Einführung in die STL anhand eines ausgewählten Beispiels

Einführung in die STL anhand
eines ausgewählten Beispiels
Frank M. Thiesing
http://home.t-online.de/home/
frank.thiesing/STL/STL-Folien.pdf
Inhalt
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n
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n
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Überblick über die C++ STL
Container
Iteratoren
Algorithmen
Erweiterungen der STL
Tipps und Tricks
Weiterführende Literatur
Überblick STL
n
n
n
n
n
C++ Standard-Template-Library
Herzstück der C++ Standardbibliothek
Daten-Behälter (Container) für
effiziente Mengenverarbeitung
Templates: Schablonen für generische
Datenstrukturen und Algorithmen
Standardisierte, deshalb einheitliche
Schnittstelle
Bestandteile der STL
Algorithmen
Iteratoren
Container
for_each(), find(),
transform(), sort(), ...
Sequentielle Container
Vector:
Deque:
List:
Assoziative Container
Set/Multiset:
Intern:
Balancierter
Binärbaum
4
Map/Multimap:
2
1
6
3
5
Bsp.: Vector
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> menge;
1 2 3 4 5 6
// Vector-Container fuer int
for (int i=1; i<=6; i++) { menge.push_back(i); }
}
for (int i=0; i<menge.size(); i++) {
cout << menge[i] << ' ';
}
cout << endl;
Ausgabe: „1 2 3 4 5 6“
Bsp.: Deque
#include <iostream>
#include <deque>
using namespace std;
int main()
{
deque<float> menge;
3.32.21.11.12.23.3
// Deque-Container fuer float
for (int i=1; i<=3; i++) {
menge.push_front(i*1.1);
menge.push_back(i*1.1);
}
for (int i=0; i<menge.size(); i++) {
cout << menge[i] << ' ';
}
cout << endl;
Ausgabe: „3.3 2.2 1.1 1.1 2.2 3.3“
}
Bsp.: List
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;
int main()
{
list<char> menge;
a
b
c
...
y
// List-Container fuer char
for (char c='a'; c<='z'; c++) {
menge.push_back(c);
}
while (! menge.empty()) {
cout << menge.front() << ' ';
menge.pop_front();
}
cout << endl;
Ausgabe: „a b c ... y z“
}
z
Iteratoren
n
Wie Zeiger in C/C++:
n
n
n
Iterator::operator*()
Iterator::operator++()
Iterator::operator==()
begin()
pos
++
end()
Bsp.: List mit Iteratoren
#include <iostream>
begin()
pos
end()
++
#include <list>
#include <iterator>
using namespace std;
int main()
a
b
c
...
y
z
{
list<char> menge;
for (char c='a'; c<='z'; c++) {
menge.push_back(c);
}
list<char>::iterator pos;
for (pos = menge.begin(); pos != menge.end(); ++pos) {
cout << *pos << ' ';
}
cout << endl;
Ausgabe: „a b c ... y z“
}
Bsp.: Set
#include <set>
using namespace std;
pos
++
int main()
{
typedef set<int> IntSet;
IntSet menge;
menge.insert (3);
4
menge.insert (1);
menge.insert (5);
2
6
menge.insert (4);
menge.insert (6);
1 3
5
menge.insert (2);
IntSet::iterator pos;
for (pos = menge.begin(); pos != menge.end(); ++pos) {
cout << *pos << ' '; }
cout << endl;
Ausgabe: „1 2 3 4 5 6“
}
Map (= assoziatives Array)
Aktie: BASF Kurs: 123.5
#include <map>
#include <string>
Aktie: BMW Kurs: 67.5
using namespace std;
Aktie: VW
Kurs: 98.5
int main()
{ typedef map<string,float> StringFloatMap;
StringFloatMap aktien;
aktien["BASF"] = 123.5;
aktien.insert(pair<const string,float>("VW",98.5));
aktien.insert(StringFloatMap::value_type ("BWM",67.5));
}
StringFloatMap::iterator pos;
for (pos = aktien.begin(); pos != aktien.end(); ++pos) {
cout << "Aktie: " << pos->first << '\t'
<< "Kurs: " << pos->second << endl;
}
Kategorisierung von Iteratoren
n
Bidirectional-Iteratoren
n
n
n
Random-Access-Iteratoren
n
n
n
n
operator++ und operator-Vergleich mit ==, !=
Wahlfreier Zugriff
Vergleich auch mit <, >
Insert-Iteratoren
Output- und Stream-Iteratoren
begin()
end()
Algorithmen
2 5 4 1 6 3
#include <algorithm>
void print (int elem) { cout << elem << ' ';}
...
vector<int> menge;
vector<int>::iterator pos, pos5;
...
pos = min_element (menge.begin(), menge.end());
pos5 = find (menge.begin(), menge.end(), 5);
reverse (pos5, menge.end());
2 3 6 1 4 5
sort (menge.begin()+1, menge.end()-1);
2 1 3 4 6 5
for_each (menge.begin(), menge.end(), print);
Einfügen und Löschen
#include <vector>
begin()
pos1
#include <algorithm>
...
2 5 4 1 6 3
vector<int> menge;
vector<int>::iterator pos1, ende;
end()
pos1 = find (menge.begin(), menge.end(), 1);
inserter (menge, pos1) = 7;
2 5 4 7 1 6 3
ende = remove (menge.begin(), menge.end(), 4);
ende
2 5 7 1 6 3 3
menge.erase (ende, menge.end());
2 5 7 1 6 3
Container-Elemente
n
Anforderungen
n
n
n
n
Copy-Konstruktor
Zuweisungsoperator
Destruktor
Weitere Anforderungen
n
n
n
Default-Konstruktor
Vergleichsoperator ==
Operator < für automatische Sortierung
Erweiterungen der STL
n
n
STL ist offen für eigene Erweiterungen
Schon da: Container-Adapter für
n
n
n
Queue (=Schlange, FIFO) (deque oder list)
Priority-Queue (vector oder deque als Heap)
Stack (=Keller, LIFO) (vector, deque oder list)
Beispiel: Stack über List:
#include <stack>
...
stack<string,list<string>> keller;
keller.push("Hallo");
cout << keller.top();
keller.pop();
Hallo
xyz
abc
Tipps und Tricks
n
Keine Zeiger als Container-Elemente!
n
n
n
n
n
Fehlerbehandlung in der STL
n
n
n
Container arbeiten mit Kopien der Werte
Positiv: keine Probleme mit Verweisen
Negativ: Kopieren dauert seine Zeit
Negativ: Elemente nur in einem Container
Keine Überprüfungen zur Laufzeit
Am besten, man macht keine Fehler!
Wann benutzt man welchen Container?
Zum Nachlesen
n
n
http://home.t-online.de/home/
frank.thiesing/STL/STL.html
Nicolai Josuttis:
Die C++ Standardbibliothek
Addison-Wesley, 1996
n
Ulrich Breymann:
Komponenten entwerfen mit der
C++ STL
2. Auflage, Addison-Wesley, 1999