Template-Klasse Eigenschaften Voraussetzungen Anwendungsgebiete std::vector<t> Reine Sequenz von Ts; Standard* Sortieren Dynamische Größenveränderung

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1 STL Container-Klassen Template-Klasse Eigenschaften Voraussetzungen Anwendungsgebiete std::vector<t> Reine Sequenz von Ts; Sortieren Dynamische Größenveränderung Binäre Suche kein Verwaltungsoverhead Heaps Anfügen am Ende O(1) (jedoch Stacks Möglichkeit der Reallokation) Listenersatz Anfügen am Anfang und in der Mitte in O(n) Indizierung in O(1) Random access-iterators std::array<t> C++-Version von C-Vektoren Ersatz von std::vector, wenn keine Feste Größe Größenveränderung nötig Benötigt keinen dynamischen Speicher std::list<t> Doppelt verkettete Liste Stacks und Queues Einfügen am Anfang, in der Mitte und am Ende in O(1) Zusätzlicher Verwaltungsaufwand: 2 Zeiger pro Element Keine Indizierung Bidirectional iterators std::forward_list<t> Einfach verkettete Liste Wie bei list<t> Forward iterators Rest wie bei list<t>

2 STL Container-Klassen (C++11-Version) std::deque<t> Mischung aus Liste und Vektor Indizierung in O(1) std::set<t> Geordneter Binärbaum (Rot-Schwarzstd::multi_set<T> Baum) Suchen, Einfügen und Löschen in O(log n) std::map<k,v> std::multi_map<k,v> Wie set<t>, die Elemente sind jedoch (Key,Value)-Paare mit einem funktionalen Zusammenhang zwischen Key und Value std::unordered_set<t> Hash-Container mit Vektor der Größe m von einfach verketteten Listen, die die Elemente halten. Suchen, Einfügen und Löschen in O(1), wenn m und n annähernd gleich groß sind und die Hash-Funktion gut streut. Iterieren ist langsamer als bei set<t> std::unordered_map<k,v> Wie hash_set<t>, die Elemente sind jedoch (Key,Value)-Paare mit einem funktionalen Zusammenhang zwischen Key und Value std::bit_set<n> Menge, bei der jedes Element durch ein Bit repräsentiert wird. Feste Größe: N Elemente *T muss zuweisbar und kopierbar sein und einen Default-Konstruktor besitzen. Zusätzlich: Definition von operator< oder Vergleichsprädikat Queues Mengen, die häufig erzeugt und wieder gelöscht werden (z.b. in Schleifen) Mengen, über die häufig iteriert wird Wie bei set<t> Speicherung von Schlüssel- Wertpaaren Zusätzlich bei benutzerdefinierten Objekten vom Type T oder bei Nichtstandardverhalten: hash-funktionsobjekt und Äquivalenz-Funktionsobjekt für T Mengen, in denen häufig gesucht, eingefügt oder gelöscht wird Nicht für Mengen, die häufig erzeugt oder über die häufig iteriert wird Wie hash_set<t> Wie bei unordered_set<> Kleine Mengen mit bekannter Elementanzahl

3 Hash-Funktionsobjekte für Hash-Container Hash-Funktionsobjekte sind structs oder classes, die den Funktionsaufrufoperator () überladen. Das Basisformat eines Hash-Objekts HashT für eine hash_set<t> ist wie folgt: struct HashT unsigned operator()(const T& x) const unsigned hash_val = hash-wert für x; return hash_val; Der Typ HashT wird dann als Template-Parameter hinzugefügt: typedef std::unordered_set<t,hasht> HashSetT. Benötigt das Hash-Funktionsobjekt weitere Informationen (über x hinaus), um Elemente vom Typ T zu hashen, muss HashT diese in Instanzvariablen zugänglich halten. Konsequenterweise benötigt HashT dann auch einen Konstruktor. Die Instanzvariablen sind dann meist const-referenzen. Hash-Container (unordered_set/unordered_map) speichern eine (normalerweise per Default-Konstruktor erzeugte) Instanz von HashT in einer Instanzvariable und verwenden diese, um die Elemente vom Typ T beim Einfügen und Suchen zu hashen. Hat HashT keinen Defaultkonstruktor (weil die Hash-Funktion externe Informationen zur Errechnung des Hash-Werts benötigt), muss man sich eines speziellen Konstruktors von unordered_set/unordered_map bedienen:

4 struct HashT // Konstruktor HashT(const ExternInfo& _info) : info(_info) unsigned operator()(const T& x) const unsigned hash_val = hash-wert auf der Basis von x und info; return hash_val; const ExternInfo& info; typedef unordered_set<t,hasht> HashTSet; ExternInfo info; unsigned n = 7853; // Größe der Hash-Tabelle (vorzugsweise eine Primzahl)) // Erzeuge eine Instanz von unordered_set mit einem Hash-Funktionsobjekt ohne Defaultkonstruktor HashTSet my_hash_set(n,hasht(info));

5 Vergleichsobjekte Vergleichsobjekte sind Funktionsobjekte, die die Äquivalenz von zwei Elementen vom Typ T feststellen. Im Prinzip gilt für Vergleichsobjekte das, was zuvor für Hash-Objekte festgehalten wurde. Logischerweise definiert ein Vergleichsobjekt jedoch den überladenen Funktionsaufrufoperator anders: struct EquivT bool operator()(const T& x, const T& y) const Vergleiche x und y hinsichtlich Äquivalenz und gib true oder false zurück; Der Typ EquivT ist der dritte Template-Parameter von unordered_set/ unordered _map: typedef unordered_set<t,hasht,equivt> HashTSet; Benötigt EquivT wiederum externe Informationen, um die Äquivalenz von x und y zu bestimmen, benötigt man wieder einen speziellen Konstruktor des Hash- Containers: ExternInfo info; unsigned n = 7853; // Größe der Hash-Tabelle (vorzugsweise eine Primzahl)) HashTSet my_hash_set(n, HashT(info), EquivT(info));