Hier wird die Verwendung der Standard Template Library (kurz STL) kurz beschrieben. Inhalt 1.Verwendung der STL Grundlagen...

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1 STL Die C++ Bibliothek ist eine Sammlung von standardisierten Klassen und Containern. Zu beachten ist, dass nicht jede C++ Implementierung den ganzen Umfang der Standardbibliothek realisiert hat. Hier wird die Verwendung der Standard Template Library (kurz STL) kurz beschrieben. Inhalt 1.Verwendung der STL Grundlagen Container Iteratoren Algorithmen Beispiele list set...12 : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 1/27

2 3.3.multiset map sort copy...24 : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 2/27

3 1.Verwendung der STL Um Namenskonflikte zu vermeiden, liegt die STL im Namensbereich (name space) std. Man müsste dafür immer den Identifier std:: vor jeder Verwendung der STL voranstellen. Mit dem Ausdruck using namespace std; wird std als Default-Namensbereich festgelegt. $ cat hello1.cpp #include <iostream> int main() { std::cout << "Hello world" << endl; $ $ cat hello2.cpp #include <iostream> using namespace std; int main() { cout << "Hello world" << endl; $ : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 3/27

4 Manche C++ Umgebungen machen es erforderlich, ein STL-Programm mit der Option lstdc++ zu linken. Beispiel: $ g++ hello1.cpp -o hello1 -lstdc++ $ : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 4/27

5 2.Grundlagen Die STL basiert auf der Trennung zwischen Daten und Funktionen: Container verwalten eine Menge von Objekten des gleichen Typs. Iterator sind Zeiger auf Objekte in einem Container, mit denen man über die Objekte wandern (iterieren) kann. Iteratoren stellen für alle Containertypen das gleiche Interface zur Verfügung. Algorithmen bearbeiten die Objekte in Containern (sortieren, finden, löschen ) 2.1.Container Es existieren Container für Verkettete Listen (list) die Elemente sind Schlüssel/Wert Paare Dynamische Arrays (vector) verwalten Elemente des gleichen Typs mit wahlfreiem Zugriff über Indizes. : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 5/27

6 Mengen (set) mit Sortierung ihrer Werte Multi-Mengen (multiset) bei denen zusätzlich erlaubt ist, dass ein Element mehrfach in der Menge enthalten ist Assoziationen (map) dessen Elemente Schlüssel/Wert Paare sind, auf die wahlfrei zugegriffen werden kann. Assoziationen mit Mehrfachvorkommen (multimap) 2.2.Iteratoren Iteratoren wandern über die einzelnen Elemente eines Containers. Folgende Operatoren stehen für jedes Iterator-Objekt zur Verfügung: iterator::operator*() liefert das Element an der Position von Iterator. _ iterator::operator++() erhöht den Iterator um ein Element. _ iterator::operator==() gibt wahr zurück, wenn beide Iteratoren auf das selbe Objekt zeigen. _ iterator::operator!=() gibt wahr zurück, wenn beide Iteratoren nicht auf das selbe Objekt zeigen. : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 6/27

7 _ container::begin() _ container::end() Die Container stellen folgende Elementfunktionen zur Verfügung: container::iterator() pos erzeugt einen Iterator (pos) liefert einen Iterator für das erste Element. liefert einen Iterator hinter dem letzten Element. Iteratoren wandern, bis end() erreicht ist. Der Container ist leer, wenn begin()gleich end()ist. Bidirektionale Iteratoren gibt es für: list set multiset map multimap Man kann dabei in beide Richtungen iterieren: _ iterator::operator++() _ iterator::operator()-- erhöht den Iterator um ein Element. verringert den Iterator um ein Element. : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 7/27

8 Iteratoren mit wahlfreien Zugriff gibt es für: vector string mit den Zugriffsmöglichkeiten auf die einzelnen Elemente: iterator::operator++() _ iterator::operator()-- _ container::operator[] erhöht den Iterator um ein Element verringert den Iterator um ein Element wahlfreier Zugriff mit dem Index-Operator. : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 8/27

9 2.3.Algorithmen Die Bearbeitung der Elemente eines Containers erfolgt mit vorhandenen Standard-Algorithmen. Es gibt Algorithmen zum Suchen, Sortieren, Löschen, Ändern von Elementen. Man unterscheidet zwischen globalen Funktionen: Der Algorithmus musste nur einmal für alle Container implementiert werden. Elementfunktionen: Einige Funktionen sind auch als Elementfunktion der Klasse vorhanden. Die vorhandenen Algorithmen werden im Rahmen des folgenden Teils (Beispiele) verdeutlicht. : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 9/27

10 3.Beispiele 3.1.list $ cat vector.cpp #include <vector> #include <algorithm> // wg. find() #include <iostream> main() { typedef vector<int> vectorofint; vectorofint v; vectorofint::iterator it; // Besetzen mit 0-9 for (int i=0; i<9; i++) v.push_back(i); // Ausgabe aller Elemente for (it=v.begin(); it!= v.end(); ++it) cout << *it << " "; cout << "\n"; : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 10/27

11 // Suche nach Element int suche; cout << "Bitte Integer eingeben: "; cin >> suche; it = find(v.begin(), v.end(), suche); if (it!= v.end()) cout << "gefunden\n"; else cout << "nicht gefunden\n"; $ : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 11/27

12 3.2.set Lottozahlen erzeugen und ausgeben $ cat set.cpp #include <iostream> #include <set> #include <cstdlib> // fur exit() #include <ctime> // fur time() using namespace std; const int ZAHLEN = 45; const int NUMTIP = 6; unsigned int zz() { return 1 + random() % ZAHLEN; int main() { typedef set<unsigned int> IntSet; IntSet tip; // initialisiere den Zufallszahlengenerator srandom(time(null)); //Zufallszahl in das Set einfugen while (tip.size() < NUMTIP) { : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 12/27

13 tip.insert(zz()); $ //Set ausgeben for (IntSet::iterator i = tip.begin(); i!= tip.end(); ++i) { cout << *i << endl; return 0; : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 13/27

14 3.3.multiset $ cat multiset.cpp #include <iostream> #include <set> using namespace std; int main() { typedef multiset<unsigned int> IntMultiSet; IntMultiSet s; $ //Zahlen in das MultiSet einfugen for (int i=0; i<5; ++i) { s.insert(1); //MultiSet ausgeben for (IntMultiSet::iterator i = s.begin(); i!= s.end(); ++i) { cout << *i << endl; return 0; : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 14/27

15 $ multiset $ $ : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 15/27

16 cat set.cpp #include <iostream> #include <set> using namespace std; int main() { typedef set<unsigned int> IntSet; IntSet s; //Zahlen in das Set einfugen for (int i=0; i<5; ++i) { s.insert(1); $ //Set ausgeben for (IntSet::iterator i = s.begin(); i!= s.end(); ++i) { cout << *i << endl; return 0; : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 16/27

17 $ set 1 $ : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 17/27

18 3.4.map Durch eine map kann man Assoziationen speichern. $ cat map.cpp #include <map> #include <algorithm> #include <iostream.h> main() { // map < first, last, compare > map< int, int, less<int> > m; map< int, int, less<int> >::iterator it; // Besetzen mit 0-9 for (int i=0; i<9; i++) m[i]=i; : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 18/27

19 // Suche nach Element int suche; cout << "Bitte Integer eingeben: "; cin >> suche; it = m.find(suche); if (it!= m.end()) cout << "gefunden\n"; else cout << "nicht gefunden\n"; $ $ cat map1.cpp #include <iostream> #include <map> #include <string> using namespace std; int main() { typedef map<string,float> StringFloatMap; StringFloatMap personen; personen["marietheres"] = 1.11; personen["helena"] = 0.75; : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 19/27

20 personen["helena"] = 1.05; personen["sabine"] = 1.68; personen["gottfried"] = 1.86; for ( StringFloatMap::iterator i = personen.begin(); i!= personen.end(); ++i ) { cout << i->first << " ist " << i->second << "m groß." << endl; return 0; : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 20/27

21 3.5.sort Sortieren erfolgt über die globale Funktion sort(). Die Sortierreihenfolge kann mit einem Funktionsobjekt (greater<typ>()) bestimmt werden. #include <string> #include <algorithm> // fuer sort #include <functional> // fuer greater using namespace std; int main() { : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 21/27

22 typedef vector<string> VectorOfStrings; VectorOfStrings v; v.push_back("bo"); v.push_back("eva"); v.push_back("adam"); sort(v.begin(), v.end(), less<string>()); for(unsigned int i=0; i < v.size(); ++i) { cout << v[i] << endl; cout << endl; $ sort(v.begin(), v.end(), greater<string>()); for(unsigned int i=0; i < v.size(); ++i) { cout << v[i] << endl; : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 22/27

23 $ sort Adam Bo Eva Eva Bo Adam $ : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 23/27

24 3.6.copy Kopieren erfolgt über die globale Funktion copy(). Der Zielbereich muss vorher groß genug definiert werden. Die InsertIteratoren back_inserter(container) front_inserter(container) und inserter(container,pos) erweitern den Zielbereich automatisch. Beispiel (ohne Insert Iterator) : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 24/27

25 $ cat copy1.cpp #include <iostream> #include <vector> #include <string> #include <algorithm> using namespace std; int main() { typedef vector<int> VectorOfInts; VectorOfInts tip1, tip2; tip1.push_back(45); tip1.push_back(1); tip1.push_back(17); tip1.push_back(27); tip2.resize(tip1.size()); // Vorher genugend Platz // fur die neuen Elemente schaffen. copy( tip1.begin(), // Quelle start tip1.end(), // Quelle ende tip2.begin()); // Ziel start for(unsigned int i=0; i < tip2.size(); ++i) { cout << tip2[i] << endl; : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 25/27

26 : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 26/27

27 Beispiel (mit Insert Iterator) $ cat copy2.cpp #include <iostream> #include <vector> #include <string> #include <algorithm> using namespace std; int main() { typedef vector<int> VectorOfInts; VectorOfInts tip1, tip2; tip1.push_back(45); tip1.push_back(1); tip1.push_back(17); copy(tip1.begin(), // Quelle start tip1.end(), // Quelle ende back_inserter(tip2)); // Ziel for(unsigned int i=0; i < tip2.size(); ++i) { cout << tip2[i] << endl; : STL.sxw Prof. Dr. Alois Schütte 27/27