Эффективное использование STL - Скотт Мейерс

…

sort(vw.begin(), v.end());

typedef vector<Widget>::iterator VWIter; // Вспомогательные

typedef pair<VWIter, VWIter> VWIterPair; // определения типов

VWIterPar p = equal_range(vw.begin(), vw.end(), w);

if (p.first != p.second) { // Если equal_range возвращает

                           // непустой интервал…

… // Значение найдено, p.first

  // указывает на первый элемент

  // интервала, а p.second -

  // на позицию за последним элементом

} else {

… // Значение не найдено, p.first

  // и p.second указывают на точку

  // вставки искомого значения

}

В этом фрагменте используется только критерий эквивалентности, поэтому он всегда верен.

Другая особенность возвращаемого значения equal_range заключается в том, что расстояние между двумя итераторами равно количеству объектов в интервале, то есть количеству объектов, эквивалентных искомому объекту. В результате equal_range не только выполняет функции find для сортированных интервалов, но и заменяет count. Например, поиск в vw объектов Widget, эквивалентных w, с последующим выводом их количества может выполняться следующим образом:

VWIterPair р = equal_range(vw.begin(), vw.end(), w);

cout << "There are " << distance(p.first, p.second)

 << " elements in vw equivalent to w.";

До настоящего момента предполагалось, что в интервале ищется некоторое значение, но есть ситуации, в которых возникает задача поиска граничной позиции. Предположим, у нас имеется класс Timestamp и вектор объектов Timestamp, отсортированный от «старых» объектов к «новым»:

class Timestamp {…};

bool operator<(const Timestamp& lhs, //Проверяет, предшествует ли

 const Timestamp& rhs);              // объект lhs объекту rhs по времени

vector<Timestamp> vt; // Создать вектор, заполнить данными

…                     // и отсортировать так, чтобы

sort(vt.begin(), vt.end()); // "старые" объекты предшествовали "новым"

Предположим, из vt требуется удалить все объекты, предшествующие некоторому пороговому объекту ageLimit. В данном случае не нужно искать в vt объект Timestamp, эквивалентный ageLimit, поскольку объекта с точно совпадающим значением может и не быть. Вместо этого в vt ищется граничная позиция, то есть первый элемент, не старший ageLimit. Задача решается элементарно, поскольку алгоритм lowebound предоставляет всю необходимую информацию:

Timestamp ageLimit;

…

vt.erase(vt.begin(), lower_bound(vt.begin(), // Удалить из vt все объекты,

 vt.end(),                                   // предшествующие значению

 ageLimit));                                 // ageLimit

Слегка изменим условия задачи. Допустим, требуется удалить все объекты, предшествующие или равные ageLimit. Для этого необходимо найти первый объект после ageLimit. Для решения задачи идеально подходит алгоритм upper_bound:

vt.erase(vt.begin(), upper_bound(vt.begin(), // Удалить из vt все объекты,

 vt.end(),                                   // предшествующие или

 ageLimit));                                 // эквивалентные ageLimit

Алгоритм upper_bound также часто применяется при вставке в сортированные интервалы, когда объекты с эквивалентными значениями должны следовать в контейнере в порядке вставки. Рассмотрим сортированный список объектов Person, в котором объекты сортируются по имени:

class Person {

public:

 …

 const string& name() const;

 …

}

struct PersonNameLess:

 public binary_function<Person, Person, bool> { // См. совет 40

 bool operator()(const Person& lhs, const Person& rhs) const {

  return lhs.name() < rhs.name();

 }

};

list<Person> lp;

…

lp.sort(PersonNameLess()); // Отсортировать lp по критерию

                           // PersonNameLess

Чтобы список сортировался требуемым образом (по имени, с хранением эквивалентных имен в порядке вставки), можно воспользоваться алгоритмом upper_bound для определения позиции вставки:

Person newPerson;

…

lp.insert(upper_bound(lp.begin(), // Вставить newPerson за последним

 lp.end(),                        // объектом lр, предшествующим

 newPerson,                       // или эквивалентным newPerson

 PersonNameLess()), newPerson);

Приведенное решение работоспособно и достаточно удобно, но не стройте иллюзий насчет того, что оно каким-то волшебным способом обеспечивает поиск точки вставки в контейнер list с логарифмической сложностью. Как объясняется в совете 34, при работе с list поиск занимает линейное время, но при этом выполняется логарифмическое количество сравнений.

До настоящего момента рассматривался только случай, когда поиск осуществляется в интервале, определяемом парой итераторов. Довольно часто работать приходится со всем контейнером вместо интервала. В этом случае необходимо различать последовательные и ассоциативные контейнеры. Для стандартных последовательных контейнеров (vector, string, deque и list) достаточно следовать рекомендациям, изложенным ранее, используя начальный и конечный итераторы контейнера для определения интервала.

Со стандартными ассоциативными контейнерами (set, multiset, map, multimap) дело обстоит иначе. В них предусмотрены функции поиска, которые по своим возможностям обычно превосходят алгоритмы STL Превосходство функций контейнеров перед алгоритмами подробно рассматривается в совете 44; если говорить кратко — они быстрее работают и ведут себя более последовательно. К счастью, имена функций обычно совпадают с именами соответствующих алгоритмов, поэтому там, где речь идет об алгоритмах count, find, lower_bound, upper_bound и equal_range, при поиске в ассоциативных контейнерах вместо них достаточно выбрать одноименную функцию. К сожалению, для алгоритма binary_search парной функции не существует. Чтобы проверить наличие значения в контейнере set или map, воспользуйтесь идиоматической ролью count как условия проверки:

set<Widget> s; // Создать множество, заполнить данными

…

Widget w; // Искомое значение

…

if (s.count(w)) { // Существует значение, эквивалентное w

 …

} else {

 … // Эквивалентное значение не существует

}

При проверке присутствия значений в контейнерах multiset или multimap функция find обычно превосходит count, поскольку она останавливается при обнаружении первого объекта с искомым значением, а функция count в худшем случае просматривает все элементы контейнера.

Тем не менее при подсчете объектов в ассоциативных контейнерах count надежно занимает свою нишу. В частности, вызов count предпочтительнее вызова equal_range с последующим применением distance к полученным итераторам. Во-первых, само название функции подсказывает ее смысл — слово count означает «подсчет». Во-вторых, count упрощает работу программиста, поскольку ему не приходится создавать пару и передавать ее компоненты при вызове distance. В-третьих, count работает чуть быстрее.

Попробуем подвести итог всему, о чем говорилось в настоящем совете. Информация собрана в следующей таблице.

Алгоритм Функция контейнера Что вы хотите узнать Несортированный интервал Сортированный интервал Для set и map Для multiset и multimap Присутствует ли заданное значение? find binary_search count find Присутствует ли заданное значение? И если присутствует, то где находится первый объект с этим значением? find equal_range find find или lower_bound (см. ранее) Где находится первый объект со значением, не предшествующим заданному? find_if lower_bound lower_bound lower_bound Где находится первый объект со значением, следующим после заданного? find_if upper_bound upper_bound upper_bound Сколько объектов имеют заданное значение? count equal_range count count Где находятся все объекты с заданным значением? equal_range equal_range equal_range find (итеративный вызов)

Несколько странно выгладит частое присутствие equal_range в столбце, относящемся к сортированным интервалам. Оно связано с особой ролью проверки эквивалентности при поиске. Использование lower_bound и upper_bound чревато ошибочной проверкой равенства, а при использовании equal_range более естественно выглядит проверка эквивалентности. Во второй строке предпочтение отдается equal_range еще по одной причине: equal_range работает с логарифмическим временем, а вызов find связан с линейными затратами времени.