Computergrundkenntnisse und Programmieren, WS 07/08, Übung 11: Klassen der Standardbibliothek 2

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1 Computergrundkenntnisse und Programmieren, WS 07/08, Übung 11: Klassen der Standardbibliothek 2 Neben vector ist list die zweite wichtige Containerklasse. Um unsere Kenntnisse von Containerklassen zu erweitern, diskutieren wir nun ein Beispielprogramm das list verwendet. Das Programm dient zur Verwaltung von Telefonnummern. Jeder Datensatz ist selbst in einer Klasse C eintrag abgespeichert die so aussieht: 1 class C_eintrag { 2 3 public: 4 void Schreib(int en); 5 void Zeig() const; 6 int Enummer() const; 7 string Nachname() const; 8 9 private: 10 string vorname, nachname, nummer; 11 int enummer; 12 }; void C_eintrag::Schreib(int en) { enummer = en; 17 cout << endl << " Vorname : " ; 18 cin >> vorname; 19 cout << " Nachname : " ; 20 cin >> nachname; 21 cout << " Tel. Nummer : " ; 22 cin >> nummer; 23 }; void C_eintrag::Zeig() const { cout << endl << " Eintrag " << enummer; 28 cout << endl << " Name : " << vorname << " " << nachname; 29 cout << endl << " Nummer : " << nummer << endl << endl; 30 }; int C_eintrag::Enummer() const { return enummer; 35 }; string C_eintrag::Nachname() const { return nachname; 40 }; 1

2 Das Telefonbuch ist nun als list von Objekten des Typs C eintrag implementiert. In Unterprogrammen die das gesamte Telefonbuch als Argument übernehmen (per Referenz) werden dann Operationen wie das Schreiben von neuen Einträgen, Suchen nach Einträgen oder auch deren Löschung implementiert. 1 #include <iostream> 2 #include <list> 3 #include <algorithm> 4 using namespace std; 5 #include "eintrag.hpp" 6 7 void sucheintrag( list<c_eintrag> & telbuch ); 8 void neueintrag( list<c_eintrag> & telbuch ); 9 void loescheintrag( list<c_eintrag> & telbuch ); 10 void zeigalle( list<c_eintrag> & telbuch ); 11 bool vergleich( C_eintrag eintrag1, C_eintrag eintrag2 ); int main() { list<c_eintrag> telbuch; 16 int wastun = 1; cout << endl << " Telefonbuch " << endl << endl; while (wastun > 0) { 21 cout << endl << " " << endl << endl; 22 cout << " Eintrag suchen... : 1 " << endl; 23 cout << " Neuer Eintrag... : 2 " << endl; 24 cout << " Eintrag loeschen... : 3 " << endl; 25 cout << " Alle Eintraege... : 4 " << endl; 26 cout << endl << " Auswahl... : "; 27 cin >> wastun; 28 cout << endl << " " << endl; switch(wastun) { 31 case 1: sucheintrag(telbuch); break; 32 case 2: neueintrag(telbuch); break; 33 case 3: loescheintrag(telbuch); break; 34 case 4: zeigalle(telbuch); break; 35 default: wastun = -1; 36 } 37 } 38 return 0; 39 } void sucheintrag( list<c_eintrag> & telbuch ) { list<c_eintrag>::iterator iter; 44 string fname; 2

3 45 bool gefunden = false; cout << endl << " Nachnname : "; 48 cin >> fname; 49 cout << endl; iter = telbuch.begin(); 52 while (iter!= telbuch.end()) { 53 if ( fname == (*iter).nachname() ) { 54 gefunden = true; 55 (*iter).zeig(); 56 break; 57 } 58 ++iter; 59 } 60 if (!gefunden) cout << " Nicht gefunden!" << endl; 61 } void neueintrag( list<c_eintrag> & telbuch ) { C_eintrag Neueintrag; 66 Neueintrag.Schreib(telbuch.size()+1); 67 telbuch.push_back(neueintrag); 68 } void loescheintrag( list<c_eintrag> & telbuch ) { list<c_eintrag>::iterator iter; 73 int nummer; 74 bool gefunden = false; cout << endl << " Nummer des Eintrags : "; 77 cin >> nummer; 78 cout << endl; iter = telbuch.begin(); 81 while (iter!= telbuch.end()) { 82 if ( nummer == (*iter).enummer() ) { 83 gefunden = true; 84 telbuch.erase(iter); 85 break; 86 } 87 ++iter; 88 } if (gefunden) cout << " Eintrag geloescht." << endl; 91 else cout << " Nicht gefunden!" << endl; 92 } 93 3

4 94 void zeigalle( list<c_eintrag> & telbuch ) { list<c_eintrag>::iterator iter; telbuch.sort(vergleich); iter = telbuch.begin(); 101 while (iter!= telbuch.end()) { 102 (*iter).zeig(); iter; 104 } 105 } bool vergleich( C_eintrag eintrag1, C_eintrag eintrag2 ) { return eintrag1.nachname() < eintrag2.nachname(); 110 } Wie auch bei vector kann man die Klasse list im Detail nur durch weiterführende Literatur kennenlernen. Hier aber einige Bemerkungen die von allgemeinem konzeptionellen Interesse sind. Iteratoren Bei der Klasse list lassen sich die einzelnen Beiträge nicht durch einen Index ansprechen da bei list andere Eigenschaften optimiert sind als bei vector. Der Zugriff auf die Einträge von list erfolgt ausschließlich durch sogenannte Iteratoren (auf die Einträge von vector kann man neben dem Zugriff per Index auch mit Iteratoren zugreifen, wie etwa bei der Verwendung von sort im letzten Übungsblatt). Ein allgemeiner Iterator itername einer Containerklasse container vom Typ ctyp wird definiert durch eine Anweisung der Form (siehe auch Zeilen 43, 72, 96): container<ctyp>::iterator itername; Der Iterator ist dann eine Variable mit Eigenschaften ähnlich einem Zeiger. Die Methoden.begin() und.end() liefern den Wert des Iterators für das erste, beziehungsweise letzte Element der Containerklasse. Diese Werte können einen anderen Iterator mit einem Wert belegen (siehe Zeilen 51, 80, 100), oder auch in Vergleichoperationen verwendet werden (siehe Zeilen 52, 81, 101). Auf diese Weise lassen sich Schleifen durch alle Elemente der Containerklasse konstruieren. Dabei wird der Iterator iter wie die Schleifenvariable einer for Schleife mit ++iter (oder iter++) inkrementiert. Falls die Elemente der Containerklasse selber Klassen sind, so können deren Methoden mit (*iter).methode() aufgerufen werden (siehe Zeilen 53, 55, 82, 102). Dazu muss der Iterator wie bei einem Zeiger mit dem Operator * dereferenziert werden. Auch einige Methoden von Containerklassen verwenden Iteratoren als Argumente. Beispiele sind die Methode.erase(iter) die das durch iter angezeigte Element aus dem Container löscht. Sortierung bei zusammengesetzten Einträgen Wenn die Einträge eines Containers zusammengesetzte Objekte sind (in unserem Beispiel sind es klassenwertige Objekte vom Typ C eintrag), so ist nicht klar nach welchem Kriterium der Algorithmus sort die Einträge der Containerklasse ordnen soll. In diesem Fall muss man dem Algorithmus sort eine Funktion bool func vom Typ bool zur Verfügung stellen. Diese Funktion 4

5 hat zwei Argumente vom Typ der Einträge des Containers. Wenn das erste Argument beim sortieren vor dem zweiten gereiht werden soll, so ist der Rückgabewert true, andernfalls false. Auf diese Weise lassen sich beliebige Kriterien für das Sortieren von Containern festlegen. In der Implementation der Suchfunktion haben wir in Zeile 109 die Eigenschaft eines Vergleichsausdrucks verwendet immer einen Wert true oder false zu liefern, um in eleganter Weise den Rückgabewert zu ermitteln. Zum Ordnen einer list kann man nicht den allgemeinen Algorithmus sort wie wir ihn in der letzten Stunde kennengelernt haben verwenden. Man muss die Methode.sort(bool func) verwenden die immer die gesamte list sortiert. Die Methode.sort kann bei Listen vom einen Typ wo einfach mit < sortiert werden kann auch mit einer leeren Argumentenliste aufgerufen werden. Für den allgemeinen Sortieralgorithmus der auf andere Container wie z.b. vector angewandt werden kann ist die Syntax sort(it_anf, it_end, bool_func); wobei das letzte Argument weggelassen werden kann wenn der Container von einem Typ ist wo man mit < sortieren kann (siehe letzte Stunde). it anf und it end sind Iteratoren die Anfang und Ende des Sortierbereichs festlegen. Aufgabe 11.1: Schreiben Sie ein Programm das ein einfaches Spiel implementiert. Das Spiel arbeitet mit N verschiedenen Karten, also zum Beispiel N = 5 für Ass, König, Dame, Herz, Zehn. Um ein einfaches Programm zu haben, sollten Sie die unterschiedlichen Karten allerdings eher mit 0, 1, 2, 3... bezeichnen. Am Anfang wird ein Talon von N Karten zufällig gewählt. Dabei können Karten auch doppelt gezogen werden. Für das genannte Beispiel von N = 5 Karten kann Ihr Anfangstalon also beispielsweise so aussehen: Um den Talon mit zufälligen Zahlen zwischen 0 und N 1 zu füllen verwenden Sie das Unterprogramm nrand : int nrand(int n) { const int bucket_size = RAND_MAX / n; int r; do r = rand() / bucket_size; while (r >= n); return r; } Die Regeln des Spiels sind sehr einfach. Immer wenn Karten mehrfach auftreten, so können diese abgelegt werden und der Talon wird dabei kleiner. Im oben gezeigten Anfangstalon können die beiden Karten 3 abgelegt werden und der Talon enthält dann nur mehr 3 Karten. Können keine Karten abgelegt werden, so muss so lange eine neue Karte gezogen werden (Zufallszahl zwischen 0 und N 1) bis wieder eine Karte doppelt auftritt und die beiden Karten abgelegt werden können. Wenn der Talon leer ist, ist das Spiel zu Ende. Implementieren Sie das Spiel und verwenden Sie für den Talon eine list<int>. Das Initialisieren des Talons und auch das Ziehen einer neue Karte kann mit.push back(karte) verwirklicht werden. Für das Ablegen von Karten können Sie die Methode.remove(karte) verwenden, die alle Einträge aus der list mit dem Wert karte löscht. Um einzelne Einträge der Liste anzeigen zu können, verwendet man den Dereferenzierungsoperator * angewandt auf den Iterator: cout << *iter; 5