algoritmosgentericosum

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Programa¸c˜

ao Gen´erica - Algoritmos Gen´ericos

Andr´e Duarte Bueno, Dr. Eng.

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Conte´udo

ê Introdu¸cão à programa¸cão genérica, aos algoritmos genéricos

ê Classifica¸c˜ao dos algoritmos gen´ericos

ê Fun¸c˜oes gen´ericas

• Preenchimento

• Compara¸c˜ao

• Remo¸c˜ao, Trocas

• Misturar/Mesclar/Inverter

• Pesquisar, Ordena¸c˜ao, Classifica¸c˜ao

• Transforma¸c˜ao

• Matem´aticos, Opera¸c˜oes com conjuntos, Ordena¸cao de pilhas

Nota: uma descri¸cão detalhadas das fun¸cões genéricas pode ser obtida em http://www. cplusplus.com/reference/algorithm/.

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Introdu¸cão à programa¸cão genérica

Embora o conceito de programa¸cão genérica seja antigo (cerca de 30 anos), seu uso se intensificou com a inclusão na STL de um conjunto de fun¸cões genéricas. Ou seja, a STL fornece, além de uma biblioteca de classes containers, um vasto conjunto de fun¸cões para pesquisa, ordena¸cão, mistura, troca e transforma¸cões em um container.

ê Cada fun¸c˜ao pode ser aplicada a um conjunto espec´ıfico de containers.

ê Algumas fun¸cões genéricas exigem que a classe container já tenha sido ordenada.

ê De uma maneira geral, as fun¸c˜oes gen´ericas utilizam iteradores para acessar e

ma-nipular os containers.

ê As fun¸cões genéricas foram constru´ıdas de forma a necessitar de um número reduzido de servi¸cos dos iteradores.

ê O uso de gabaritos (templates) e de fun¸cões genéricas permite a implementa¸cão de algoritmos independentes do tipo de dados a ser utilizado.

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Classifica¸cão das fun¸cões genéricas

Veja a seguir uma classifica¸cão das fun¸cões genéricas quanto à mudan¸ca do container, quanto ao iterador necessário e quanto ao tipo das opera¸cões.

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Classifica¸cão quanto à modifica¸cão do container

ê Fun¸c˜oes que n˜ao mudam o container:

accumulate, find, max, adjacent find, find if, max element, binary search, min, count, find first of, for each, min element, count if, includes, mismatch, equal, le-xicographical compare, nth element, equal range, lower bound, mismatch, search, search n,

find end, upper bound.

ê Fun¸c˜oes que mudam o container:

copy, remove if, copy backward, replace, fill, replace copy, fill n, replace copy if, ge-nerate, replace if, generate n, reverse, inplace merge, reverse copy, iter swap, rotate swap, make heap, rotate copy, merge, set difference, nth element, next permutation, set intersection, set symmetric difference, partial sort, set union, partial sort copy, sort, partition, sort heap, prev permutation, stable partition, push heap, stable sort, pop heap, swap, random shuffle, swap ranges, remove, transform, unique, unique copy, remove copy, remove copy if.

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Classifica¸c˜ao quanto `a categoria dos iteradores

ê Algoritmos que n˜ao usam iterador:

max, min, swap.

ê Requer somente InputIterator:

accumulate, find, mismatch, count, find if, count if, includes, equal, inner product, for each, lexicographical compare.

ê Requer somente OutputIterator:

fill n, generate n.

ê Lˆe de um InputIterator e escreve para um OutputIterator:

adjacent difference, replace copy, transform, copy, replace copy if, unique copy, merge, set difference, partial sum, set intersedtion, remove copy, set symmetric difference, remove copy if, set union.

ê Requer um ForwardIterator:

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unique, min element, swap ranges, fill, remove, find first of, remove if, upper bound, generate, replace, iter swap, replace if.

ê Lˆe de um ForwardIterator e escreve para um OutputIterator:

rotate copy.

ê Requer um BidirectionalIterator:

copy backward, partition, inplace merge,

prev permutation, next permutation, reverse, stable permutation.

ê Lˆe de um BidirectionalIterator e escreve em um OutputIterator:

reverse copy.

ê Requer um iterator randˆomico, RandomAccessIterator:

make heap, pop heap, sort, nth element, push heap, sort heap, partial sort, random shuffle, stable sort.

ê Lˆe de um InputIterator e escreve para um RandomAccessIterator:

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Classifica¸cão quanto às opera¸cões realizadas

ê Opera¸c˜oes de preenchimento:

fill, fill n, copy, copy backward

ê Opera¸c˜oes de compara¸c˜ao:

equal, mismatch, lexicographical compare, includes

ê Opera¸c˜oes de remo¸c˜ao:

remove, remove if, remove copy, remove copy if

ê Opera¸c˜oes de troca (swap):

swap, swap ranges, iter swap, replace, replace copy, replace copy if, replace if

ê Opera¸c˜oes de mistura:

inplace merge, merge, reverse, reverse copy, random shuffle, rotate, rotate copy

ê Opera¸c˜oes de pesquisa:

find, adjacent find, find if, find first of, count if, search, find, binary search, se-arch n, lower bound, equal range, upper bound

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ê Opera¸c˜oes de ordena¸c˜ao:

sort, partial sort, stable sort, partial sort copy, nth element

ê Opera¸c˜oes de classifica¸c˜ao:

unique copy, unique

ê Opera¸c˜oes de transforma¸c˜ao:

generate n, generate, for each, transform, partition, stable partition

ê Opera¸c˜oes matem´aticas:

max, min, max element, min element, count, count if, accumulate

ê Opera¸c˜oes de set (conjuntos):

set symmetric difference, set difference, set union, set intersection

ê Opera¸c˜oes de pilha:

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Fun¸c˜oes gen´ericas

Veremos a seguir uma breve descri¸cão de cada fun¸cão genérica oferecida pela STL. Se o leitor não compreender determinada fun¸cão, a dica é ver os exemplos apresentados no final deste cap´ıtulo. Observe que apresentamos a forma de uso e não o protótipo; o protótipo das fun¸cões genéricas é encontrado no arquivo de cabe¸calho <algorithm> ou no site http://www.sgi.com/tech/stl/.

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Preenchimento

As fun¸c˜oes fill() e copy() s˜ao utilizadas para preencher o container.

fill (d.begin(), d.end(), valor);

Utiliza fill para preencher o container de begin() a end() com o valor. Veja listagem 1.

fill n (d.begin(), n, valor);

A partir da posi¸c˜ao begin(), preencher n elementos do container com o valor.

copy (orig.begin(), orig.end(), out);

Copia de first a last para out. Utilize copy() para gerar uma sa´ıda do container ou para gerar um novo container. A fun¸c˜ao copy() ´e usada para copiar blocos de dados de um container para outro. Veja listagens 2 e 3.

copy backward (orig.begin(), orig.end(), dest.end());

Copia os elementos de orig para dest; orig[0] ´e colocado no fim de dest, e assim sucessivamente.

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Compara¸c˜ao

Os algoritmos a seguir s˜ao utilizados para comparar containers ou elementos de con-tainers. Para comparar elementos de containers do mesmo tipo use == ou <.

equal (v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

Compara a igualdade de cada elemento dos containers v1 e v2. Retorna true se for tudo igual.

mismatch (v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

Retorna um par de iteradores que apontam para objetos de v1 e v2 que s˜ao diferentes. Se v1 == v2, os iteradores apontam para end().

lexicographical compare (v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end());

Retorna a posi¸c˜ao onde os containers v1 e v2 s˜ao diferentes.

includes (a, a+size, b, b+size);

Compara os containers ordenados a e b; se qualquer elemento de b estiver presente em a, retorna true. Veja listagem ??.

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Remo¸c˜ao

Os algoritmos a seguir são utilizados para remover elementos do container. Observe que os elementos não são de fato removidos, apenas movidos para o fim do container (no intervalo de valores entre size() e capacity()).

remove (v.begin(), v.end(), valor);

Percorre todo o container (de begin() a end()) e remove os objetos que tˆem seu conte´udo igual a valor.

remove if (v.begin(), v.end(), Fun¸c˜aoPredicado);

Remove de begin() a end() se a fun¸c˜ao predicado retornar true.

remove copy (orig.begin(), orig.end(), d.begin(), valor);

Remove de begin() a end() o valor e copia para d. Se o container d for pequeno, haver´a estouro de pilha.

remove copy if (o.begin(), o.end(), d.begin(), fpred);

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Troca

Os algoritmos a seguir s˜ao utilizados para trocar elementos de containers.

replace (v.begin(), v.end(), valor, novoValor);

Troca de begin() a end() valor por novoValor.

replace if (v.begin(), v.end(), Fun¸c˜aoPredicado, novoValor);

Se a fun¸c˜ao predicado retornar true, troca pelo novoValor.

replace copy (orig.begin(), orig.end(), d.begin(), valor, novoValor);

Troca de begin() a end() valor por novoValor e copia para d.

replace copy if (orig.begin(), orig.end(), d.begin(), Fun¸c˜aoPredicado, novo-Valor);

Se a fun¸c˜ao predicado retornar true, troca por novoValor no destino d.

swap (v[0], v[1]);

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iter swap (it1, it2);

Troca os objetos apontados por it1 e it2.

swap range (v, v+3, v+4);

Troca os objetos no intervalo especificado. O primeiro intervalo vai de v a v+3 (excluindo v+3). O segundo intervalo inicia-se em v+4.

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Misturar/Mesclar/Inverter

Os algoritmos a seguir s˜ao utilizados para misturar, mesclar ou inverter elementos de diferentes containers.

merge (orig1.begin(), orig1.end(), orig2.begin(), orig2.end(), dest.begin())

Pega os containers orig1 e orig2, que devem estar ordenados, e cria um container v3 com todos os elementos de orig1 e orig2. A seguir, copia os elementos de v3 para dest.

merge (orig1.begin(), orig1.end(), orig2.begin(), orig2.end(), back inserter(d))

Pega os containers orig1 e orig2, que devem estar ordenados, e cria um contai-ner v3 com todos os elementos de orig1 e orig2. Depois copia v3 para d usando push_back().

inplace merge (v.begin(), v.begin()+n, v.end())

Mistura dois conjuntos de dados do mesmo container. Ir´a misturar os valores de be-gin() a bebe-gin()+n com os valores a partir de bebe-gin()+n (sem ultrapassar v.end()).

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reverse (v.begin(), v.end());

Muda a ordem; o primeiro passa a ser o ´ultimo. Veja listagem ??.

reverse copy (orig.begin(), orig.end(), back inserter(dest));

Inverte os elementos de orig e copia para dest. A fun¸c˜ao back_inserter() chama a fun¸c˜ao push_back() de dest para inserir os elementos em dest.

rotate (v.begin(), v.end(), v.begin());

Rotaciona ciclicamente. Veja listagem ??.

random shufle (v.begin(), v.end());

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Pesquisa

Os algoritmos a seguir são utilizados para pesquisar/localizar determinado valor ou condi¸cão. Para fazer pesquisa de trás para frente use um reverse_iterator.

find (v.begin(), v.end(), valor);

O find() procura por valor no intervalo especificado. Veja listagens 1 e 4.

find if (v.begin(), v.end(), Fun¸c˜aoPredicado);

O find_if() procura no intervalo [first-last) o objeto que satisfa¸ca `a fun¸c˜ao predi-cado. Veja listagem 1.

find first of (v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end());

Retorna iterador para elemento de v1 que existe em v2.

find end(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end());

Procura a última ocorrência de uma subsequência em um intervalo. Procura no intervalo [v1.begin(), v1.end()) por uma sub-sequência de valores iguais no inter-valo [v2.begin(), v2.end()) e retorna um iterador para primeiro elemento na sub-sequência.

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adjacent find (v.begin(), v.end());

Procura pelo primeiro par de valores iguais e adjacentes; retorna iterador para o primeiro elemento.

binary search (v.begin(), v.end(), valor);

Retorna true se o valor estiver presente no container. O container deve estar orde-nado.

lower bound (v.begin(), v.end(), valor);

Retorna um iterador para o primeiro elemento igual ao valor. Para manter o contai-ner ordenado, inserir valor utilizando o iterador retornado. No exemplo a seguir, se o vetor v tem os elementos 3,4,6,12,34,34,34,50 e valor=34, lower_bound() retorna iterador para o primeiro 34.

Exemplo:

vector<int>::iterator lower;

lower = lower_bound(v.begin(),v.end(),valor); upper bound (v.begin(), v.end(), valor);

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Retorna um iterador para o primeiro elemento maior que valor. Se tiver 3,4,6,12,34,34,50 e valor=34, retorna iterador para 50.

Exemplo :

vector<int>::iterator uper = uper_bound(v.begin(),v.end(),valor); equal range (v.begin(), v.end(), valor);

Retorna um pair para aplica¸c˜ao de first=lower_bound() e second=uper_bound(). Exemplo:

pair<vector<int>::iterator, vector<int>::iterator> p; p = equal_range(v.begin(),v.end(),valor);

search (v.1begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end());

Procura uma seqüência de v1.begin() a v1.end() que exista em v2.begin() a v2.end(). Ou seja, a seqüência do container v1 existe no container v2? Retorna iterador para primeiro objeto no container v1.

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Procura de v.begin() a v.end() os elementos do container que satisfa¸cam à fun¸cão predicado. Retorna iterador para primeira ocorrência.

search n (v.begin(), v.end(), n, valor)

Procura seqüência com n combina¸cões de valor. Retorna iterador para primeiro elemento encontrado.

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Ordena¸c˜ao

Os algoritmos a seguir s˜ao utilizados para ordenar um container.

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

Ordena o container v, de v.begin(), até v.end(). O método sort() não é dispo-n´ıvel para <list>; utilize o sort() do próprio container <list>. A fun¸cão sort() usa um algoritmo do tipo ”quicksort” e tem um custo computacional proporcional a O(N.log(N)). Veja listagens 1, 2, 3, ??.

Exemplo:

sort(v.begin(), v.end(), std::greater<int>); partial sort (in´ıcio, meio, fim);

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Classifica¸c˜ao

Os algoritmos a seguir s˜ao utilizados para classificar um container.

unique copy (orig.begin(), orig.end(), back inserter(dest));

Obt´em uma c´opia de orig, sem elementos repetidos, e copia para dest.

unique (v.begin(), v.end());

Elimina os elementos duplicados, movendo-os para o fim do container. Observe que retorna iterador para ´ultimo elemento n˜ao duplicado. Nota: antes de chamar unique(), chame sort().

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Apresenta-se no exemplo a seguir uma fun¸c˜ao gen´erica que realmente elimina os ele-mentos duplicados. Exemplo: template<typename C> void unique2(C& c) { // Ordena o container sort(c.begin(),c.end());

// Move para tr´as elementos duplicados

typename C::iterator p = unique(c.begin(),c.end()); // Deleta elementos duplicados

c.erase(p,c.end()); }

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Transforma¸c˜ao

Os algoritmos a seguir são utilizados para aplicar transforma¸cões aos elementos de um container. Os elementos transformados podem ser enviados para o próprio container destino ou um iterador (como ostream_iterator).

generate (v.begin(), v.end(), fun¸c˜ao);

generate() é usada para gerar novos valores para o container. De v.begin() a v.end() executa a fun¸cão que não recebe nenhum parâmetro mas retorna um novo elemento para o container. Veja listagem ??.

generate n (v.begin(), n, fun¸c˜ao);

De begin() a n executa a fun¸cão que não recebe nada mas retorna um novo elemento para o container. Ou seja, preenche o container de v.begin() até v.begin()+n. Note que v.begin() é um iterador, logo, a fun¸cão pode ser usada n vezes e a sa´ıda enviada para o iterador.

for each (v.begin(), v.end(), fun¸c˜ao);

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a fun¸cão, utilizada para aplicar uma dada fun¸cão a cada um dos elementos do container. Observe que for_each() não modifica os elementos do container.

transform (orig.begin(), orig.end(), dest.begin(), fun¸c˜ao);

De orig.begin() a orig.end() executa a fun¸cão e armazena o resultado em dest. Observe que a fun¸cão deve receber um objeto do container (como const) e deve retornar um objeto transformado. Por exemplo, para somar o número 75 a todos os elementos do container v. Veja outros exemplos nas listagens ??, ??. No exemplo a seguir o destino é o próprio vetor v.

Exemplo:

transform(v.begin(), v.end(), d.begin(), rand);

transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), bin2nd(plus<int>(),75); transform (orig1.begin(), orig1.end(), orig2.begin(), d.begin(), fun¸c˜ao);

De orig1.begin() a orig1.end() executa a fun¸c˜ao, usando os dados de orig1 e orig2, e armazena o resultado em d. Observe que a fun¸c˜ao deve receber um objeto do container orig1 (como const) e um objeto do container orig2 (como const) e deve retornar um objeto transformado.

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partition (v.begin(), v.end(), Fun¸c˜aoPredicado);

Uma parti¸cão ordena o container de acordo com a fun¸cão predicado. Vão para o in´ıcio do container os objetos que satisfazem ao predicado (retornam true). Veja listagem ??.

Exemplo:

partition(in´ıcio,fim,predicado);

Dica: os algoritmos que mudam o container, como tranform(), retornam um iterador para destino.end().

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Matem´aticos

Os algoritmos a seguir são utilizados para realizar opera¸cões matemáticas, como exem-plo obter o maior valor de um container. Veja o arquivo <numerics>.

max (a, b);

Retorna a, se a > b, ou b, se b > a. Retorna o maior valor.

min (a, b);

Retorna a, se a < b, ou b, se b < a. Retorna o menor valor.

max element (v.begin(), v.end());

Retorna o maior elemento.

min element (v.begin(), v.end());

Retorna o menor elemento.

count (v.begin(), v.end(),valor);

Determina o n´umero de elementos igual a valor. Exemplo:

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int total = count(v.begin(),v.end(),0); count if (v.begin(), v.end(), Fun¸c˜aoPredicado);

Determina o número de elementos que obedecem à fun¸cão predicado.

accumulate (v.begin(), v.end(), valorInicial);

Retorna a soma de todos os elementos. Observe que podemos passar o valor inicial do somat´orio. Veja listagem ??.

Exemplo:

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Opera¸c˜oes matem´aticas com conjuntos

set difference (a, a+size, b, b+size, diferen¸ca);

Todos os valores do vetor a que n˜ao estiverem no vetor b ser˜ao copiados para o vetor diferen¸ca. Veja listagem ??.

Exemplo:

int diferenca[size];

set_difference ( a, a + size , b , b + size , diferenca ); set intersection (a, a+size, b, b+size, interse¸c˜ao);

Todos os valores do vetor a que estiverem no vetor b ser˜ao copiados para o vetor interse¸c˜ao. Veja listagem ??.

Exemplo:

int intersecao[size];

set_intersection (a,a+size,b,b+size,intersecao); set union (a, a+size, b, b+size, uni˜ao);

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Exemplo:

int uniao[size];

set_union (a,a+size,b,b+size,uniao);

set symmetric difference (a, a+size, b, b+size, sym dif );

Determina o conjunto de valores de a que não estão em b e os valores de b que não estão em a, e copia para o vetor sym_dif(). Veja listagem ??.

Exemplo:

int sym_dif[size];

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Ordena¸c˜ao de pilhas - heapsort

Um heap armazena os elementos de uma maneira semi-ordenada, de forma que a procura pelo maior elemento tenha um custo constante. A remo¸c˜ao do maior elemento e adi¸c˜ao de novos elementos tem tempo de processamento logar´ıtmico.

make heap (v.begin(), v.end());

Marca a pilha. O primeiro elemento de v ´e o maior.

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

Ordena toda a pilha.

push heap (v.begin(), v.end());

Adiciona elemento no container.

pop heap (v.begin(), v.end());

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Exemplos de uso das fun¸c˜oes gen´ericas

Veremos a seguir exemplos de uso das fun¸c˜oes gen´ericas.

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Listing 1: Usando sort(), find(), find_if(), fill(). 1 # i n c l u d e < ios tre am > 2 # i n c l u d e < fstream > 3 # i n c l u d e < iomanip > 4 # i n c l u d e < string > 5 # i n c l u d e < vector > // C l a s s e de v e t o r e s 6 # i n c l u d e < a l g o r i t h m > // A l g o r i t m o s g e n ´e r i c o s 7 u s i n g n a m e s p a c e std ; // D e f i n e o uso do e s p a ¸c o de n o m e s std 8 9 // D e c l a r a ¸c ~a o de s o b r e c a r g a de << pa ra o s t r e a m e v e c t o r 10 o s t r e a m & o p e r a t o r < < ( o s t r e a m & os , c o n s t v e c t o r < int >& v ) 11 {

12 for ( int i = 0; i < v . s ize () ; i ++)

13 os < < " v [" << set w (3) < < i < < "]= " << se tw (5) < < v [ i ] < < ’ ’; 14 r e t u r n os ;

15 } 16

17 // D e c l a r a ¸c ~a o de s o b r e c a r g a de << pa ra o f s t r e a m e v e c t o r 18 o f s t r e a m & ope rat or < < ( o f s t r e a m & os , c o n s t v e c t o r < int >& v ) 19 {

20 for ( int i = 0; i < v . s ize () ; i ++) 21 os < < set w (10 ) << v [ i ] << en dl ; 22 r e t u r n os ;

(35)

24 25 // D e c l a r a ¸c ~a o e d e f i n i ¸c ~a o de f u n ¸c ~a o p r e d i c a d o 26 // R e c e b e um o b j e t o do t ipo a r m a z e n a d o no c o n t a i n e r 27 // r e t o r n a v e r d a d e i r o ou f a l s o . 28 bo ol m a i o r Q u e 5 ( int v a l o r ) 29 { 30 r e t u r n v a l o r > 5; 31 } 32 33 int ma in () 34 { 35 s t r i n g l i n h a =" - - - -\ n "; 36 vector < int > v ; 37 int da ta ; 38 do 39 {

40 co ut << "\ n E n t r e com o d ado (" << set w (3) < < v . s ize () << ") :"; 41 cin >> da ta ; 42 cin . get () ; 43 if ( cin . go od () ) 44 v . p u s h _ b a c k ( d ata ) ; 45 } w h i l e ( cin . g ood () ) ; 46 cin . get () ;

47 cin . c l e a r () ; // R e s e t a o b j e t o cin par a e s t a d o ok 48 {

(36)

49 o f s t r e a m f out (" v e c t o r . dat ") ; 50 if (! f out ) 51 r e t u r n 0; 52 fo ut << v << e ndl ; 53 fo ut . c l o s e () ; 54 } 55 co ut << "\ n " < < l i n h a << v << en dl ; 56 57 int n u m e r o ; 58 co ut << "\ n E n t r e com o n ´u m e r o a ser l o c a l i z a d o :"; 59 cin > > n u m e r o ; 60 cin . get () ; 61 62 // P o n t e i r o pa ra a p o s i ¸c ~a o l o c a l i z a d a

63 v e c t o r < int >:: i t e r a t o r it = f ind ( v . b e g i n () , v . end () , n u m e r o ) ;

64 co ut < < "\ n N ´u m e r o l o c a l i z a d o na p o s i ¸c ~a o :" < < ( it - v . b e g i n () ) << end l ; 65 66 // L o c a l i z a p r i m e i r o e l e m e n t o que s a t i s f a z a c o n d i ¸c ~a o 67 // d ada p ela f u n ¸c ~a o m a i o r Q u e 5 68 it = f i n d _ i f ( v . b e g i n () , v . end () , m a i o r Q u e 5 ) ; 69 co ut < < "\ n N ´u m e r o m a i o r que 5 l o c a l i z a d o na p o s i ¸c ~a o :" 70 << ( it - v . b e g i n () ) << end l ;; 71 72 // O r d e n a o c o n t a i n e r 73 so rt ( v . b e g i n () , v . end () ) ;

(37)

74 co ut < < "\ n V e t o r a pós o r d e n a ¸c ~a o com so rt ( v . b e g i n () , v . end () ) \ n " 75 << l i n h a << v << en dl ; 76 77 // P r e e n c h e com o v a l o r 45 78 fi ll ( v . b e g i n () , v . end () , 45) ; 79 co ut < < "\ n V e t o r a pós f ill ( v . b e g i n () , v . end () , 45) ;\ n " 80 << l i n h a << v << en dl ; 81 82 // R e t o r n a d i m e n s ~a o e c a p a c i d a d e 83 co ut < < " v . siz e () =" < < v . siz e () 84 << "\ nv . c a p a c i t y () =" << v . c a p a c i t y () << e ndl ; 85 86 // R e d i m e n s i o n a o c o n t a i n e r 87 v . r e s i z e (10 ) ; 88 co ut < < "\ n V e t o r a pós r e s i z e (10 ) :\ n " 89 << l i n h a << v 90 << "\ nv . s ize () =" << v . si ze () 91 << "\ nv . c a p a c i t y () =" << v . c a p a c i t y () << "\ n " 92 << l i n h a << en dl ; 93 cin . get () ; 94 r e t u r n 0; 95 }

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[ b u e n o @ l d s c 0 5 Parte - III ] $ ./ a . out E n t r e com o d ado ( 0) :45 E n t r e com o d ado ( 1) :15 E n t r e com o d ado ( 2) :91 E n t r e com o d ado ( 3) :13 E n t r e com o d ado ( 4) :26 E n t r e com o d ado ( 5) : -v [ 0]= 45 v [ 1]= 15 v [ 2]= 91 v [ 3]= 13 v [ 4]= 26 E n t r e com o n ú m e r o a ser l o c a l i z a d o :91 N ú m e r o l o c a l i z a d o na p o s i ¸c ~a o :2 N ú m e r o m a i o r que 5 l o c a l i z a d o na p o s i ¸c ~a o :0

V e t o r ap ´os o r d e n a ¸c ~a o com sor t ( v . b e g i n () , v . end () )

-v [ 0]= 13 v [ 1]= 15 v [ 2]= 26 v [ 3]= 45 v [ 4]= 91 V e t o r ap ´os fi ll ( v . b e g i n () , v . end () , 45) ; -v [ 0]= 45 v [ 1]= 45 v [ 2]= 45 v [ 3]= 45 v [ 4]= 45 v . s ize () =5 v . c a p a c i t y () =8 V e t o r ap ´os r e s i z e ( 10) :

(39)

-v [ 0]= 45 v [ 1]= 45 v [ 2]= 45 v [ 3]= 45 v [ 4]= 45 v [ 5]= 0 v [ 6]= 0 v [ 7]= 0 v [ 8]= 0 v [ 9]= 0 v . s ize () =10

v . c a p a c i t y () =10

-No exemplo da listagem 2 mostramos o uso de sort() e copy(). O programa ordena as linhas de texto digitadas pelo usu´ario ou as linhas de um arquivo de disco usando a fun¸c˜ao global OrdenaLinhasArquivo().

(40)

Listing 2: Usando sort() e copy() para ordenar linhas de texto. # i n c l u d e < fstream > # i n c l u d e < ios tre am > # i n c l u d e < string > # i n c l u d e < vector > # i n c l u d e < ite rat or > # i n c l u d e < a l g o r i t h m >

vo id O r d e n a L i n h a s A r q u i v o ( std :: i s t r e a m & in , std :: o s t r e a m & out ) { std :: s t r i n g l i n h a ; std :: vector < std :: string > v ; w h i l e ( std :: g e t l i n e ( in , l i n h a ) ) v . p u s h _ b a c k ( l i n h a ) ; std :: s ort ( v . b e g i n () , v . end () ) ; std :: c out < < std :: end l ;

std :: c opy ( v . b e g i n () , v . end () , std :: o s t r e a m _ i t e r a t o r < std :: string >( out ,"\ n " ) ) ; in . c l e a r () ; r e t u r n ; } int ma in () { u s i n g n a m e s p a c e std ;

(41)

// O r d e n a l i n h a s d i g i t a d a s

co ut << " D i g i t e d i v e r s a s l i n h a s de texto , e d e p o i s p r e s s i o n e ctr l + d :\ n "; O r d e n a L i n h a s A r q u i v o ( cin , cou t ) ;

co ut << "\ n E n t r e com o n ome do a r q u i v o a ser o r d e n a d o :" < < en dl ; s t r i n g n o m e A r q u i v o ; g e t l i n e ( cin , n o m e A r q u i v o ) ; i f s t r e a m fin ( n o m e A r q u i v o . c _ s t r () ) ; o f s t r e a m f out ((" O r d e n a d o " + n o m e A r q u i v o ) . c _ s t r () ) ; O r d e n a L i n h a s A r q u i v o ( fin , fo ut ) ; r e t u r n 0; }

(42)

[ b u e n o @ l d s c 0 5 Parte - III ] $ ./ a . out

D i g i t e d i v e r s a s l i n h a s de texto , e d e p o i s p r e s s i o n e ct rl + d : T e s t a n d o a o r d e m

em que o t e x t o vai sai r se r´a que vai dar

c e r t o ?

T e s t a n d o a o r d e m c e r t o ?

em que o t e x t o vai sai r se r´a que vai dar

E n t r e com o n ome do a r q u i v o a ser o r d e n a d o : E n t r a d a . dat

No exemplo da listagem 3 usamos copy(), para copiar dados de um arquivo de disco para um vetor. A seguir ordenamos o vetor e o enviamos para tela.

(43)

Listing 3: Usando copy() para copiar dados de um arquivo de disco para um <vector>. 1 # i n c l u d e < a l g o r i t h m > 2 # i n c l u d e < fstream > 3 # i n c l u d e < ios tre am > 4 # i n c l u d e < ite rat or > 5 # i n c l u d e < vector > 6 7 int ma in () 8 { 9 u s i n g n a m e s p a c e std ; 10 i f s t r e a m in (" d a d o s . dat ") ; 11 vector < int > v ; 12 co py ( i s t r e a m _ i t e r a t o r < int >( in ) , i s t r e a m _ i t e r a t o r < int >() , b a c k _ i n s e r t e r ( v ) ) ; 13 so rt ( v . b e g i n () , v . end () ) ;

14 co py ( v . b e g i n () , v . end () , o s t r e a m _ i t e r a t o r < int >( cout , "\ n ") ) ; 15 r e t u r n 0;

(44)

[ b u e n o @ l d s c 0 5 Parte - III ] $ ./ a . out 15 25 35 48 65 75 98

Na listagem 4 apresentamos o uso de fun¸cões genéricas como nth_element() e find() para obter a mediana de um grupo de dados. A listagem é documentada.

Note que estamos acostumados a usar container<tipo>::value_type para obter a informa¸cão do tipo de valor armazenado no container. Mas na fun¸cão Mediana() não temos o container. Temos apenas os iteradores. Ou seja, precisamos obter o container a partir dos iteradores. Este é o motivo para criarmos o apelido typedef typename std::iterator_traits<iterador>::value_type value_type;

(45)

Listing 4: Usando <vector> com algoritmos gen´ericos: C´alculo da mediana. 1 # i n c l u d e < ios tre am > 2 # i n c l u d e < a l g o r i t h m > 3 # i n c l u d e < f u n c t i o n a l > 4 # i n c l u d e < ite rat or > 5 # i n c l u d e < vector > 6

7 te mpl ate < t y p e n a m e i ter ado r , t y p e n a m e o p e r a d o r C o m p a r a c a o >

8 i t e r a d o r M e d i a n a ( i t e r a d o r first , i t e r a d o r last , o p e r a d o r C o m p a r a c a o o p C o m p ) 9 {

10 // C ria a p e l i d o

11 t y p e d e f t y p e n a m e std :: i t e r a t o r _ t r a i t s < ite rad or >:: v a l u e _ t y p e v a l u e _ t y p e ; 12 std :: vector < v a l u e _ t y p e > tmp ( first , last ) ;

13 14 // D e t e r m i n a p o s i ¸c ~a o m ´e d i a 15 t y p e n a m e std :: vector < v a l u e _ t y p e >:: s i z e _ t y p e p o s i c a o = tmp . s ize () / 2; 16 17 // L o c a l i z a no c o n t a i n e r r e c e b i d o o v a l o r da m e d i a n a 18 std :: n t h _ e l e m e n t ( tmp . b e g i n () , tmp . b e g i n () + posicao , tmp . end () , o p C o m p ) ; 19 r e t u r n std :: fi nd ( first , last , tmp [ p o s i c a o ]) ; 20 } 21 22 int ma in () 23 {

(46)

24 // C ria v e t o r e a r m a z e n a d a d o s 25 std :: vector < int > v ; 26 v . p u s h _ b a c k ( 1 2 4 3 ) ; v . p u s h _ b a c k ( 2 3 6 7 ) ; v . p u s h _ b a c k ( 7 2 8 4 ) ; 27 v . p u s h _ b a c k ( 7 3 8 3 ) ; v . p u s h _ b a c k ( 3 9 2 8 ) ; v . p u s h _ b a c k ( 6 0 3 2 ) ; 28 v . p u s h _ b a c k ( 8 7 3 4 ) ; v . p u s h _ b a c k ( 7 3 8 2 ) ; v . p u s h _ b a c k ( 9 2 8 4 ) ; 29 30 // D e t e r m i n a a m e d i a n a e m o s t r a na t ela

31 int m e d i a n a = * M e d i a n a ( v . b e g i n () , v . end () , std :: less < int >() ) ; 32 std :: c out < < m e d i a n a << std :: en dl ;

33 r e t u r n 0; 34 }

(47)

[ b u e n o @ l d s c 0 5 Parte - III ] $ ./ a . out 72 84

No exemplo da listagem 5 criamos uma classe TCSeries que recebe dois parâmetros, o número de elementos a serem criados e o incremento. Note que o operador() é sobre-carregado, e retorna o próximo valor da série. Ou seja, o objeto TCSeries se comporta como uma fun¸cão que é chamada n vezes.

Um objeto do tipo TCSeries é criado na chamada ao método generat_n(), passa-mos para o construtor o valorInicial e o incremento. O método generat_n(), executa nRepeti¸cões (chamadas) ao operator() do objeto criado, e envia para tela os valores retornados.

(48)

Listing 5: Usando generator_n() para gerar uma s´erie de dados. 1 # i n c l u d e < a l g o r i t h m > 2 # i n c l u d e < ios tre am > 3 # i n c l u d e < ite rat or > 4 5 t e m p l a t e < t y p e n a m e T > 6 c l a s s T C S e r i e s 7 { 8 p u b l i c : 9 // C o n s t r u t o r 10 T C S e r i e s ( c o n s t T & n =0 , c o n s t T & i =1) : p r o x i m o ( n - i ) , i n c r e m e n t o ( i ) {} 11 // O p e r a d o r s o b r e c a r r e g a d o 12 T o p e r a t o r () () 13 { r e t u r n p r o x i m o += i n c r e m e n t o ; } 14 p r i v a t e : 15 T p r o x i m o ; 16 T i n c r e m e n t o ; 17 }; 18 19 int ma in () 20 { 21 int v a l o r I n i c i a l , i n c r e m e n t o , n R e p e t i c o e s ; 22 std :: c out < < " E n t r e com o v a l o r i n i c i a l :"; 23 std :: cin >> v a l o r I n i c i a l ; std :: cin . get () ;

(49)

24 std :: c out < < " E n t r e com o v a l o r do i n c r e m e n t o :"; 25 std :: cin >> i n c r e m e n t o ; std :: cin . get () ;

26 std :: c out < < " E n t r e com o n ´u m e r o de e l e m e n t o s :"; 27 std :: cin >> n R e p e t i c o e s ; std :: cin . get () ;

28 std :: g e n e r a t e _ n (

29 std :: o s t r e a m _ i t e r a t o r < int >( std :: cout ,"\ n ") , // D e s t i n o

30 n R e p e t i c o e s , // N ´u m e r o r e p e t i ¸c ~o e s 31 TC Ser ies < int >( v a l o r I n i c i a l , i n c r e m e n t o ) // O b j e t o f u n ¸c ~a o 32 ) ;

(50)

E n t r e com o v a l o r i n i c i a l :12 3 E n t r e com o v a l o r do i n c r e m e n t o :3 E n t r e com o n ´u m e r o de e l e m e n t o s :6 123 126 129 132 135 138

(51)

Senten¸cas para c´odigo gen´erico

ê Dê uma olhada na Internet e procure por STL. Você encontrará muitos sites com exemplos interessantes.

ê next_permutation() e prev_permutation() permutam os elementos do container. Veja listagem ??.

ê No exemplo abaixo, o vetor v1 ´e adicionado ao fim de v2. A fun¸c˜ao back_inserter()

chama v2.push_back() para cada elemento de v1.

copy ( v1.begin(), v1.end(), back_inserter(v2) );

ê No exemplo abaixo, o deque d1 ´e adicionado no fim de d2, front_insert() chama a fun¸c˜ao push_front() para cada elemento de d2.

copy ( d1.begin(), d1.end(), front_inserter(d2) );

ê Se um algoritmo qualquer tem uma versão genérica e uma cópia espec´ıfica para um determinado container (é um método do container), então a versão do container é mais rápida.

(52)

ê A classe <string> pode ser usada como um vetor. Veja os exemplos.

Exemplo:

for(int i = 0; i < s.size(); i++) cout << s[i] << endl;

for(string::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++) cout << *it << endl;

ê Você encontra informa¸cões e outros exemplos de uso das fun¸cões da STL nas refe-rências [?], e sobre programa¸cão genérica, em [?].

(53)

Resumo do cap´ıtulo

Neste cap´ıtulo aprendemos a utilizar um conjunto de fun¸cões que são utilizadas na programa¸cão genérica e que são fornecidas com a STL. Vimos uma introdu¸cão à progra-ma¸cão genérica, e a seguir apresentamos a classifica¸cão das fun¸cões genéricas (se modifica ou não o container, tipo de iterador utilizado, e tipos de opera¸cões suportadas).

Vimos que as fun¸cões genéricas são classificadas da seguinte forma: preenchimento, compara¸cão, remo¸cão, trocas, misturar/mesclar/inverter, pesquisa, ordena¸cão, classifica-¸cão, transforma¸cão, matemáticos, opera¸cões com conjuntos, ordena¸cao de pilhas.

No final do cap´ıtulo vimos diversos exemplos.

(54)

Exerc´ıcios

1. Quais as fun¸cões genéricas que não mudam o container?

2. Modifique a listagem 1. Acrescente o uso de: find first of(); adjacent find(); bi-nary search(); lower bound(); upper bound(); equal range(); search(); search n();.

3. Modifique a listagem 2, de tal forma que o usu´ario possa definir o nome do arquivo

de disco e a ordem de ordena¸c˜ao (ascendente/descendente).

4. S´o para sentir a diferen¸ca, implemente a listagem 3 sem usar a STL.

5. Modifique a listagem 4. Adicione o cálculo da médio e desvio padrão.

6. Modifique a listagem 5. Crie a possibilidade de se criar s´eries logar´ıtmicas.

7. Monte um exemplo que leia de um InputIterator e escreva para um OutputIterator.

8. Quais os algoritmos genéricos utilizados para opera¸cões de transforma¸cão?

9. Monte um exemplo que utilize as fun¸cões de preenchimento (se¸cão ) e de remo¸cão

(55)

10. Monte um exemplo que utilize as fun¸cões de compara¸cão (se¸cão ) e de trocas (se¸cão ).

11. Monte um exemplo que fa¸ca pesquisas em um vetor (se¸c˜ao ) e localize n´umeros

primos.

12. Monte um exemplo que aplique algoritmos de transforma¸cão em polinômios (se¸cão

).

13. Implemente e teste a fun¸c˜ao unique2() (veja se¸c˜ao ).

14. Você deve comentar o código abaixo, e a seguir dizer o que faz o método M?

Exemplo:

#include <fstream> #include <iterator>

void CNome::M(string arqA, string arqB) {

(56)

std::ofstream fout( arqB.c_str() );

std::copy(std::istreambuf_iterator<char>(fin), std::istreambuf_iterator<char>(),

std::ostreambuf_iterator<char>(fout)); }

15. Procure na Internet informa¸c˜oes sobre os algoritmos stable_partition e

sta-ble_sort.

16. Procure na Internet informa¸c˜oes sobre os algoritmos