Д. Стефенс - C++. Сборник рецептов

• Название: C++. Сборник рецептов
• Автор: Д. Стефенс
• Издательство: КУДИЦ-ПРЕСС
• Жанр: Программирование
• Год: 2007
• ISBN: 5-91136-030-6

Данная книга написана экспертами по C++ и содержит готовые рецепты решения каждодневных задач для программистов на С++. Один из авторов является создателем библиотеки Boost Iostreams и нескольких других библиотек C++ с открытым исходным кодом. В книге затрагивается множество тем, вот лишь некоторые из них: работа с датой и временем; потоковый ввод/вывод; обработка исключений; работа с классами и объектами; сборка приложений; синтаксический анализ XML-документов; программирование математических задач. Читатель сможет использовать готовые решения, а сэкономленное время и усилия направить на решение конкретных задач.

---

Наконец, объекты-функции могут определяться внутри другой функции или класса. Указатели на функции приходится объявлять в области видимости пространства имен.

В примере 11.4 я показал, как в функции max_element можно использовать пользовательский предикат. Этот предикат является объектом-функцией IsWeakerPlayer.

Альтернативой пользовательскому предикату, показанному в примере 11.4, является перегрузка оператора operator< для структуры ChessPlayer. Это хорошо работает в определенных случаях, но предполагает, что самой важной является сортировка игроков по рейтингу. Может оказаться, что более распространенной является сортировка по именам. Поскольку в данном случае выбор метода сортировки может быть произвольным, я предпочитаю не определять оператор operator<.

11.3. Вычисление суммы и среднего значения элементов контейнера

Проблема

Требуется вычислить сумму и среднее значение чисел, содержащихся в контейнере.

Решение

Для расчета суммы можно использовать функцию accumulate из заголовочного файла <numeric> и затем разделить ее на количество элементов, получая среднее значение. Пример 11.5 демонстрирует, как это можно сделать, используя вектор.

Пример 11.5. Вычисление суммы и среднего значения элементов контейнера

#include <numeric>

#include <iostream>

#include <vector>

using namespace std;

int main() {

 vector<int> v;

 v.push_back(1);

 v.push_back(2);

 v.push_back(3);

 v.push_back(4);

 int sum = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);

 double mean = double(sum) / v.size();

 cout << "sum = " << sum << endl;

 cout << "count = " << v.size() << endl;

 cout << "mean = " << mean << endl;

}

Программа примера 11.5 выдает следующий результат.

sum = 10

count = 4

mean = 2.5

Обсуждение

Как правило, функция accumulate обеспечивает самый эффективный и самый простой способ вычисления суммы всех элементов, содержащихся в контейнере.

Несмотря на то что данный рецепт имеет относительно простое решение, не так уж просто написать свою собственную обобщенную функцию по расчету среднего значения. В примере 11.6 показан один из способов написания такой обобщенной функции.

Пример 11.6. Обобщенная функция по расчету среднего значения

template<class Iter_T>

double computeMean(Iter_T first, Iter_T last) {

 return static_cast<double>(accumulate(first, last, 0.0))

  / distance(first, last);

}

Функция computeMean из примера 11.6 подойдет в большинстве случаев, но она имеет одно ограничение: не работает она с такими итераторами ввода, как istream_iterator.

Итераторы istream_iterator и ostream_iterator

Шаблоны классов istream_iterator и ostream_iterator представляют собой специализированные итераторы, определенные в заголовочном файле <iterator> которые позволяют рассматривать потоки как однопроходные контейнеры.

istream_iterator является итератором ввода, который выступает в роли оболочки такого потока ввода, как cin или ifstream, позволяя использовать его в качестве параметра во многих обобщенных функциях. ostream_iterator является итератором вывода, который позволяет использовать потоки вывода, как будто они являются контейнерами. Использование итераторов istream_iterator и ostream_iterator является хорошей привычкой, так как с их помощью легче создавать повторно используемый программный код

Итератор istream_iterator позволяет выполнить только один проход по данным, поэтому вы можете вызвать либо accumulate, либо distance, но если вы вызываете обе функции, данные становятся недействительными, и всякая последующая попытка их просмотра, вероятно, приведет к неудаче. Пример 11.7 показывает, как можно написать более обобщенную функцию по расчету среднего значения за один проход последовательности чисел.

Пример 11.7. Более обобщенная функция по расчету среднего значения

#include <stdexcept>

#include <iostream>

#include <iterator>

using namespace std;

template<class Value_T, class Iter_T>

Value_T computeMean(Iter_T first, Iter_T last) {

 if (first == last) throw domain_error("mean is undefined");

 Value_T sum;

 int cnt = 0;

 while (first != last) {

  sum += *first++;

  ++cnt;

 }

 return sum / cnt;

)

int main() {

 cout << "please type in several integers separated by newlines" << endl;

 cout << "and terminated by an EOF character (i.e , Ctrl-Z)" << endl;

 double mean = computeMean<double>(

  istream_iterator<int>(cin), istream_iterator<int>());

 cout << "the mean is " << mean << endl;

}

При написании обобщенного программного кода следует, по мере возможности, пытаться пользоваться наиболее общим типом итератора. Это подразумевает, что, когда возможно, вы должны стараться писать обобщенные алгоритмы с единственным проходом по потоку ввода. При таком подходе ваш обобщенный программный код не ограничивается только контейнерами, а может также использоваться с такими итераторами ввода, как istream_iterator. Кроме того, алгоритмы с единственным проходом часто более эффективны.

Возможно, вас удивляет то, что я решил тип, возвращаемый функцией computeMean из примера 11.7, передать в качестве параметра шаблона, а не выводить его из типа итератора. Это сделано по той причине, что обычно статистические расчеты выполняются с более высокой точностью, чем точность значений, содержащихся в контейнере. Так, в программном коде примера 11.7 возвращаемое среднее значение набора чисел целого типа имеет тип double.

11.4. Фильтрация значений, выпадающих из заданного диапазона

Проблема

Требуется проигнорировать содержащиеся в последовательности значения, которые располагаются ниже или выше заданного диапазона.

Решение

Используйте функцию remove_copy_if, определенную в <algorithm>, как показано в примере 11.8.

Пример 11.8 Удаление из последовательности элементов, значения которых меньше заданного

#include <algorithm>

#include <vector>

#include <iostream>

#include <iterator>

using namespace std;

struct OutOfRange {

 OutOfRange(int min, int max) :

  min_(min), max_(max) {}

 bool operator()(int x) {

  return (x < min_) || (x > max_);

 }

 int min_;

 int max_;

};

int main() {

 vector<int> v;

 v.push_back(6);

 v.push_back(12);

 v.push_back(10);

 v.push_back(24);

 v.push_back(30);

 remove_copy_if(v.begin(), v.end(),

 ostream_iterator<int>(cout, "\n"), OutOfRange(10, 25));

}

Программа примера 11.8 выдает следующий результат.

12

18

24

Обсуждение

Функция remove_copy_if копирует элементы из одного контейнера в другой контейнер (или итератор вывода), игнорируя те элементы, которые удовлетворяют предоставленному вами предикату (вероятно, было бы более правильно назвать функцию copy_ignore_if). Однако эта функция не изменяет размер целевого контейнера. Если (как часто бывает) количество скопированных функцией remove_copy_if элементов меньше, чем размер целевого контейнера, вам придется уменьшить целевой контейнер с помощью функции-члена erase.

Для функции remove_copy_if требуется унарный предикат (функтор, который принимает один аргумент и возвращает значение типа boolean), который возвращает значение «истина», когда элемент не должен копироваться. В примере 11.8 предикатом является объект-функция OutOfRange. Конструктор OutOfRange принимает нижнюю и верхнюю границу и перегружает оператор operator(). Функция operator() принимает параметр целого типа и возвращает значение «истина», если переданный аргумент меньше, чем нижняя граница, или больше, чем верхняя граница.

11.5. Вычисление дисперсии, стандартного отклонения и других статистических функций

Проблема

Требуется рассчитать значение одной или нескольких обычных статистических функций, например дисперсии (variance), стандартного отклонения (standard deviation), коэффициента асимметрии (skew) и эксцесса (kurtosis) для последовательности чисел.

Решение

Функцию accumulate из заголовочного файла <numeric> можно использовать для расчета многих статистических параметров, а не только для суммирования пользовательских объектов-функций. Пример 11.9 показывает, как можно вычислить значения некоторых важных статистические функций при помощи accumulate.