Container für eine Folge gleichartiger Daten. Dynamische Datentypen. Probleme mit Feldern...aber nicht mit std::vector. ... und auch std::vector

Transkript

1 // Container für eine Folge gleichartiger Daten Dynamische Datentyen Listen; Funktionalität, Coy- Konstruktor, Zuweisungsoerator,, Konzet Dynamischer Datenty n Bisher: Felder (T[],std::array<T>, std::vector<t>) n Zusammenhängender Seicherbereich, wahlfreier Zugriff (auf i-tes Element) Probleme mit Feldern...aber nicht mit std::vector n Man kann sie nicht direkt koieren und zuweisen n Falls Länge nicht zur Komilierungszeit bekannt, muss Seicher exlizit mit new geholt und mit delete[] wieder freigegeben werden (fehleranfällig) n Sie können nicht wachsen/schrumfen Probleme mit Feldern... und auch std::vector n Man kann keine Elemente in der Mitte oder in der Mitte löschen Wollen wir hier, müssen wir alles rechts davon exlizit verschieben Probleme mit Feldern... und auch std::vector n Man kann keine Elemente in der Mitte oder in der Mitte löschen Probleme mit Feldern... und auch std::vector n Man kann keine Elemente in der Mitte oder in der Mitte löschen Wollen wir hier, müssen wir alles rechts davon exlizit verschieben Wollen wir hier, müssen wir alles rechts davon exlizit verschieben

2 // Probleme mit Feldern... und auch std::vector n Man kann keine Elemente in der Mitte oder in der Mitte löschen Wollen wir hier löschen, müssen wir alles rechts davon exlizit verschieben Probleme mit Feldern... und auch std::vector n Man kann keine Elemente in der Mitte oder in der Mitte löschen Wollen wir hier löschen, müssen wir alles rechts davon exlizit verschieben Probleme mit Feldern... und auch std::vector n Man kann keine Elemente in der Mitte oder in der Mitte löschen Wollen wir hier löschen, müssen wir alles rechts davon exlizit verschieben Lösung: Listen Container für eine Folge von Daten gleichen Tys Kein zusammenhängender Seicherbereich, kein wahlfreier Zugriff Zeiger Null-Zeiger Eine Klasse für Listen: Daten- Mitglieder, Default-Konstruktor Eine Klasse für Listen: Daten- Mitglieder, Default-Konstruktor class List ublic: // default constructor: // POST: *this is an emty list List(); rivate: Node* _; ; class List ublic: // default constructor: // POST: *this is an emty list List(); rivate: Node* _; ; _ class Node rivate: int ; Node* ; ; class Node rivate: int ; Node* ; ;

3 // Eine Klasse für Listen: Daten- Mitglieder, Default-Konstruktor und Ausgabe class List ublic: // default constructor: // POST: *this is an emty list List(); rivate: Node* _; ; List::List() : _(0) MyList.c _ Nullzeiger n Gewünschter Anwendungscode: #include "" #include<iostream> int main() List l; l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == std::cout << l << std::endl; // und Ausgabe und Ausgabe n Vorne : n Vorne : // POST: key was added before first void ush_front(int key); _ // POST: key was added before first void ush_front(int key); _ MyList.c void List::ush_front (int key) _ = new Node (key, _); MyList.c void List::ush_front (int key) _ = new Node (key, _); und Ausgabe und Ausgabe n Vorne : n Vorne : // POST: key was added before first void ush_front(int key); _ // Constructor MyNode.c Node::Node (int key, Node* next) : (key), (next) _ MyList.c void List::ush_front (int key) _ = new Node (key, _); MyList.c void List::ush_front (int key) _ = new Node (key, _);

4 // und Ausgabe n Ausgabe: MyList.c // POST: *this is written to std::cout std::ostream& oerator<< (std::ostream& o, const List& l) const Node* = l.get_(); while (!= 0) o << ->get_key() << " "; return o; l.get_() 9 und Ausgabe n Ausgabe: MyList.c // POST: *this is written to std::cout std::ostream& oerator<< (std::ostream& o, const List& l) const Node* = l.get_(); while (!= 0) o << ->get_key() << " "; ->get_key() return o; l.get_() 9 und Ausgabe n Ausgabe: MyList.c // POST: *this is written to std::cout std::ostream& oerator<< (std::ostream& o, const List& l) const Node* = l.get_(); while (!= 0) o << ->get_key() << " "; ->get_key() return o; l.get_() Abkürzung für (*).get_key() 9 und Ausgabe n Ausgabe: MyList.c // POST: *this is written to std::cout std::ostream& oerator<< (std::ostream& o, const List& l) const Node* = l.get_(); while (!= 0) o << ->get_key() << " "; ->get_next() return o; l.get_() 9 void ush_back (int key); void ush_back (int key); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); 4

5 // void ush_back (int key); void ush_back (int key); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); MyNode.h Zweites Argument ist 0 er Default // Constructor Node(int key, Node* next = 0); void ush_back (int key); void ush_back (int key); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); void ush_back (int key); void ush_back (int key); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key));

6 // void ush_back (int key); void ush_back (int key); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); void ush_back (int key); void ush_back (int key); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); void ush_back (int key); void List::ush_back (int key) MyList.c if (_ == 0) _ = new Node (key); else while (->get_next()!= 0) ->set_next (new Node (key)); Coy-Konstruktor n Was assiert hier? int main() List l; l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == std::cout << l << std::endl; // List l = l; std::cout << l << std::endl; l.ush_back(); l.ush_back(); std::cout << l << std::endl;

7 // Coy-Konstruktor n Was assiert hier? int main() List l; l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == std::cout << l << std::endl; // Coy-Konstruktor n Was assiert hier? int main() List l; l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == std::cout << l << std::endl; // List l = l; std::cout << l << std::endl; l.ush_back(); l.ush_back(); std::cout << l << std::endl; // Koiere l nach l List l = l; // Koiere l nach l std::cout << l << std::endl; // l.ush_back(); l.ush_back(); std::cout << l << std::endl; Coy-Konstruktor n Was assiert hier? int main() List l; l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == std::cout << l << std::endl; // Coy-Konstruktor l wurde verändert, aber die gleichen Aenderungen assieren int main() auch mit l. Warum? List l; l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == l.ush_front (); // l == std::cout << l << std::endl; // n Was assiert hier? List l = l; // Koiere l nach l std::cout << l << std::endl; // l.ush_back(); // l == l.ush_back(); // l == std::cout << l << std::endl; List l = l; // Koiere l nach l std::cout << l << std::endl; // l.ush_back(); // l == l.ush_back(); // l == std::cout << l << std::endl; // Coy-Konstruktor Coy-Konstruktor l List l = l; Initialisierung erfolgt mitgliedsweise, also l._ = l._ (nicht die Liste wird koiert, sondern nur der Zeiger auf das erste Element; l und l teilen sich nun die Liste. l List l = l; std::cout << l << std::endl; Ausgabe l l 7

8 // Coy-Konstruktor Coy-Konstruktor l List l = l; std::cout << l << std::endl; l.ush_back(); l.ush_back(); l List l = l; std::cout << l << std::endl; l.ush_back(); l.ush_back(); std::cout << l << std::endl; l l Ausgabe Coy-Konstruktor n Wir wollen eine echte Koie, wenn wir List l = l schreiben! l l Coy-Konstruktor o...der Klasse T ist der eindeutige Konstruktor mit Deklaration T (const T& x); o wird automatisch aufgerufen, wenn Werte vom Ty T mit Werten vom Ty T initialisiert werden o T x = t; // t vom Ty T Coy-Konstruktor o...der Klasse T ist der eindeutige Konstruktor mit Deklaration T (const T& x); o wird automatisch aufgerufen, wenn Werte vom Ty T mit Werten vom Ty T initialisiert werden o T x (t); // t vom Ty T Coy-Konstruktor o...der Klasse T ist der eindeutige Konstruktor mit Deklaration T (const T& x); o wird automatisch aufgerufen, wenn Werte vom Ty T mit Werten vom Ty T initialisiert werden o Initialisierung von formalen Funktions- Argumenten und Rückgabewerten

9 // Coy-Konstruktor // coy constructor : _ (0) coy (l._); MyList.c Warum ist const List& l hier zwingend notwendig, während List l nicht geht? ublic: List (const List& l); rivate: // PRE: *this is emty // POST: list starting at from was coied to *this void coy (const Node* from); Coy-Konstruktor // coy constructor : _ (0) coy (l._); ublic: MyList.c Aufruf eines Coy-Konstruktors mit Deklaration List (List l); müsste zuerst den Coy-Konstruktor aufrufen (Initialisierung des formalen Arguments!); unendliche Rekursion! List (const List& l); rivate: // PRE: *this is emty // POST: list starting at from was coied to *this void coy (const Node* from); Coy-Konstruktor o Falls kein Coy-Konstruktor deklariert ist, so wird er automatisch erzeugt (und initialisiert mitgliedsweise) Das ist für unsere Klasse List genau nicht das, was wir wollen (es wird nur der Zeiger _ koiert, nicht jedoch die dahinterliegende Liste wir erhalten Alias-Semantik)! Eine Klasse für Listen: Die (rivate) Coy-Funktion // rivate coy method // coy consructor void List::coy (const Node* from) : _ (0) coy (l._); if (from!= 0) // coy first element to _ = new Node (from->get_key()); Node* = from->get_next(); Node* q = _; *this. // coy remaining elements while (!= 0) q->set_next (new Node (->get_key())); q = q->get_next(); Eine Klasse für Listen: Die (rivate) Coy-Funktion Eine Klasse für Listen: Die (rivate) Coy-Funktion // rivate coy method // coy constructor void List::coy (const Node* from) : _ (0) coy (l._); if (from!= 0) // coy first element to _ = new Node (from->get_key()); Node* = from->get_next(); Node* q = _; *this. // coy remaining elements while (!= 0) q->set_next (new Node (->get_key())); q = q->get_next(); from // rivate coy method // coy constructor void List::coy (const Node* from) : _ (0) coy (l._); if (from!= 0) // coy first element to _ = new Node (from->get_key()); Node* = from->get_next(); Node* q = _; *this. // coy remaining elements while (!= 0) q->set_next (new Node (->get_key())); q = q->get_next(); from 9

10 // Eine Klasse für Listen: Die (rivate) Coy-Funktion Eine Klasse für Listen: Die (rivate) Coy-Funktion // rivate coy method // coy constructor void List::coy (const Node* from) : _ (0) coy (l._); if (from!= 0) // coy first element to _ = new Node (from->get_key()); Node* = from->get_next(); q Node* q = _; *this. // coy remaining elements while (!= 0) q->set_next (new Node (->get_key())); q = q->get_next(); from // rivate coy method // coy constructor void List::coy (const Node* from) : _ (0) coy (l._); if (from!= 0) // coy first element to _ = new Node (from->get_key()); Node* = from->get_next(); q Node* q = _; *this. // coy remaining elements while (!= 0) q->set_next (new Node (->get_key())); q = q->get_next(); from Eine Klasse für Listen: Die (rivate) Coy-Funktion Eine Klasse für Listen: Die (rivate) Coy-Funktion // rivate coy method // coy constructor void List::coy (const Node* from) : _ (0) coy (l._); if (from!= 0) // coy first element to _ = new Node (from->get_key()); Node* = from->get_next(); Node* q = _; *this. // coy remaining elements q while (!= 0) q->set_next (new Node (->get_key())); q = q->get_next(); from // rivate coy method // coy constructor void List::coy (const Node* from) : _ (0) coy (l._); if (from!= 0) // coy first element to _ = new Node (from->get_key()); Node* = from->get_next(); Node* q = _; *this. // coy remaining elements q while (!= 0) q->set_next (new Node (->get_key())); q = q->get_next(); und so weiter... from Eine Klasse für Listen: Echtes Koieren List l; l.ush_front (); l.ush_front (); l.ush_front (); std::cout << l << std::endl; // Aufruf unseres Coy-Konstruktors List l = l; std::cout << l << std::endl; // l.ush_back (); l.ush_back (); std::cout << l << std::endl; // std::cout << l << std::endl; // Zuweisungsoerator o Überladung von oerator= als Mitglieds-Funktion o ähnlich wie Coy-Konstruktor ohne Initialisierer, aber zusätzlich o o List l; l = l; Freigabe des Seichers für den alten Wert Prüfen auf Selbstzuweisungen (l = l), die keinen Effekt haben sollten 0

11 // Zuweisungsoerator List& List::oerator= (const List& l) if (_!= l._) Prüfen auf Selbstzuweisungen coy (l._); return *this; Zuweisungsoerator List& List::oerator= (const List& l) if (_!= l._) Freigabe des Seichers für den alten Wert coy (l._); return *this; Zuweisungsoerator List& List::oerator= (const List& l) if (_!= l._) coy (l._); Das eigentliche Koieren return *this; Zuweisungsoerator List& List::oerator= (const List& l) if (_!= l._) coy (l._); return *this; Konvention: Zuweisungsoerator gibt den neuen Wert als L-Wert zurück. Zuweisungsoerator o Falls kein Zuweisungsoerator deklariert ist, so wird er automatisch erzeugt (und weist mitgliedsweise zu) Das ist für unsere Klasse List wiederum nicht das, was wir wollen (es wird nur der Zeiger _ koiert, nicht jedoch die dahinterliegende Liste wir erhalten Alias-Semantik)! Zuweisungsoerator std::cout << l << std::endl; // std::cout << l << std::endl; // List l; l = l; Aufruf unseres Zuweisungsoerators std::cout << l << std::endl; //

12 // n Problem: Quelltext enthält jede Menge new s, aber keine delete s, das führt zu Seicherlecks n Die delete s sollen assieren, wenn wir die Liste nicht mehr brauchen. void List::ush_front (int key) _ = new Node (key, _); n Problem: Quelltext enthält jede Menge new s, aber keine delete s, das führt zu Seicherlecks n Die delete s sollen assieren, wenn wir die Liste nicht mehr brauchen... n Nämlich genau dann, wenn ihre automatische Seicherdauer endet! n Nämlich genau dann, wenn ihre automatische Seicherdauer endet! int main() List l; l.ush_front (); l.ush_front (); l.ush_front (); std::cout << l << std::endl; // return 0; Ziel genau wie bei fundamentalen Tyen: Ende des Gültigkeitsbereichs, der Seicher wird wieder freigegeben. n Der ist eine sezielle Mitgliedsfunktion, die automatisch aufgerufen wird, wenn die Seicherdauer eines Klassenobjekts endet. n Wird kein deklariert, so wird er automatisch erzeugt und ruft die en für die Datenmitglieder auf (hier: Zeiger _, kein Effekt) : Name wie die Klasse, mit ~ davor, und stets ohne Argumente gibt ihren Seicher frei. while (!= 0) delete _; _ = ;

13 // gibt ihren Seicher frei. while (!= 0) delete _; _ = ; gibt ihren Seicher frei. while (!= 0) delete _; _ = ; gibt ihren Seicher frei. while (!= 0) delete _; _ = ; gibt ihren Seicher frei. while (!= 0) delete _; _ = ; gibt ihren Seicher frei. while (!= 0) delete _; _ = ; gibt ihren Seicher frei. while (!= 0) delete _; _ = ;

14 // Dynamischer Datenty gibt ihren Seicher frei. while (!= 0) delete _; _ = ; o Ty, der dynamischen Seicher verwaltet (z.b. unsere Klasse für Listen) o andere tyische Anwendungen: o o o Stael Bäume Grahen Dynamischer Datenty o sollte immer mindestens o Konstruktoren o o Coy-Konstruktor o Zuweisungsoerator haben. n Zur Erinnerung: damit haben wir Listen motiviert! n Gewünschte Funktionalität: // POST: the first occurrence of key was removed from *this // if *this does not contain key, nothing haened void remove (int key); if (_!= 0) if (->get_key() == key) _ = _->get_next(); delete ; else while (->get_next()!= 0) Node* q = ->get_next(); if (q->get_key() == key) ->set_next(q->get_next()); else = q; Fall : erstes Element wird entfernt (key == ). if (_!= 0) if (->get_key() == key) _ = _->get_next(); delete ; else while (->get_next()!= 0) Node* q = ->get_next(); if (q->get_key() == key) ->set_next(q->get_next()); else = q; Fall : erstes Element wird entfernt (key == ). 4

15 // if (_!= 0) if (->get_key() == key) _ = _->get_next(); delete ; else while (->get_next()!= 0) Node* q = ->get_next(); if (q->get_key() == key) ->set_next(q->get_next()); else = q; Fall : erstes Element wird entfernt (key == ). if (_!= 0) if (->get_key() == key) _ = _->get_next(); delete ; else while (->get_next()!= 0) Node* q = ->get_next(); if (q->get_key() == key) ->set_next(q->get_next()); else = q; Fall : anderes Element wird entfernt (key == ). if (_!= 0) if (->get_key() == key) _ = _->get_next(); delete ; else while (->get_next()!= 0) Node* q = ->get_next(); if (q->get_key() == key) ->set_next(q->get_next()); else = q; Fall : anderes Element wird entfernt (key == ). q if (_!= 0) if (->get_key() == key) _ = _->get_next(); delete ; else while (->get_next()!= 0) Node* q = ->get_next(); if (q->get_key() == key) ->set_next(q->get_next()); else = q; Fall : anderes Element wird entfernt (key == ). q if (_!= 0) if (->get_key() == key) _ = _->get_next(); delete ; else while (->get_next()!= 0) Node* q = ->get_next(); if (q->get_key() == key) ->set_next(q->get_next()); else = q; Fall : anderes Element wird entfernt (key == ). q Fall : anderes Element wird entfernt (key == ). if (_!= 0) if (->get_key() == key) _ = _->get_next(); delete ; else while (->get_next()!= 0) Node* q = ->get_next(); if (q->get_key() == key) ->set_next(q->get_next()); q else = q; Fertig!