Sortierte Assoziative Container der STL

Transkript

1 Sortierte Assoziative Container der STL Speichern die Daten intern in einer Baumstruktur Elementzugriff O(log 2 N) Das mathematische Konzept einer Relation oder eine diskrete Abbildung wird mit map realisiert, das einer Menge mit set multimap und multiset erlauben mehrfache identische Schlüssel Erklärung siehe STL-Algorithmen Container Zugriff Einfügen / Löschen Beginn Mitte Ende set<t> O(log N) O(1) O(1) O(1) multiset<t> O(log N) O(1) O(1) O(1) map<key,t> O(log N) O(1) O(1) O(1) multimap<key,t> O(log N) O(1) O(1) O(1) Iterator set<t>::iterator set<t>::const_iterator multiset<t>::iterator multiset<t>::const_iterator map<key,t>::iterator map<key,t>::const_iterator multimap<key,t>::const_iterator multimap<key,t>::const_iterator Iterator-Kategorie constant bidirectional 1) constant bidirectional constant bidirectional 1) constant bidirectional mutable bidirectional constant bidirectional mutable bidirectional constant bidirectional 1) Microsoft Visual C++ weicht hier vom Standard ab und realisiert "mutable bidirectional" Iteratoren C++ Standard Template Library (STL) 25

2 Assoziativer Container map map speichert Paare von Daten und Schlüsseln Die Schlüssel sind eindeutig, d.h. es gibt keine 2 Datensätze mit gleichem Schlüssel (keine Duplikate). Die assoziierten Daten werden durch direkte Angabe des Schlüssels gefunden. Eine sortierte Anordnung der Schlüssel ist für den assoziativen Zugriff nicht erforderlich, aber vorteilhaft: Durch sortierte Anordnung der Schlüssel in map verbessert sich die Zugriffszeit ( O(logN) ) Der Typ der gespeicherten Elemente ist pair<const Key, T> Die Konstanz des Schlüssels gewährleistet, dass er nach dem Einfügen nicht mehr verändert werden kann. Dies würde die Sortierung zerstören. Deklaration der Klasse in der STL Key MatrikelNr Name Location Data Sudent TelNr Node Beispiele assoziierter Daten im map-element template< class Key, class T, class Compare = std::less<key> > class map { /* */ ; // Typ der Schlüssel // Typ der Daten // Typ des Sortierers // (Key::operator< ist voreingestellt) Anwendungsbeispiele folgen C++ Standard Template Library (STL) 26

3 Anwendungsbeispiel - Wörterbuch void main(void) { map< string, string > dictionary; dictionary.insert(pair<string,string>("baum","tree")); dictionary.insert(pair<string,string>("auto","car")); cout << dictionary["baum"] << endl; // Leeres Wörterbuch erzeugen // Eintrag aufnehmen // noch ein Eintrag // Assoziativer Zugriff tree map<string,string>::iterator iter = dictionary.begin(); for( ; iter!=dictionary.end(); ++iter ) cout << (*iter).first << ' ' << (*iter).second << endl; // Sortierte Ausgabe Auto car Baum tree Falls absteigende Sortierung gewünscht ist: class Comp { public: bool operator()(string s1,string s2) { return s2<s1; ; void main(void) { Comp compare; map<string,string,comp> dictionary(compare); // weiter wie oben // Sortierte Ausgabe Buch book Auto car C++ Standard Template Library (STL) 27

4 Container map und multimap : Übersicht und Typdefinitionen Typdefinitionen map definiert folgende öffentlichen Datentypen key_type mapped_type value_type pointer reference X::key_compare Fortsetzung des Beispiels: Typ Key der Schlüsselwerte Typ T der zugeordneten Werte Typ der gespeicherten Werte, pair<const Key,T> entspricht pair<const Key,T>* entspricht pair<const Key,T>& Typ des Funktionsobjekts Compare, das die Sortierreihenfolge der Schlüssel festlegt Weitere Typen wie Sequenz-Container void main(void) { // wie bisher typedef map<string,string,comp> MapType cout << dictionary.size(); 2 MapType::key_type key = "Ei"; // Typ ist string cout << dictionary[key]; cout << dictionary.size(); 3 dictionary[key] = "egg"; MapType::mapped_type word; // Typ ist string word = dictionary[key]; cout << word; egg typedef dient hier der Abkürzung map-element Key T value_type Typ pair<key,t> key_type mapped_type Achtung: Ist die Suche nach dem Schlüssel erfolglos, wird ein neues map-element für diesen Schlüssel angelegt. Die Assoziierten Daten werden mit dem Standardkonstruktor T() erzeugt (hier: string() ). // Schreibender Zugriff auf assoziierte Daten Weitere Informationen zum Einfügen, Suchen und Löschen von Daten finden Sie hier: Breymann: C++. S C++ Standard Template Library (STL) 28

5 Beispiel: Ein Telefonbuch mit class map typedef map<string,long> PhoneMap; string ist der key_type und long ist der mapped_type typedef PhoneMap::value_type MapElement; MapElement entspricht jetzt pair<string,long> void main() { PhoneMap directory; directory.insert(mapelement("iredviel",732457)); directory["haumich"] = ; directory["bindumm"] = ; directory.insert(mapelement("iredviel",732458)); directory["iredviel"] = ; // immer noch kein 2. Telefon. Überschreibt 1. Nummer PhoneMap::const_iter iter = directory.begin(); const_iter weil read-only Zugriff ausreicht for( ; iter!=directory.end(); ++iter) cout << (*iter).first << ' ' << iter->second << ' '; // Sortierte Ausgabe: BinDumm HauMich IRedViel // Suchen im Telefonbuch string name = "BinLaden"; // Suchen mit operator[ ]: // O( logn ) long number = directory[name]; // number = 0; Achtung: Suchfehler gibt es hier nicht!! Für "BinLaden" iter = directory.find(name) if( iter!=directory.end() ) cout << (*iter).second; // O( 1 ) else cout << name << " hat kein Telefon!" << endl; directory.erase(iter); // Leereintrag "BinLaden" wieder löschen typedef dient hier der Abkürzung // Einfügen mit operator[ ] und insert: // 2. Telefon; wird nicht ausgeführt, weil Schlüssel // schon existiert // existiert jetzt ein Eintrag. // Suchen mit Iterator und find // O( logn ) // Prüfen, ob Iterator dereferenzierbar ist iterator find(k) liefert Iterator auf gefundenen Eintrag oder "pastthe-end" Iterator wenn nicht gefunden void erase(iter) löscht einzelnes Element an Position iter C++ Standard Template Library (STL) 29

6 Sortierter Assoziativer Container multimap Unterschiede zu map Elemente mit identischem Schlüssel (Duplikate) dürfen mehrfach vorkommen. Die assiziierten Daten dürfen sich dabei durchaus unterscheiden (Beispiel: mehrere Telefonnummern unter gleichem Namen) Es gibt keinen Indexoperator T& operator[ ](const key_type& k) C++ Standard Template Library (STL) 30

7 Sortierter Assoziativer Container set entspricht der Klasse map, nur dass Schlüssel und Daten zusammenfallen. setspeichert wie map keine Duplikate set hat keinen Indexoperator. Einfügen nur mit insert(key) Deklaration der Klasse in der STL void main(void) { set<string> names; names.insert("ichschonwieder"); names.insert("binschlau"); names.insert("bindumm"); set<string>::iterator iter = names.begin(); for( ; iter!=names.end(); ++iter ) cout << *iter << endl; names.insert("ichschonwieder"); pair<setiter,bool> success; success = names.insert("ichschonwieder"); if(success.second==true) cout << *(success.first) << " eingefuegt"; else cout << "Duplikat"; // Einfügen mit insert // Sortierte Ausgabe BinDumm BinSchlau IchSchonWieder // Duplikat nicht eingefügt. Wie erkennt man erfolgreiches Einfügen? pair<iterator,bool> insert(key) Duplikat C++ Standard Template Library (STL) 31

8 Container set : Übersicht und Typdefinitionen Deklaration der Klasse in der STL template< class Key class Compare = std::less<key> > class set { /* */ ; // Typ der Schlüssel // Typ des Sortierers // (Key::operator< ist voreingestellt) Definition eines set-containers: set<konto> myset; Typdefinitionen set definiert folgende öffentlichen Datentypen key_type value_type pointer reference key_compare Weitere Informationen: Typ Key der Schlüsselwerte auch Typ Key, im Gegensatz zu map entspricht Key* entspricht Key& Typ Compare. Funktionsobjekt, das die Sortierreihenfolge der Schlüssel festlegt Weitere Typen wie Sequenz-Container set-element Key value_type key_type Weitere Informationen zum Einfügen, Suchen und Löschen von Daten finden Sie hier: Breymann: C++. S C++ Standard Template Library (STL) 32