Standardna biblioteka C++

7/25/2019 Standardna biblioteka C++

1/42

Objektno orijentisano

programiranje 1

Standardna biblioteka


2/42

29.11.2011.Standardna biblioteka2

Standardna biblioteka ablona

Standard jezika C++ definie biblioteku ablona generikih funkcija i generikih klasa

Biblioteka se zove Standard Template Library (STL) Svrha je efikasno ostvarenje esto korienih

struktura podataka postupaka

koji ne zavise od tipova od kojih se struktura sastoji koji se obrauju u postupcima

Svi identifikatori u STL-u su u prostoru imena std


3/42


Grupe ablona

Uslune funkcije i klase relacioni operatori, funkcijske klase

Jednostavne strukture podataka par, kompleksan broj

Zbirke podataka i iteratori vektor, red, lista, stek, mapa, skup, tekst, niz bitova

Algoritmi pretraivanje, ureivanje (sort), spajanje (merge)


4/42


abloni relacionih operatora

Postoji 6 relacionih operatora: == != < > = 4 od 6 se mogu izraziti pomou 2: == i < (i logikih)

STL definie 4 izvedena operatora na osnovu 2

kao globalne generike funkcije Programeri treba samo da preklope == i =


5/42


Primer ablona relacionih operatora

Pravougaonici se porede na osnovu povrinaclass Pravoug {

float a,b;

public:

Pravoug(float str_a=1, float str_b=1){a=str_a; b=str_b;}float P()const{return a*b;}

};

bool operator==(Pravoug x, Prvoug y) {return x.P()==y.P();}

bool operator

}


6/42


Funkcijske klase/strukture

Funkcijska klasa (FK): klasa koja realizuje preklapanje operatorske funkcije operator()

Funkcijska struktura (FS) se realizuje na isti nain

abloni se u jeziku C++ ne mogu parametrizovati funkcijama Parametar ablona moe biti klasa/struktura, a to moe biti FK/FS FK/FS moe biti i generika (ablonska) klasa/struktura U STL-u neke generike klase i funkcije trae FK/FS kao argumente

FK/FS moe definisati korisnik, ali u STL-u postoji niz gotovih FS FS su definisane u zaglavlju postoje unarne i binarne aritmetike, relacione i logike operacije


7/42


Opti oblici funkcijskih struktura

Unarna aritmetika operacijatemplate struct ime{

T operator()(const T&);}

Binarna aritmetika operacijatemplate struct ime{

T operator()(const T&, const T&);}

Unarna logika operacijatemplate struct ime{

bool operator()(const T&);}

Binarna logika ili relaciona operacijatemplate struct ime{

bool operator()(const T&, const T&);}


8/42


Nazivi funkcijskih struktura

Unarna aritmetika operacija: negate

realizuju se pomou unarnog operatora -

Binarne aritmetike operacije: plus, minus, multiplies, divides, modulus realizuju se pomou: +, -, *, /, %

Relacijske operacije: equal_to, not_equal_to, greater, less, greater_equal, less_equal realizuju se pomou: ==, !=, >, =,


9/42


Korienje funkcijskih struktura

Navedene generike FS mogu da se koriste za standardne proste tipove

za klasne tipove je neophodno preklopiti odgovarajue operatore

U navedenim generikim FS operatorska funkcija operator()se neposredno ugrauje u kod

ne gubi se na efikasnosti

esto se kao podrazumevana vrednost argumenta bibliotekih klasa

navodi neka od navedenih bibliotekih funkcijskih klasa


10/42


Primer

Popunjavanje niza primenom operacije na elemente dva postojea niza#include

#include

using namespace std;

template

voidradi(const T a[], const T b[], T c[], int n){

Op op; for(int i =0; i>n; citaj(a,n); citaj(b,n);

radi(a,b,c,n); pisi(c,n);

radi(a,b,c,n); pisi(c,n);

}


11/42


Parovi podataka

Par dva podatka proizvoljnih tipova Definicija u zaglavlju

template struct pair{

A first; B second;

pair():first(A()),second(B()){}

pair(const A&, const B&);

templatepair(const pair&);

}

templatebool operator@@(const pair&, const pair&);

template

pair make_pair(const A&, const B&);


12/42


Korienje parova podataka

Tipovi A i B mogu biti prosti ili klasni, ali ne mogu biti nizovi Neophodno je da postoje konverzije A(C) i B(D) operator@@ moe biti jedan od 6 relacionih: ==, !=, =

(a,b)==(c,d) ako: a==c && b==d (a,b)


13/42


Kompleksni brojevi

Za rad sa kompleksnim brojevima - generika klasa u biblioteci template class complex;

Potpune specijalizacije ablona za: float, double, long double Klasa podrava sve operacije kao sa bilo kojim numerikim tipom:

aritmetike: +, -, *, /, =, +=, -=, *=, /= i relacione: == i !=

Konstruktor: complex(const T& re=T(), const T& im=T()); Metode: T real()const; T imag()const; F-je: T real(const complex& z); T imag(const complex& z);

T abs(const complex& z); T arg(const complex& z);

T norm(const complex& z); //kvadrat potega

complex polar(const T& r, const T& fi);complex conj(const complex& z);

slino za: sqrt, exp, log, log10, sin, cos, tan, sinh, cosh, tanh za: pow(a,b)

ako je a complex, b {int, realan broj, complex} ako je a realno, bje tipa complex


14/42


Zbirke podataka

Zbirke su objekti koji sadre podatke nekog tipa Drugi naziv: kolekcije Zbirke omoguavaju:

dodavanje novih elemenata,

dohvatanje postojeih elemenata izbacivanje nepotrebnih elemenata iz zbirke

Zbirke imaju razliite unutranje strukture koje utiu na: efikasnost (brzinu) pojedinih operacija nad zbirkom:

pristup elementu, dodavanje, izbacivanje

zauzee memorije Primeri:

vektori mali utroak memorije, brz pristup, sporo umetanje i izbacivanje liste vei utroak memorije, spor pristup, brzo umetanje i izbacivanje


15/42


Vrste zbirki

Dve osnovne grupe zbirki sekvencijalneredosled elemenata korisnik odreuje neposredno

asocijativne na redosled elemenata korisnik moe da utie posredno(navoenjem neke strategije ureivanja elemenata)

Klase raznih zbirki imaju slian interfejs, ali su nezavisne nemaju zajednikog pretka

Za zbirke klasnih tipova,

od projektanta klase elemenata zbirke se oekuje da obezbedi: podrazumevani konstruktor, konstruktor kopije, destruktor, operator= za asocijativne zbirke i operator== i operator

=

== !=== !=== !=

++ -- + -

+= -=

++ --++++++

->->->->

[]*i*i*i=*i*i=

I(i) =I(i) =I(i) =I(i) =I(i) =

Proizvoljni2-smerni1-smerniUlazniIzlazni


21/42


Tipovi iteratora

Tipovi iteratora su nezavisni od "vrste" iteratora Pod tipom se podrazumeva jeziki tip (klasa) Vrsta iteratora je odreena samom zbirkom,

a tip iteratora navodi programer kada ga deklarie Postoje sledei tipovi:

iterator direktni za promenljive zbirke

const_iterator direktni za nepromenljive zbirke reverse_iterator obrnuti za promenljive zbirke const_reverse_iterator obrnuti za nepromenljive zbirke


22/42


Osobine tipova iteratora

Direktni: i+1 pokazuje na sledei element u odnosu na tekui

Obrnuti (reverzni): i+1 pokazuje na prethodni element u odnosu na tekui

Konstantni (za nepromenljive zbirke) preko njega se zbirka ne moe menjati ni umetanjem,

ni izbacivanjem, ni menjanjem vrednosti elemenata


23/42


Tipovi zbirki

Vektori (vector) Redovi sa dva kraja (deque) Liste (list) Specijalne zbirke (queue, priority_queue, stack) Preslikavanja (map, multimap) Skupovi (set, multiset) Tekstovi (string) Nizovi bitova (vector, bitset)


24/42


Vektori

Jednodimenzioni nizovi neogranienog kapaciteta Omoguavaju:

efikasan pristup elementima po proizvoljnom redosledu efikasno dodavanje na kraj i izbacivanje sa kraja neefikasno dodavanje i izbacivanje sa poetka i u sredini automatsku promenu kapaciteta

standard ne propisuje inkrement promene kapaciteta

Spadaju u sekvencijalne zbirke Koriste iteratore sa proizvoljnim pristupom


25/42


Klasa vector

Deklaracija se nalazi u zaglavlju template class vector;

Eje tip elemenata vektora Klasa poseduje:

konstruktore podrazumevani (stvara prazan vektor) konstruktor kopijevector(unsignedvel, const E& x=E());

template vector(It prvi,It posl);kopira elemente neke zbirke iz intervala [prvi, posl)

destruktor operator=

metode (veliki broj)


26/42


Metode klase vector (1)

voidassign(unsignedn, const E& x=E());

template voidassign (It prvi, It posl);

unsignedsize()const;

unsignedmax_size()const;bool empty()const;

voidresize(unsignedvel, const E& x=E());

unsignedcapacity()const;

voidreserve(unsignedn);


27/42


Primer

#include

#include


voidmain(){ vector v(1000);

cout


28/42



iterator begin();

const_iterator begin()const;

iterator end();

const_iterator end()const;reverse_iterator rbegin();

const_reverse_iterator rbegin()const;

reverse_iterator rend();

const_reverse_iterator rend()const;


29/42


Primer

#include

#include

usage namespace std;

vector v(10);

typedef vector::iterator Vit;

typedef vector::reverse_iterator Vrit;for(Vit i=v.begin(); i!=v.end(); cin>>*i++);

for(Vrit i=v.rbegin(); i!=v.rend(); cout


30/42



E& operator[](unsignedind);

const E& operator[](unsignedind)const;

E& at(unsignedind); //0


31/42



iterator insert(iterator poz, const E& x=E());

voidinsert(iterator poz, unsignedn,

const E& x=E());

template voidinsert(iterator poz,

It prvi, It posl);

iterator erase(iterator poz);

iterator erase(iterator prvi, iterator posl);

voidclear();voidswap(vector & v);


32/42


Globalna funkcija sa vector arg

Leksikografsko poreenje 2 vektora:bool operator@@(const vector&v1, const vector&v2);

// @@ {==,!=,=}

// v1==v2 ako imaju jednak broj elemenata// i ako su odgovarajui elementi e1==e2

// v1


33/42


Primer

#include

#include


voidmain(){

vector v; int k;

coutk, k!=9999){

if(v.size()==v.capacity()) v.reserve(v.size()+10);

// bez eksplicitne rezervacije dodaje se 1/2 kapac.

v.push_back(k);

}

v.reserve(v.size()); //ne mora imati efekat

int s=0; for(unsignedi=0; i


34/42


Redovi sa dva kraja

Dinamiki nizovi koji pored mogunosti vektora omoguavaju i efikasno dodavanje elementa na i uklanjanje sa poetka niza

Definisani su u biblioteci template class deque;

Naziv potie od double-ended queue Spadaju u sekvencijalne zbirke, koriste iteratore sa proizvoljnim pristupom U odnosu na ablon vector, ne postoje samo metode:

capacity() i reserve() Postoje metode:

void push_front(const E& x);

void pop_front();

Pogodna struktura za realizaciju FIFO bafera


35/42


Liste

Omoguavaju efikasno umetanje i izbacivanje elemenatai u unutranjosti zbirke

Efikasan sekvencijalni pristup

Neefikasan pristup po proizvoljnom redosledu U zaglavlju :template class list;

Spadaju u sekvencijalne zbirke i koriste dvosmerne iteratore

Iste funkcije kao za deque, sa izuzetkom operator[]() i at()


36/42


Metode klase list

voidsplice(iterator poz, list& lst);

voidsplice(iterator poz, list& lst, iterator i);

voidsplice(iterator poz, list& lst,iterator prvi, iterator posl);

voidremove(const E& x);

templatevoidremove_if(U u);

voidunique();

template voidunique(U u);

voidmerge(list& lst);

template voidmerge(list& lst, U u);

void sort();

template voidsort(U u);

voidreverse();


37/42


Red, prioritetni red i stek

Red, prioritetni red i stek su specijalne zbirke kod reda (queue) se podaci dodaju na kraj, a uzimaju sa poetka

kod prioritetnog reda (priority_queue) podaci se uzimajupo opadajuem prioritetu

kod steka (stack) se podaci dodaju na kraj (vrh) i uzimaju sa kraja Specijalne zbirke koriste ranije opisane zbirke U zaglavljima , odnosno :

template class queue;

template

class priority_queue;

template class stack;


38/42


Preslikavanja

Elementi zbirki preslikavanja su parovi vrednosti (klju, podatak) Elementi su ureeni po vrednosti kljua

to omoguava brzo pronalaenje podatka na osnovu kljua

Preslikavanja spadaju u asocijativne zbirke

Preslikavanja koriste dvosmerne iteratore Preslikavanje kljua u podatak moe da bude:

jednoznano (jedinstvena vrednost kljua) zbirka map vieznano (vie podataka u zbirci za jednu vrednost kljua) multimap

U zaglavlju :template class map;

template class multimap;


39/42


Skupovi

Brzo pronalaenje elemenata na osnovu njihovih vrednosti Preslikavanja koja kljueve preslikavaju u sebe

(elementi sadre samo klju, odnosno kljuje i podatak) Skupovi su ureeni elementi su ureeni po vrednostima Spadaju u asocijativne zbirke i koriste dvosmerne iteratore Slino preslikavanjima, skupovi mogu biti:

bez ponavljanja elemenata set sa moguim duplikatima elemenata multiset

U zaglavlu :template class set;

template class multiset;


40/42


Tekstovi (stringovi)

Tekstovi se sastoje od niza znakova nekog tipa Za rad sa tekstovima promenljive duine ablon basic_string Klase u zaglavlju :

obratiti panju da su i razliite biblioteke

template class basic_string; Omoguava generisanje klasa za razne tipove znakova

(npr. za 8-bitne ASCII znake, za 16-bitne UNICODE znake) Vrlo esto se koriste char znaci u tekstovima, pa je definisan tip:

typedef basic_string string; //generisana klasa

Postoje sve metode klase vector izuzev push_back() i pop_back() Mnogo dodatnih metoda i operatora za rad sa tekstovima

assign(=), append(+=), +, , rel.ops., getline, compare,substr, copy, insert, replace, erase, find


41/42


Nizovi bitova

Dve varijante: (1) vector i (2) bitset (1) specijalizacija ablona vector za elemente tipabool

dinamiki nizovi promenljivih duina sa efikasnim skladitenjem bitova bitovima se pristupa kao i bilo kojim drugim elementima vektora

primer:vector v(20);for(unsignedi=0; i>v[i++]);

for(vector::iterator i=v.begin(); i!=v.end(); cout,


42/42


Algoritmi

STL podrava sledee kategorije algoritama: algoritmi nad pojedinanim podacima (min, max, swap)

obrada pojedinanih elemenata zbirki (for_each, fill, generate,...)

pretraivanje zbirki (find, min/max_element, count, search,...)

obrade zbirki: kopiranje (copy, copy_backward) zamena (replace, replace_if,...) uklanjanje (remove, remove_if, remove_copy,..., unique,...)

obrtanje (reverse, reverse_copy) poreenje (equal, lexicographical_compare) permutacije (next_permutation, prev_permutation)

obrade ureenih sekvencijalnih zbirki (sort, merge, binary_search)

Documents

Standardna biblioteka C++