenedor map Clave 6 Clave Valor Clave Valor Clave Valor Valor Clave Valor map almacena pares clave-datos Permite acceso eficiente a los datos a través de la clave Clave es única No puede haber dos datos con la misma clave Similar a vector e índice Índice no está limitado a un valor numérico Clave Valor 2015 Mario Medina C. 1

2 Acceso a elementos del map Pares y tuplas Acceso a los elementos del contenedor asociativo mediante índices[] y método at() Método at() agregado en C++11 Acceso retorna objeto pair<const K, V> Primer elemento K es la clave de búsqueda La clave es const Elementos del par <const string, int> se acceden mediante it->first y it->second La clase pair fue introducida en C++98 para manejar pares de valores de diferentes tipos Usada en funciones estándares (minmax()) Usada en clases map y multimap C++11 extiende pair y agrega la clase tuple para representar una colección heterogénea de datos Clase pair Operaciones con clase pair Definida como una estructura de datos en <utility> Permite acceso directo a sus miembros pair<t1, T2> p; T1 p1 = p.first; p1 = get<0> p; // C++11 T2 p2 = p.second; p2 = get<1> p; // C++11 pair<t1, T2> p1; // Constructor pair<t1, T2> p2(val1, val2); pair<t1, T2> p3 = make_pair(val1, val2); p2 = p1; // Asignación swap(p1, p3); // C++11 p3.swap(p2); // C++11 Recorriendo el contenedor map Contenedor mantiene datos en orden Orden no accesible al programador y sólo es manipulado a través de funciones miembros Contenedor accesible mediante iteradores begin(), end() rbegin(), rend() cbegin(), cend() crbegin(), crend() Manipulando el contenedor map Métodos de manipulación estándar empty(), size(), clear(), erase(), swap() Método erase() elimina un elemento del contenedor Argumento puede ser clave, iterador o rango de iteradores Tamaño del contenedor disminuye en Mario Medina C. 2

3 Manipulando el contenedor map Manipulando el contenedor map find() busca una clave en el map Si la clave existe, retorna un iterador al elemento encontrado Si no existe, retorna un iterador al elemento encontrado map::end count() retorna el número de elementos con la clave dada en el map Resultado puede ser sólo 0 ó 1 insert() agrega un elemento al map Argumento debe ser un objeto pair map admite sólo un elemento por clave Si clave a insertar no existe, se agrega el nuevo elemento al mapa y retorna un objeto pair cuyo primer miembro es un iterador al nuevo elemento y el segundo miembro es true Si clave ya existe, retorna iterador al par que ya contiene la clave, y el segundo miembro es false Manipulando el contenedor map lower_bound() y upper_bound() retornan iteradores al primer elemento cuya clave no está antes (o no está después) a la clave dada como argumento Argumento debe ser un objeto pair equal_range() retorna un par de iteradores a un rango que incluye todos los elementos iguales a la clave dada Para map, el rango contiene sólo un elemento Método at() y el contenedor map Búsqueda asociativa: búsqueda por contenido en vez de por posición Elementos en un contenedor map pueden ser recuperados usando el método at() con la clave a buscar Si existe un elemento con la clave dada, método retorna una referencia al elemento Si no existe un elemento con la clave dada, se genera una excepción out_of_range Operador índice y el contenedor map Contenedor map y multimap Elementos en un contenedor map pueden también ser recuperados usando el operador índice [] con la clave a buscar Si existe un elemento con la clave dada, método retorna una referencia al elemento Si no existe un elemento con la clave dada, se agrega un nuevo elemento al map Valor del dato es inicializado por omisión Contenedor asociativo map asocia una clave con un contenido Clave debe ser única Contenedor multimap permite existencia de claves duplicadas En ambos casos, las claves se almacenan ordenadas internamente en árboles binarios de búsqueda 2015 Mario Medina C. 3

4 Contenedor set y multiset Contenedor asociativo set similar a map, pero sólo almacena la clave Una vez en el contenedor, elementos no pueden ser modificados Clave debe ser única No admite operador índice [] ni método at() Contenedor multiset permite existencia de claves duplicadas Contenedor unordered_map STL también provee otros contenedores asociativos, implementados como tablas de dispersión (hash tables) Contenedores unordered_map y unordered_set implementan funcionalidades similares a map y set No mantienen los elementos en orden Búsqueda, inserción y eliminación son más rápidas Ejemplo: contar palabras Definición del contenedor int main() { string s; map <string, int> contador; while (cin >> s) ++contador[s]; for (map<string, int>::const_iterator it = contador.begin(); it!= contador.end(); ++it) { cout << it->first << \t << it->second << endl; return 0; Contenedor map<string, int> contador define contador como un mapa de string a int Para cada string visto en la entrada, habrá un int correspondiente Entero para el string s se incrementa mediante ++contador[s] Acceso al entero mediante notación de índice Creación de un elemento Ejemplo: referencias cruzadas Cada vez que se encuentra una nueva palabra, se agrega ésta al mapa Se crea también el entero asociado a la palabra El valor inicial del entero es 0 Tipos primitivos (int, float, double, etc.) tienen inicialización implícita a 0 Tipos de datos complejos deben poseer función de inicialización Una lista de referencias cruzadas de una lista de palabras indica todas las líneas del texto donde aparece la palabra Similar a un índice general Fácil de construir utilizando un objeto map Pero, ahora será un map de string a vector<int> Vector almacena números de todas las líneas donde aparece la palabra 2015 Mario Medina C. 4

5 Ejemplo: referencias cruzadas Función xref() map<string, vector<int> > xref(istream& in, vector<string> buscapalabras(const string&)) { string linea; int numlinea = 0; map<string, vector<int> > ref; while(getline(in, linea)) { ++numlinea; vector<string> palabras = buscapalabras(linea); for (vector<string>::const_iterator it = palabras.begin(); it!= palabras.end(); ++it) ref[*it].push_back(numlinea); return ref; Recibe como argumentos Un flujo de entrada de tipo istream Una función buscapalabras() que busca palabras en una línea de texto y las retorna en un vector de palabras Usaremos función divide() a describir Retorna un objeto map desde string a vector<int> Nótese que se escribió > >, no >> para no confundir al compilador! Función divide() Función divide() vector<string> divide(const string& s) { typedef string::const_iterator iter; vector<string> ret; iter i = s.begin(); while (i!= s.end()) { i = find_if(i, s.end(), no_espacio); iter j = find_if(i, s.end(), espacio); if (i!= s.end()) ret.push_back(string(i, j)); i = j; return ret; Función que recibe como argumento un string y retorna un vector de string conteniendo las palabras del string original Utiliza función genérica find_if() Iterador i apunta al comienzo de una palabra Iterador j apunta al final de la palabra Utiliza como condición las funciones auxiliares no_espacio() y espacio() Función find_if() Funciones espacio() y no_espacio() Definida en <algorithm> Función de búsqueda condicional Recibe dos iteradores y una condición que se evalúa a true o false Revisa todos los elementos de contenedor entre los iteradores Retorna true para cada elemento que cumple con el predicado Función retorna verdadero si argumento es espacio en blanco bool espacio(char c) { return isspace(c); Función retorna verdadero si argumento es no es espacio en blanco bool no_espacio(char c) { return!isspace(c); Función isspace(c) declarada en <cctype> Análoga a funcion de lenguaje C definida en <ctype.h> 2015 Mario Medina C. 5

6 Funciones de clasificación Declaradas en <cctype> Retornan 0 ó 1 isalnum(int c): caracter alfanumérico isalpha(int c): caracter alfabético isblank(int c): espacio en blanco o tabulador iscntrl(int c): caracter de control isdigit(int c): dígito entre 0 y 9 isgraph(int c): caracter con representación gráfica ( alfanuméricos + puntuación) Funciones de clasificación Declaradas en <cctype> islower(int c): caracter es minúsculas isprint(int c): caracter es imprimible (representación gráfica + espacio) isspace(int c): caracter es espacio en blanco, tabulador vertical ó horizontal, nueva línea, retorno de carro isupper(int c): caracter es mayúsculas isxdigit(int c): caracter es dígito hexadecimal Funciones de transformación Funciones de transformación de caracteres int tolower(int c): convierte caracter a minúsculas int toupper(int c): convierte caracter a mayúsculas 2015 Mario Medina C. 6