Метод Insert класса avlTree

Преимущество AVL-деревьев состоит в их сбалансированности, которая поддерживается соответствующими алгоритмами вставки/удаления. Опишем метод Insert для класса AVLTree. При реализации метода Insert для запоминания элемента используется рекурсивная функция AVLInsert. Сначала приведем код метода Insert на С++, а затем сосредоточим внимание на рекурсивном методе AVLInsert, реализующем алгоритм Адельсона-Вельского и Ландиса.

template <class T> void AVLTree<T>::Insert(const T& item) { // объявить указатель AVL-дерева, используя метод // базового класса GetRoot. // произвести приведение типов для указателей AVLTreeNode<T> *treeRoot = (AVLTreeNode<T> *)GetRoot(), *newNode; // флаг, используемый функцией AVLInsert для перебалансировки узлов int reviseBalanceFactor = 0; // создать новый узел AVL-дерева с нулевыми полями указателей newNode = GetAVLTreeNode(item, NULL, NULL); // вызвать рекурсивную процедуру для фактической вставки элемента AVLInsert(treeRoot, newNode, reviseBalancefactor); // присвоить новые значения элементам данных базового класса root = treeRoot; current = newNode; size++; }

3. Колекції та вимоги до них. Приклади використання колекцій STL.

Коллекция в программировании — программный объект, содержащий в себе, тем или иным образом, набор значений одного или различных типов, и позволяющий обращаться к этим значениям.

Коллекция позволяет записывать в себя значения и извлекать их. Назначение коллекции — служить хранилищем объектов и обеспечивать доступ к ним. Обычно коллекции используются для хранения групп однотипных объектов, подлежащих стереотипной обработке. Для обращения к конкретному элементу коллекции могут использоваться различные методы, в зависимости от её логической организации. Реализация может допускать выполнение отдельных операций над коллекциями в целом. Наличие операций над коллекциями во многих случаях может существенно упростить программирование.

Операции над коллекциями

В зависимости от логического типа коллекции и от реализации могут поддерживаться различные операции над коллекциями в целом. Во всех случаях операции могут производиться только над парами коллекций одного типа (и, если коллекции не гетерогенные, с одним типом элементов). Могут поддерживаться также следующие операции:

• Для всех видов коллекций — объединение. Результатом такой операции становится коллекция того же типа, что и операнды, содержащая все элементы, содержащиеся в операндах.

• Для векторов и матриц, содержащих числовые значения — типичные математические операции над одноимёнными объектами: сложение, вычитание, умножение, транспонирование.

• Для векторов — извлечения диапазона индексов. Результатом такой операции будет вектор того же типа, содержащий только те элементы исходного, которые попадают в некоторый заданный диапазон.

• Для векторов и списков — сортировка.

• Для множеств — объединение, пересечение, разность и симметричная разность.

Стандартная библиотека шаблонов (STL) (англ. Standard Template Library) — набор согласованных обобщённых алгоритмов,контейнеров, средств доступа к их содержимому и различных вспомогательных функций в C++.

Каждая STL коллекция имеет собственный набор шаблонных параметров, который необходим ей для того, чтобы на базе шаблона реализовать тот или иной класс, максимально приспособленный для решения конкретных задач. Какой тип коллекции вы будете использовать, зависит от ваших задач, поэтому необходимо знать их внутреннее устройство для наиболее эффективного использования. Рассмотрим наиболее часто используемые типы коллекций. Реально в STL существует несколько большее количество коллекций, но, как показывает практика, нельзя объять необъятное сразу. Поэтому, для начала, рассмотрим наиболее популярные из них, которые с большой вероятностью могут встретиться в чужом коде. Тем более, что этих коллекций более чем достаточно для того, чтобы решить 99% реально возникающих задач.

• vector - коллекция элементов Т, сохраненных в массиве, увеличиваемом по мере необходимости. Для того, чтобы начать использование данной коллекции, включите #include <vector>.

• list - коллекция элементов Т, сохраненных, как двунаправленный связанный список. Для того, чтобы начать использование данной коллекции, включите #include <list>.

• map - это коллекция, сохраняющая пары значений pair<const Key, T>. Эта коллекция предназначена для быстрого поиска значения T по ключу const Key. В качестве ключа может быть использовано все, что угодно, например, строка или int но при этом необходимо помнить, что главной особенностью ключа является возможность применить к нему операцию сравнения. Быстрый поиск значения по ключу осуществляется благодаря тому, что пары хранятся в отсортированном виде. Эта коллекция имеет соответственно и недостаток - скорость вставки новой пары обратно пропорциональна количеству элементов, сохраненных в коллекции, поскольку просто добавить новое значение в конец коллекции не получится. Еще одна важная вещь, которую необходимо помнить при использовании данной коллекции - ключ должен быть уникальным. Для того, чтобы начать использование данной коллекции, включите #include <map>. Если вы хотите использовать данную коллекцию, чтобы избежать дубликатов, то вы избежите их только по ключу.

• set - это коллекция уникальных значений const Key - каждое из которых является также и ключом - то есть, проще говоря, это отсортированная коллекция, предназначенная для быстрого поиска необходимого значения. К ключу предъявляются те же требования, что и в случае ключа для map. Естественно, использовать ее для этой цели нет смысла, если вы хотите сохранить в ней простые типы данных, по меньшей мере вам необходимо определить свой класс, хранящий пару ключ - значение и определяющий операцию сравнения по ключу. Очень удобно использовать данную коллекцию, если вы хотите избежать повторного сохранения одного и того же значения. Для того, чтобы начать использование данной коллекции, включите #include <set>.

• multimap - это модифицированный map, в котором отсутствует требования уникальности ключа - то есть, если вы произведете поиск по ключу, то вам вернется не одно значение, а набор значений, сохраненных с данным ключом. Для того, чтобы начать использование данной коллекции включите #include <map>.

• multiset - то же самое относится и к этой коллекции, требования уникальности ключа в ней не существует, что приводит к возможности хранения дубликатов значений. Тем не менее, существует возможность быстрого нахождения значений по ключу в случае, если вы определили свой класс. Поскольку все значения в map и set хранятся в отсортированном виде, то получается, что в этих коллекциях мы можем очень быстро отыскать необходимое нам значение по ключу, но при этом операция вставки нового элемента T будет стоить нам несколько дороже, чем например в vector. Для того, чтобы начать использование данной коллекции, включите #include <set>.

• list - вид последовательности, которая поддерживает двунаправленные итераторы и позволяет операции вставки и стирания с постоянным временем в любом месте последовательности, с управлением памятью, обрабатываемым автоматически. В отличие от векторов и двусторонних очередей, быстрый произвольный доступ к элементам списка не поддерживается, но многим алгоритмам, во всяком случае, только и нужен последовательный доступ.

• Шаблон класса List представляет собой базовый контейнер для хранения упорядоченного списка объектов. В списке хранятся значения элементов, то есть он пригоден как для встроенных типов, так и для экземпляров классов. Например, запись List<int> объявляет список целых int. Но в большинстве паттернов в списке хранятся указатели на объекты, скажем, List<Glyph*>. Это позволяет использовать класс List для хранения разнородных объектов (точнее, указате- лей на них). Для удобства в классе List есть синонимы для операций со стеком. Это по- зволяет явно использовать список в роли стека, не определяя дополнительного класса:

• template <class Item>

• class List {

• public:

• List(long size = DEFAULT_LIST_CAPACITY);

• List(List&);

• ~List();

• List& operator=(const List&);

• List long Count() const;

• Item& Get(long index) const;

• Item& First() const;

• Item& LastO const;

• bool Includes(const Item&) const;

• void Append(const Item&);

• void Prepend(const Item&);

• void Remove(const Item&);

• void RemoveLast();

• void RemoveFirst();

• void RemoveAll();

• Item& Top() const;

• void Push(const Item&);

• Item& PopO ;

• };

3. Протоколи ітераторів. Приклади реалізації доступу до елементів колекцій.

Итератор (от англ. iterator) — объект, позволяющий программисту перебирать все элементы коллекции без учёта особенностей её реализации. Итератор иногда также называют курсором, особенно если речь идет о базе данных. В Обероне он называется также бегуно́к и представлен как тип данных. В простейшем случае итератором в низкоуровневых языках является указатель.

Использование итераторов в обобщённом программировании позволяет реализовать универсальные алгоритмы работы с контейнерами или любыми последовательностями.

Итератор похож на указатель своими основными операциями: указание одного отдельного элемента в коллекции объектов (называется доступ к элементу) и изменение себя так, чтобы указывать на следующий элемент (называется перебор элементов). Также должен быть определён способ создания итератора, указывающего на первый элемент контейнера, и способ узнать, перебраны ли все элементы контейнера. В зависимости от используемого языка и цели, итераторы могут поддерживать дополнительные операции или определять различные варианты поведения.

Главное предназначение итераторов заключается в предоставлении возможности пользователю обращаться к любому элементу контейнера при сокрытии внутренней структуры контейнера от пользователя. Это позволяет контейнеру хранить элементы любым способом при допустимости работы пользователя с ним как с простой последовательностью или списком. Проектирование класса итератора обычно тесно связано с соответствующим классом контейнера. Обычно контейнер предоставляет методы создания итераторов.