Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп

Б.5.6. Кучи

 Куча — это структура данных, в вершине которой находится элемент с наибольшим значением. Алгоритмы над кучами позволяют программистам работать с последовательностями произвольного доступа.

Куча позволяет быстро добавлять элементы и обеспечивает быстрый доступ к элементу с наибольшим значением. В основном кучи используются при реализации очередей с приоритетами.

Б.5.7. Перестановки

Перестановки используются для генерирования комбинаций элементов последовательности. Например, перестановками последовательности abc являются последовательности abc, acb, bac, bca, cab и cba.

Если последовательность [b:e] уже содержит последнюю перестановку (в данном примере это перестановка cba), то алгоритм next_permutation возвращает значение x, равное false; в таком случае алгоритм создает первую перестановку (в данном примере это перестановка abc). Если последовательность [b:e] уже содержит первую перестановку (в данном примере это перестановка abc), то алгоритм prev_permutation возвращает значение x, равное false; в таком случае алгоритм создает последнюю перестановку (в данном примере это перестановка cba).

Б.5.8. Функции min и max

Сравнение значений полезно во многих случаях.

Б.6. Утилиты библиотеки STL

В стандартной библиотеке есть несколько инструментов для облегчения использования стандартных библиотечных алгоритмов.

Б.6.1. Вставки

Запись результатов в контейнер с помощью итератора подразумевает, что элементы, на которые указывает итератор, можно перезаписать. Это открывает возможность для переполнения и последующего повреждения памяти. Рассмотрим следующий пример:

void f(vector<int>& vi)

{

  fill_n(vi.begin(),200,7); // присваиваем 7 элементам

                              // vi[0]..[199]

}

Если вектор vi содержит меньше 200 элементов, то возникает опасность. В заголовке <iterator> стандартная библиотека предусматривает три итератора, позволяющих решить эту проблему с помощью добавления (вставки) элементов в контейнер, а не перезаписи его старых элементов. Для генерирования этих трех итераторов вставки используются три функции.

Для правильной работы алгоритма inserter(c,p) необходимо, чтобы итератор p был корректным итератором для контейнера c. Естественно, каждый раз при записи очередного элемента с помощью итератора вставки контейнер увеличивается на один элемент. При записи алгоритм вставки добавляет новый элемент в последовательность с помощью функции push_back(x), c.push_front() или insert(), а не перезаписывает существующий элемент. Рассмотрим следующий пример:

void g(vector<int>& vi)

{

  fill_n(back_inserter(vi),200,7); // добавляет 200 семерок

                                   // в конец vi

}

Б.6.2. Объекты-функции

Многие стандартные алгоритмы принимают в качестве аргументов объекты-функции (или функции), чтобы уточнить способ решения задачи. Обычно эти функции используются в качестве критериев сравнения, предикатов (функций, возвращающих значения типа bool) и арифметических операций. Несколько самых общих объектов-функций описано в заголовке <functional> стандартной библиотеки.

Рассмотрим следующий пример:

vector<int> v;

// ...

sort(v.begin(),v.end(),greater<int>()); // сортировка v в убывающем

                                        // порядке

Обратите внимание на то, что предикаты logical_and и logical_or всегда вычисляют оба свои аргумента (в то время как операторы && и || — нет).

Б.6.3. Класс pair

В заголовке <utility> стандартная библиотека содержит несколько вспомогательных компонентов, включая класс pair.

template <class T1,class T2>

  struct pair {

    typedef T1 first_type;

    typedef T2 second_type;

    T1 first;

    T2 second;

    pair();      // конструктор по умолчанию

    pair(const T1& x,const T2& y);

                 // копирующие операции:

    template<class U,class V> pair(const pair<U,V>& p);

};

template <class T1, class T2>

  pair<T1,T2> make_pair(T1 x, T2 y) { return pair<T1,T2>(x,y); }

Функция make_pair() упрощает использование пар. Например, рассмотрим схему функции, возвращающей значение и индикатор ошибки.

pair<double,error_indicator> my_fct(double d)

{

  errno = 0; // очищаем индикатор ошибок в стиле языка C

             // выполняем много вычислений, связанных с переменной d,

             // и вычисляем x

  error_indicator ee = errno;

  errno = 0; // очищаем индикатор ошибок в стиле языка C

  return make_pair(x,ee);

}

Этот пример является полезной идиомой. Его можно использовать следующим образом:

pair<int,error_indicator> res = my_fct(123.456);

if (res.second==0) {

  // используем res.first

}

else {

  // Ой: ошибка

}

Б.7. Потоки ввода-вывода

Библиотека потоков ввода-вывода содержит средства форматированного и неформатированного буферизованного ввода-вывода текста и числовых значений.

Определения потоков ввода-вывода находятся в заголовках <istream>, <ostream> и т.п. (см. раздел Б.1.1).

Объект класса ostream преобразовывает объекты, имеющие тип, в поток символов (байтов).

Объект класса istream преобразовывает поток символов (байтов) в объекты, имеющие тип.

Объект класса iostream — это поток, который может действовать и как объект класса istream, и как объект класса ostream. Буфера, изображенные на диаграмме, являются потоковыми буферами (streambuf). Если читателям потребуется перейти от потоков класса iostream к новым видам устройств, файлов или памяти, они смогут найти их описание в профессиональных учебниках.

Существуют три стандартных потока.

Б.7.1. Иерархия потоков ввода-вывода

Поток istream можно связать с устройством ввода (например, клавиатурой), файлом или объектом класса string. Аналогично поток ostream можно связать с устройством вывода (например, текстовым окном), файлом или объектом класса string. Потоки ввода-вывода образуют иерархию классов.

Поток можно открыть либо с помощью конструктора, либо вызова функции open().

Для файловых потоков имя файлов представляет собой строку в стиле языка С.

Открыть файл можно в одном из режимов, приведенных