Elementi di programmazione ad oggetti a. a. 2009/2010 Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Elettronica Docente: Mauro Mazzieri, Dipartimento di Ingegneria Informatica, Gestionale e dellAutomazione

Lezione 10.2 La libreria standard: algoritmi e oggetti funzione.

Complessità computazionale La complessità di unelaborazione può essere definita in termini di tempo di esecuzione complessità temporale in termini di occupazione di memoria complessità spaziale La complessità è espressa come funzione della dimensione dellinput es. numero di elementi da ordinare, numero di elementi in un contenitore è una misura di complessità relativa, perché il tempo effettivamente impiegato o la memoria effettivamente occupata dipendono dallo specifico elaboratore Notazione O se la complessità di una certa operazione è f(n), dove n è la dimensione dellinput, la complessità appartiene alla famiglia O(g), dove g è funzione di n, se e solo se esistono una costante positiva k ed un n tali che, per tutti gli n > n, f(n) <= k * g(n)

Complessità delle operazioni sui contenitori []insert erase front / push_front back / push_back vectorO(1)O(n) 1 O(1) / O(n) 2 listO(1) dequeO(1)O(n)O(1) / O(n) 2 stackO(1) / O(n) 2 queueO(1) / O(n) 2 priority-queueO(log n) / O(n) 2 1.Inserire o eliminare un elemento comporta spostare tutti i successivi; a volte è necessario spostarli tutti 2.Normalmente richiede un tempo costante, ma se non cè spazio disponibile occorre spostare tutto il vettore

Algoritmi generici Sui contenitori sono disponibili operazione per accedere e manipolare membri La libreria standard limplementazione di algoritmi generici Indipendenti dal contenitore e dal tipo delloggetto contenuto Operano su sequenze Definite da coppie di iteratori #include Esempi: sort, unique_copy, find…

Esempio: ordinare e copiare vector v; lista l; // … sort(v.begin(), v.end()); unique_copy(v.begin(), v.end(), l.begin());

Esempio: cercare e contare string s; char c; string::const_iterator i = find(s.begin(), s.end(), c); int n = count(s.begin(), s.end(), c);

Esempio: cercare un elemento vector v; // … vector const_iterator result = find(v.begin(), v.end(), 42); cout << result == v.end() ? non presente : presente; Come sarebbe fatto usando list?

Esempio: array Gli algoritmi possono essere usati anche su array, usando i puntatori come iteratori int a[6] = {1, 2, 3, 5, 7, 11}; int* result = find(a, a + 6, 42); cout << result == a + 6 ? non presente : presente;

Algoritmi: presupposti Un algoritmo ha bisogno di: attraversare la collezione, avanzando da un elemento al successivo, a partire dal primo; sapere quando fermarsi, ovvero quando si arriva alla fine della sequenza; accedere ad un elemento deferenziando un iteratore Literatore uno-dopo-lultimo serve dunque: come valore sentinella nel caso di alcuni algoritmi (es. find), viene restituito come valore che indica fallimento (es. elemento non trovato)

Algoritmi che non modificano una sequenza for_each invoca una funzione per ogni argomento find trova la prima occorrenza dellargomento find_if trova il primo elemento che soddisfa un predicato find_first_of cerca un valore di una sequenza in unaltra adjacent_find cerca una coppia di valori consecutivi count conta le occorrenze di un valore count_if conta gli elementi che verificano una condizione mismatch trova il primo elemento diverso di due sequenze equal controlla se due sequenze sono uguali search cerca la prima ocorrenza di una sottosequenza find_end cerca lultima occorrenza di una sequenza search_n cerca ln-esima occorrenza di un valore in una sequenza

Algoritmi che modificano una sequenza transform applica unoperazione a tutti gli elementi copy copia elementi copy_backward copia a partire dallultimo elemento swap scambia due elementi iter_swap scambia due elementi indicato swap_rages scambia gli elementi di due sequenze replace sostituisce elementi con un nuovo valore replace_if sostituisce elementi che verificano una condizione replace_copy copia una sequenza sostituendo gli elementi che hanno un certo valore replace_copy_if copia una sequenza sostituendo tutti gli elementi che soddisfano un predicato fill sostituisce tutti gli elementi con un valore fill_n sostituisce i primi n elementi con un certo valore unique_copy copia omettendo i duplicati generate sostituisce ogni elementi con il risultato di unoperazione generate_n sostituisce i primi n elementi con il risultato di unoperazione remove rimuove gli elementi che hanno un certo valore remove_if rimuove gli elementi che soddisfano un predicato remove_copy copia una sequenza rimuovendo gli elementi con un certo valore remov_copy_if copia una sequenza rimuovendo gli elementi che soddisfano un predicato unique rimuove gli elementi adiacenti uguali unique_copy copia una sequenza rimuovendo gli elementi adiacenti uguali reverse inverte lordine degli elementi rotate ruota gli elementi rotate_copy copia gli elementi in una sequenza ruotata randm_shuffe mischia gli elementi a caso, con distribuzione uniforme

Ordinamenti e algoritmi su sequenza ordinate sort ordina stable_sort ordina mantenendo lordine precedente degli elementi uguali partial_sort ordina la prima parte di una sequenza partial_sort_copy copia ordinando la prima parte di una sequenza nth_element sistema ln-esimo elemento al proprio posto lower_bound cerca la prima occorrenza upper_bound cerca il primo elemento maggiore equal_range cerca una sequenza con un dato valore binary_search cerca in una sequenza ordinata merge fonde sequenze ordinate inplace_merge fonde sequenze ordinate consecutive partition muove in testa elementi che soddisfano una condizione stable_partition muove in testa elementi che soddisfano una condizione mantenendo il loro ordine relativo

Algoritmi su insiemi includes verifica linclusione di una sequenza in unaltra set_union unione set_intersection intersezione set_difference differenza (elementi nella prima sequenza ma non nella seconda) set_symmetric_difference elementi in una delle sequenze ma non in entrambe

Algoritmi su heap Gli heap sono dei gruppo, non necessariamente ordinati, che mantengono una sequenza in maniera che sia facile ordinare. make_heap costruisce un heap da una sequenza push_heap aggiunge un elemento pop_heap rimuove un elemento sort_heap ordina

Minimi e massimi; permutazioni min il minore di due valori max il maggiore di due valori min_element il minore di una sequenza max_element il maggiore di una sequenza lexicographical_compare confronto lessicografico next_permutation permutazione successiva, in ordine lessicografico prev_permutation permutazione precedente, in ordine lessicografico

Funzioni come parametri Molti algoritmi che operano su sequenze hanno la possibilità di accettare un parametro in più che indica loperazione da eseguire es. bool minoredi2(int i) { return i < 2; } find_if(v.begin(), v.end(), minoredi2);

Oggetti funzione Istanze di una classe che ridefinisce loperatore () possono essere usate come funzioni es. template class accumulatore { T a; public: accumulatore(T i = 0) : a(i) { } void operator()(T x) { a += x; } T valore() const { return a; } }; accumulatore acc; vector v; // … acc = for_each(v.begin(), v.end(), acc); cout << la somma è << s.valore() << endl;

Oggetti funzione standard: predicati Un predicato è un oggetto funzione che restituisce un bool equal_to not_equal_to greater less greater_equal less_equal logical_and logical_or logical_not

Oggetti funzione aritmentici plus minus multiplies divides modulus negate

Connettori e adattatori Un binder (connettore) consente di utilizzare un oggetto funzione a due parametri come oggetto funzione ad un parametro fissando un argomento bind2nd binf1st Un adattatore consente di un funzione come argomento di un algoritmo mem_fun usa un puntatore ad un metodo mem_fun_ref usa un riferimento ad un metodo ptr_fun usa un puntatore a funzione

Algoritmi che usano funzioni membro class Elemento { string nome; public: void print() { cout l; foreach(l.begin(), l.end(), mem_fun(&Elemento::print));