Эффективное использование STL - Скотт Мейерс

Например, для перемещения всех объектов Widget с рангом 2 и более в начало вектора widgets определяется функция идентификации:

bool hasAcceptableQualty(const Widgets w) {

 // Вернуть результат проверки того, имеет ли объект w ранг больше 2

}

Затем эта функция передается при вызове partition:

vector<Widget>::iterator goodEnd = // Переместить все объекты Widget,

 partition(widgets.begin(),        // удовлетворяющие условию

 widgets.end(),                    // hasAcceptableQuality, в начало

 hasAcceptableQuality);            // widgets и вернуть итератор

                                   // для первого объекта,

                                   // не удовлетворяющего условию

После вызова интервал от widgets.begin() до goodEnd содержит все объекты Widget с рангом 1 и 2, а интервал от goodEnd до widgets.end() содержит все объекты Widget с большими значениями ранга. Если бы в процессе деления потребовалось сохранить относительные позиции объектов Widget с эквивалентными рангами, вместо алгоритма partition следовало бы использовать stable_partition.

Алгоритмы sort, stable_sort, partial_sort и nth_element работают с итераторами произвольного доступа, поэтому они применимы только к контейнерам vector, string, deque и array. Сортировка элементов в стандартных ассоциативных контейнерах бессмысленна, поскольку эти контейнеры автоматически хранятся в отсортированном состоянии благодаря собственным функциям сравнения. Единственным контейнером, к которому хотелось бы применить алгоритмы sort, stable_sort, partial_sort и nth_element, является контейнер list — к сожалению, это невозможно, но контейнер list отчасти компенсирует этот недостаток функцией sort (интересная подробность: list::sort выполняет стабильную сортировку). Таким образом, полноценная сортировка list возможна, но алгоритмы partial_sort и nth_element приходится имитировать. В одном из таких обходных решений элементы копируются в контейнер с итераторами произвольного доступа, после чего нужный алгоритм применяется к этому контейнеру. Другое обходное решение заключается в создании контейнера, содержащего list::iterator, применении алгоритма к этому контейнеру и последующему обращению к элементам списка через итераторы. Третье решение основано на использовании информации упорядоченного контейнера итераторов для итеративной врезки (splice) элементов list в нужной позиции. Как видите, выбор достаточно широк.

Алгоритмы partition и stable_partition отличаются от sort, stable_sort, partial_sort и nth_element тем, что они работают только с двусторонними итераторами. Таким образом, алгоритмы partition и stable_partition могут использоваться с любыми стандартными последовательными контейнерами.

Подведем краткий итог возможностей и средств сортировки.

• Полная сортировка в контейнерах vector, string, deque и array: алгоритмы sort и stable_sort.

• Выделение n начальных элементов в контейнерах vector, string, deque и array: алгоритм partial_sort.

• Идентификация n начальных элементов или элемента, находящегося в позиции n, в контейнерах vector, string, deque и array: алгоритм nth_element.

• Разделение элементов стандартного последовательного контейнера на удовлетворяющие и не удовлетворяющие некоторому критерию: алгоритмы partition и stable_partition.

• Контейнер list: алгоритмы partition и stable_partition; вместо sort и stable_sort может использоваться list::sort. Алгоритмы partial_sort или nth_element приходится имитировать. Существует несколько вариантов их реализации, некоторые из которых были представлены выше.

Чтобы данные постоянно находились в отсортированном состоянии, сохраните их в стандартном ассоциативном контейнере. Стоит также рассмотреть возможность использования стандартного контейнера priority_queue, данные которого тоже хранятся в отсортированном виде (контейнер priority_queue традиционно считается частью STL, но, как упоминалось в предисловии, в моем определении «контейнер STL» должен поддерживать итераторы, тогда как контейнер priority_queue их не поддерживает).

«А что можно сказать о быстродействии?» — спросите вы. Хороший вопрос. В общем случае время работы алгоритма зависит от объема выполняемой работы, а алгоритмам стабильной сортировки приходится выполнять больше работы, чем алгоритмам, игнорирующим фактор стабильности. В следующем списке алгоритмы, описанные в данном совете, упорядочены по возрастанию затрачиваемых ресурсов (времени и памяти):

1. partition;

2. stable_partition;

3. nth_element;

4. partial_sort;

5. sort;

6. stable_sort.

При выборе алгоритма сортировки я рекомендую руководствоваться целью, а не соображениями быстродействия. Если выбранный алгоритм ограничивается строго необходимыми функциями и не выполняет лишней работы (например, partition вместо полной сортировки алгоритмом sort), то программа будет не только четко выражать свое предназначение, но и наиболее эффективно решать поставленную задачу средствами STL.

Совет 32. Сопровождайте вызовы remove-подобных алгоритмов вызовом erase

Начнем с краткого обзора remove, поскольку этот алгоритм вызывает больше всего недоразумений в STL. Прежде всего необходимо рассеять все сомнения относительно того, что делает алгоритм remove, а также почему и как он это делает.

Объявление remove выглядит следующим образом:

template<class ForwardIterator, class T>

ForwardIterator remove(ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& value);

Как и все алгоритмы, remove получает пару итераторов, определяющих интервал элементов, с которыми выполняется операция. Контейнер при вызове не передается, потому remove не знает, в каком контейнере находятся искомые элементы. Более того, remove не может самостоятельно определить этот контейнер, поскольку не существует способа перехода от итератора к контейнеру, соответствующему ему.

Попробуем разобраться, как происходит удаление элементов из контейнера. Существует только один способ — вызов соответствующей функции контейнера, почти всегда некоторой разновидности erase (контейнер list содержит пару функций удаления элементов, имена которых не содержат erase). Поскольку удаление элемента из контейнера может производиться только вызовом функции данного контейнера, а алгоритм remove не может определить, с каким контейнером он работает, значит, алгоритм remove не может удалять элементы из контейнера. Этим объясняется тот удивительный факт, что вызов remove не изменяет количества элементов в контейнере:

vector<int> v;             // Создать vector<int> и заполнить его

v.reserve(10);             // числами 1-10 (вызов reserve описан

for (int i=1; i<=10; ++i){ // в совете 14)

 v.push_back(i);

};

cout << v.size();               // Выводится число 10

v[3]=v[5]=v[9]=99;              // Присвоить 3 элементам значение 99

remove(v.begin(), v.end(), 99); // Удалить все элементы со значением 99

cout << v.size();               // Все равно выводится 10!

Чтобы понять смысл происходящего, необходимо запомнить следующее: Алгоритм remove «по настоящему» ничего не удаляет, потому что не может. На всякий случай повторю: …потому что не может!

Алгоритм remove не знает, из какого контейнера он должен удалять элементы, а без этого он не может вызвать функцию «настоящего» удаления.

Итак, теперь вы знаете, чего алгоритм remove сделать не может и по каким причинам. Остается понять, что же он все-таки делает.

В общих чертах remove перемещает элементы в заданном интервале до тех пор, пока все «оставшиеся» элементы не окажутся в начале интервала (с сохранением их относительного порядка). Алгоритм возвращает итератор, указывающий на позицию за последним «оставшимся» элементом. Таким образом, возвращаемое значение можно интерпретировать как новый «логический конец» интервала.

В рассмотренном выше примере вектор v перед вызовом remove выглядел следующим образом:

Предположим, возвращаемое значение remove сохраняется в новом итераторе с именем newEnd:

vector<int>::iterator newEnd(remove(v.begin(), v.end(), 99));

После вызова вектор v принимает следующий вид:

Вопросительными знаками отмечены значения элементов, «концептуально» удаленных из v, но продолжающих благополучно существовать.