【C++】适配器· 优先级队列 仿函数 反向迭代器

目录

  • 适配器:
  • 适配器的应用:
    • 1. 优先级队列:
      • 仿函数:
        • 更深入的了解仿函数:
        • 一个关于不容易被注意的知识点:
    • 2. 反向迭代器:list && vector:

适配器:

我们先来谈来一下容器适配器的概念:

适配器是一种设计模式(设计模式是一套被反复使用的、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结),该种模式是将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口。

在这里插入图片描述

适配器的应用:

1. 优先级队列:

仿函数我们暂时不提。
优先级队列其实就是我们的常说的堆。

那我们直接按照堆的方式进行创建一个优先级队列的类即可。
可以参考堆的博客

另外由于我们是采取适配器模式,于是可以直接在模版列表多加一个vector<T>的缺省,
可以理解为对已有的容器进行封装形成我们需要的容器。

注意:我们此时的代码实现的是大堆

	template<class T, class Container = vector<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		priority_queue()
		{}

		template<class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator end)
			:con(first, end)
		{
			for (int i = (con.size() - 2) / 2; i >= 0; i--)
			{
				adjust_down(i);
			}
		}

		void adjust_up(int child)
		{
			while (child > 0)
			{
				int parent = (child - 1) / 2;
				if (con[parent] < con[child])
				{
					swap(con[parent], con[child]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

		void push(const T& val)
		{
			con.push_back(val);
			adjust_up(con.size() - 1);
		}

		void adjust_down(int parent)
		{
			int child = parent * 2 + 1;
			while (child < con.size())
			{
				if (child + 1 < con.size() && con[child]< con[child + 1])
				{
					child++;
				}
				if (con[parent]< con[child])
				{
					swap(con[parent], con[child]);
				}
				parent = child;
				child = child * 2 + 1;
			}
		}

		void pop()
		{
			swap(con[0], con[con.size() - 1]);
			con.pop_back();
			adjust_down(0);
		}

		const T& top()
		{
			return con[0];
		}

		size_t size()
		{
			return con.size();
		}

		bool empty()
		{
			return con.size() == 0;
		}
	private:
		Container con;
	};

在另外说一下,对于迭代器区间构造我们选择使用向上调整算法,这是因为向上调整算法建堆是要优于向下建堆的
在这里插入图片描述

仿函数:

但是我们在这里还有一个问题,每次我们想改变大堆或者小堆时,都要进行对代码的修改,再C语言中我们可以使用函数指针来解决,qsort就是一个很好的例子。
在这里插入图片描述
使用函数指针进行升序还是降序的选择,我们的C++当然也可以选择这样做,但是C++并不喜欢指针,于是应时而生一个仿函数

什么是仿函数?
在这里插入图片描述
通过上图我们就可以得出一个结论:
当类中重载()操作符时即可称之为仿函数。

那我们现在就可以使用仿函数随心所欲的更改大堆还是小堆了

	template<class T>
	struct Less
	{
		bool operator()(const T& a, const T& b)
		{
			return a < b;
		}
	};
	template<class T>
	struct Greater
	{
		bool operator()(const T& a, const T& b)
		{
			return a > b;
		}
	};
	template<class T, class Container = vector<T>, class Compare = Less<T>>
	class priority_queue
	{
	public:
		priority_queue()
		{}

		template<class InputIterator>
		priority_queue(InputIterator first, InputIterator end)
			:con(first, end)
		{
			for (int i = (con.size() - 2) / 2; i >= 0; i--)
			{
				adjust_down(i);
			}
		}

		void adjust_up(int child)
		{
			
			while (child > 0)
			{
				Compare com;
				int parent = (child - 1) / 2;
				if (com(con[parent], con[child]))
				{
					swap(con[parent], con[child]);
					child = parent;
					parent = (child - 1) / 2;
				}
				else
				{
					break;
				}
			}
		}

		void push(const T& val)
		{
			con.push_back(val);
			adjust_up(con.size() - 1);
		}

		void adjust_down(int parent)
		{
			int child = parent * 2 + 1;
			Compare com;
			while (child < con.size())
			{
				if (child + 1 < con.size() && com(con[child], con[child + 1]))
				{
					child++;
				}
				if (com(con[parent], con[child]))
				{
					swap(con[parent], con[child]);
				}
				parent = child;
				child = child * 2 + 1;
			}
		}

		void pop()
		{
			swap(con[0], con[con.size() - 1]);
			con.pop_back();
			adjust_down(0);
		}

		const T& top()
		{
			return con[0];
		}

		size_t size()
		{
			return con.size();
		}

		bool empty()
		{
			return con.size() == 0;
		}
	private:
		Container con;
	};

到这也就实现了与库中类似的优先级队列。

库中less实现的是小堆greater是大堆,我们这的实现与库中保持一致。

更深入的了解仿函数:

我们已经掌握了仿函数的初阶用法

假设我们现在有一个Date类

class Date
{
public:
	Date(int year = 1900, int month = 1, int day = 1)
		: _year(year)
		, _month(month)
		, _day(day)
	{}
	bool operator<(const Date& d)const
	{
		return (_year < d._year) ||
			(_year == d._year && _month < d._month) ||
			(_year == d._year && _month == d._month && _day < d._day);
	}
	bool operator>(const Date& d)const
	{
		return (_year > d._year) ||
			(_year == d._year && _month > d._month) ||
			(_year == d._year && _month == d._month && _day > d._day);
	}
	friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const Date& d)
	{
		_cout << d._year << "-" << d._month << "-" << d._day;
		return _cout;
	}
private:
	int _year;
	int _month;
	int _day;
};

我们使用优先级队列对3个日期对象进行排序:

int main()
{
	cyc::priority_queue<Date> pq;
	Date d1(2000, 2, 20);
	pq.push(d1);
	pq.push(Date(2000, 2, 21));
	pq.push({2000, 2, 22});
	
	while (!pq.empty())
	{
		cout << pq.top() << endl;
		pq.pop();
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

我们在这里使用了3中传参方式,有名对象,匿名对象,初始化列表传参。


一个关于不容易被注意的知识点:

匿名对象其实是具有const属性哦!

class A
{
private:
	int a;
	int b;
};

int main()
{
	const A& ref = A();
	//匿名对象是const对象。
	return 0;
}

不加const会报错。

但是我们const自定义类型对象也可以调用非const成员函数

class A
{
public:
	void print()
	{}
private:
	int a;
	int b;
};

int main()
{
	const A& ref = A();
	//匿名对象是const对象。
	A().print();
	return 0;
}

这是经常不被注意的一个点,也算是编译器对于某些场景的特殊处理。


不过到现在这也仅仅是我们已经掌握的知识,如果我们传入的是Date类型的指针呢?
在这里插入图片描述
答案依旧如我们所料,传入指针,那么指针是内置类型,肯定就直接对只怎的大小进行比较,那我们如何解决这个问题?

操作符重载可以吗?
答案是不可以的,不可重载内置类型,故排除此方案。

那么仿函数?
答案是肯定可以的。
如何使用仿函数进行解决?

struct PDateLess
{
	bool operator()(const Date* left, const Date* right)
	{
		return *left < *right;
	}
};

给模版类型时我们给自己实现的仿函数即可!

	cyc::priority_queue<Date*, vector<Date*>, PDateLess> pq;

	Date* pd1 = new Date(2000, 2, 20);
	Date* pd2 = new Date(2000, 2, 21);
	Date* pd3 = new Date(2000, 2, 22);
	pq.push(pd1);
	pq.push(pd2);
	pq.push(pd3);
	while (!pq.empty())
	{
		cout << *pq.top() << endl;
		pq.pop();
	}

所以,我们可以自定义仿函数行为!

到这里不知道有没有细心的小伙伴发现,我们有时候模版给的是类型,有时给的是对象

就像优先级队列与sort库函数。
本质的区别是因为一个是类模版,一个是函数模版!
在这里插入图片描述

2. 反向迭代器:list && vector:

我们在来进阶的看一下适配器,
适配器是将一个容器封装成我们需要的容器

stl库实现反向迭代器的思路是不是在重新写一个反向迭代器类,而是利用普通迭代器封装为反向迭代器!
他们之间是一个上下层的关系!
而const迭代器与普通迭代器是一个平行的关系!

首先如果我们自己利用如上思路进行实现的话。

大概率如下图代码一样,这样写的话,注意我们的重载*的返回值应该怎么写?

template<class Iterator>
struct ReverseIterator
{
	typedef ReverseIterator<Iterator> self;
	Iterator rit;

	ReverseIterator(Iterator it)
	{
		rit(it);
	}

	self& operator++()
	{
		rit--;
		return *this;
	}

	self& operator--()
	{
		rit++;
		return *this;
	}
	//返回值怎么写?
	operator*()
	{
		return *rit;
	}
};

为了解决这一问题我们入
持续更新…

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