Αντικειμενοστραφής Προγραμματισμός

This page is read only. You can view the source, but not change it. Ask your administrator if you think this is wrong.
====== std::map και std::multimap ======

Ένα [[http://www.cplusplus.com/reference/map/map/|std::map]] αποτελεί ένα σύνολο μοναδικών στοιχείων, όπου κάθε τέτοιο στοιχείο αποτελεί κλειδί για την εύρεση-αντιστοίχιση με ένα άλλο αντικείμενο που ονομάζουμε "τιμή" (//value//). Κάθε κλειδί προσδιορίζει μοναδικά μία "τιμή", η οποία δεν είναι απαραίτητο να είναι μοναδική (οι τιμές μπορεί να επαναλαμβάνονται).

Τα στοιχεία-κλειδιά αποθηκεύονται εσωτερικά σε ένα ισοζυγισμένο δέντρο αναζητήσεως (π.χ.[[wp>Red–black_tree]], [[wp>AVL_tree]]), όπως ακριβώς και στο [[cpp:stl:set|std::set]].

Η κατάταξη ενός νέου στοιχείου-κλειδιού γίνεται πάντα μέσω σύγκρισης με τα υπόλοιπα στοιχεία που είναι αποθηκευμένα στην δομή. Για τον λόγο αυτό, απαραίτητη προϋπόθεση για τη λειτουργία του //map// (όπως και στο [[cpp:stl:set|std::set]]) είναι για τον τύπο του κλειδιού να παρέχονται ο τελεστής σύγκρισης %%<%%. Δύο κλειδιά ιδίου τύπου θεωρούνται ίσα σε ένα //map// εάν η παρακάτω λογική έκφραση είναι αληθής.

<code cpp>
if(!(a < b) && !(b < a))
</code> 

Ένα [[http://www.cplusplus.com/reference/map/multimap/|std::multimap]] αποτελεί ένα σύνολο από όχι απαραίτητα μοναδικά κλειδιά, τα οποία είναι αποθηκευμένα σε ένα ισοζυγισμένο δέντρο αναζητήσεως (όπως το //map//). Ο τρόπος σύγκρισης και η κατάταξη των στοιχείων είναι όμοια με την επίπλέον σημείωση ότι το δέντρο επιτρέπει την εμφάνιση ενός κλειδιού περισσότερες από μία φορές. 

Στα παρακάτω σχήματα διακρίνεται η δομή ενός [[http://www.cplusplus.com/reference/map/map|std::map]] και ενός [[http://www.cplusplus.com/reference/map/multimap/|std::multimap]], όπου τα κλειδιά είναι ακέραιοι και οι τιμές είναι αντικείμενα τύπου //std::string//.

| {{ :cpp:stl:map01.png? |}}| {{ :cpp:stl:multimap01.png? |}} |
|  **Σχήμα 1. std::map**  |  **Σχήμα 2. std::multimap**  |
===== Επίδοσης της δομής =====

Η επίδοση της δομής είναι ανάλογη των δομών [[cpp:stl:set|std::set και std::multiset]] λαμβάνοντας υπόψη τα στοιχεία-κλειδιά των //std::map// και //std::multimap//.

===== Η κλάση std::pair =====

Προκειμένου να μπορέσει να υπάρξει η αντιστοίχιση μεταξύ στοιχείου-κλειδιού και στοιχείου-τιμής τα δεδομένα σε ένα [[http://www.cplusplus.com/reference/map/map/|std::map]] αντιστοιχίζονται σε ζευγάρια. Η //templated// κλάση της //STL// που υποστηρίζει την αποθήκευση ζευγών δεδομένων είναι η κλάση [[http://www.cplusplus.com/reference/utility/pair/|std::pair]]. Η κλάση μπορεί να αποθηκεύσει δύο αντικείμενα ίδιου ή διαφορετικού τύπου. Στο παράδειγμα που ακολουθεί δημιουργούμε δύο αντικείμενο της κλάσης //std::pair// και προσπελαύνουμε τα στοιχεία τους μέσω των public πεδίων της κλάσης [[http://www.cplusplus.com/reference/utility/pair/|std::pair]] **first** και **second**.

<code cpp pair.cpp>
#include <set>
#include <string>
#include <utility>
#include <iostream>

#include "Student.hpp"

int main() {
  std::pair<Student,std::string> peter_pan(
       Student("Peter Pan", 1234), 
       std::string("Wendy House, Neverland")
       );
  
  std::pair<Student,std::string> mickey_mouse = make_pair(
       Student("Mickey Mouse", 1235), 
       std::string("Walt Disney World Communications, P.O Box 10040, Lake Buena Vista, Florida 32830-0040 ")
       );
  
  std::cout << peter_pan.first << " -> " << peter_pan.second << std::endl;
  std::cout << mickey_mouse.first << " -> " << mickey_mouse.second << std::endl;
}
</code> 

<WRAP tip 80% center round>
Εκτός από τον κατασκευαστή της κλάσης [[http://www.cplusplus.com/reference/utility/pair/|std::pair]] υπάρχει και η συνάρτηση [[http://www.cplusplus.com/reference/utility/make_pair/|std::make_pair]], η οποία κατασκευάζει και επιστρέφει ένα αντικείμενο τύπου [[http://www.cplusplus.com/reference/utility/pair/|std::pair]] με βάση τα ορίσματα που λαμβάνει.
</WRAP>

===== Ένθεση και διάτρεξη ενός std::map ή std::multimap =====

<code cpp color_map.cpp>
#include <map>
#include <utility>
#include <string>
#include <iostream>

template<typename K, typename V>
void print(std::map<K,V> s) {
  for(auto it = s.cbegin(); it!=s.cend(); it++) 
    std::cout << it->first << " -> " << std::hex << std::uppercase << "0x" << it->second << std::endl;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
  std::map<std::string, int> colormap;
  
  colormap.insert(std::pair<std::string, int>(std::string("orange"), 0xFF8C00 ));
  colormap.insert(std::pair<std::string, int>(std::string("green"), 0x008C00 ));
  colormap.insert(std::pair<std::string, int>(std::string("blue"), 0x0000FF ));
  
  colormap.insert(std::make_pair(std::string("red"), 0x8C0000 ));
  colormap.insert(std::make_pair(std::string("cyan"), 0x00FFFF));
  colormap.insert(std::make_pair(std::string("orange"), 0xFF6347 ));
  
  colormap.emplace(std::string("blue"), 0x0000AA );
  colormap.emplace(std::string("purple"), 0x9400D3 );
  colormap.emplace(std::string("magenta"), 0xFF00FF );
  
  print(colormap);
  
  return 0;
}
</code>

Παρατηρήσεις:
  * Τα στοιχεία εκτυπώνονται σε αύξουσα σειρά με βάση το κλειδί κάθε εγγραφής. 
  * Η συνάρτηση //emplace// σε ένα //std::map// κατασκεύαζει το αντικείμενο τύπου //std::pair// και όχι το κλειδί ή τιμή που αντιστοιχεί στο κλειδί.

<WRAP todo 80% center round>
Αλλάξτε την κλάση //std::map// σε //std::multimap// και παρατηρήστε τις αλλαγές στην εκτύπωση.
</WRAP>

===== Οι συναρτήσεις operator[] και at =====

==== H συνάρτηση operator[] ====

Η συνάρτηση [[http://www.cplusplus.com/reference/map/map/operator[]| operator[] ]] έχει διπλό ρόλο //α)// να επιστρέψει την τιμή ενός κλειδιού που είναι αποθηκευμένο στο //std::map// ή //std::multimap// και //β)// να θέσει την τιμή ενός κλειδιού που είναι ή δεν είναι αποθηκευμένο sto //std::map//, //std::multimap//.

=== Παράδειγμα 1ο - Ανάγνωση με χρήση του operator [] ===

<code cpp student_map_read_using_op.cpp>
#include <map>
#include <string>
#include <utility>
#include <iostream>

#include "Student.hpp"

int main() {
  std::pair<Student,std::string> peter_pan(Student("Peter Pan", 1234), std::string("Wendy House, Neverland"));
  
  std::pair<Student,std::string> mickey_mouse = make_pair(Student("Mickey Mouse", 1235), std::string("Walt Disney World Communications, P.O Box 10040, Lake Buena Vista, Florida 32830-0040 "));
  
  std::map<Student, std::string> students;
  students.insert( peter_pan );
  students.insert( mickey_mouse );
  
  std::string address_pp = students[ Student("Peter Pan", 1234) ];     // address_pp exists
  std::string address_mm = students[ Student("Minie Mouse", 1240) ];   // address_mm does not exist
  
  std::cout << "Peter Pan   address: " << address_pp << std::endl;
  std::cout << "Minie Mouse address: " << address_mm << std::endl;             // empty string
}
</code>

=== Παράδειγμα 2ο - Εγγραφή με χρήση του operator [] ===

<code cpp student_map_write_using_op.cpp>
#include <map>
#include <string>
#include <utility>
#include <iostream>

#include "Student.hpp"

template<typename K, typename V>
void print(std::map<K,V> s) {
  for(auto it = s.cbegin(); it!=s.cend(); it++) 
    std::cout << it->first << " -> " << it->second << std::endl;
}

int main() {
  std::pair<Student,std::string> peter_pan(Student("Peter Pan", 1234), std::string("Wendy House, Neverland"));
  
  std::pair<Student,std::string> mickey_mouse = make_pair(Student("Mickey Mouse", 1235), std::string("Walt Disney World Communications, P.O Box 10040, Lake Buena Vista, Florida 32830-0040 "));
  
  std::map<Student, std::string> students;
  students.insert( peter_pan );
  students.insert( mickey_mouse );
  
  students[ Student("Peter Pan", 1234) ] = std::string("Home Under The Ground, Neverland");
  students[ Student("Minnie Mouse", 1240) ] = std::string("Walt Disney World Communications, P.O Box 10040, Lake Buena Vista, Florida 32830-0040 ");
  
  print(students);
}
</code>


==== H συνάρτηση at ====

Η συνάρτηση [[http://www.cplusplus.com/reference/map/map/at| at ]] έχει ανάλογο ρόλο με τη συνάρτηση [[http://www.cplusplus.com/reference/map/map/operator[]| operator[] ]], δηλαδή μπορεί να διαβάσει ή να θέσει την τιμή ενός κλειδιού στο //std::map//. Η διαφορά της συγκεκριμένης συνάρτησης σε σχέση με την [[http://www.cplusplus.com/reference/map/map/operator[]| operator[] ]] είναι ότι εάν το κλειδί δεν υπάρχει στο //std::map// παράγει ένα //exception// του τύπου [[http://www.cplusplus.com/reference/stdexcept/out_of_range/|std::out_of_range]] .

=== Παράδειγμα 1ο - Ανάγνωση με χρήση της συνάρτησης at ===

<code cpp student_map_read_using_at.cpp>
#include <map>
#include <string>
#include <utility>
#include <iostream>

#include "Student.hpp"

int main() {
  std::pair<Student,std::string> peter_pan(Student("Peter Pan", 1234), std::string("Wendy House, Neverland"));
  
  std::pair<Student,std::string> mickey_mouse = make_pair(Student("Mickey Mouse", 1235), std::string("Walt Disney World Communications, P.O Box 10040, Lake Buena Vista, Florida 32830-0040 "));
  
  std::map<Student, std::string> students;
  students.insert( peter_pan );
  students.insert( mickey_mouse );
  
  std::string address_pp;
  std::string address_mm;
  
  try {
    address_pp = students.at(Student("Peter Pan", 1234));     // address_pp exists
  }
  catch(std::out_of_range& ex) {
    std::cout << "Student '" << Student("Peter Pan", 1234) << "' does not exist in map\n\n";
  }
  
  try {
    address_mm = students.at(Student("Minie Mouse", 1240));   // address_mm does not exist
  }
  catch(std::out_of_range& ex) {
    std::cout << "Student '" << Student("Minie Mouse", 1240) << "' does not exist in map\n\n";
  }
  
  std::cout << "Peter Pan address: " << address_pp << std::endl;
  std::cout << "Minie Mouse address: " << address_mm << std::endl;             // empty string
}

</code>

=== Παράδειγμα 2ο - Εγγραφή με χρήση της συνάρτησης at ===

<code cpp student_map_write_using_at.cpp>
#include <map>
#include <string>
#include <utility>
#include <iostream>

#include "Student.hpp"

template<typename K, typename V>
void print(std::map<K,V> s) {
  for(auto it = s.cbegin(); it!=s.cend(); it++) 
    std::cout << it->first << " -> " << it->second << std::endl;
}

int main() {
  std::pair<Student,std::string> peter_pan(Student("Peter Pan", 1234), std::string("Wendy House, Neverland"));
  
  std::pair<Student,std::string> mickey_mouse = make_pair(Student("Mickey Mouse", 1235), std::string("Walt Disney World Communications, P.O Box 10040, Lake Buena Vista, Florida 32830-0040 "));
  
  std::map<Student, std::string> students;
  students.insert( peter_pan );
  students.insert( mickey_mouse );
  
  try {
    students.at( Student("Peter Pan", 1234) ) = std::string("Home Under The Ground, Neverland");
  }
  catch(std::out_of_range& ex) {
    std::cout << "Student '" << Student("Peter Pan", 1234) << "' does not exist in map\n\n";
  }
  try {
    students.at( Student("Minnie Mouse", 1240) ) = std::string("Walt Disney World Communications, P.O Box 10040, Lake Buena Vista, Florida 32830-0040 ");
  }
  catch(std::out_of_range& ex) {
    std::cout << "Student '" << Student("Minie Mouse", 1240) << "' does not exist in map\n\n";
  }
  
  print(students);
}
</code>







===== Οι συναρτήσεις lower_bound, upper_bound και equal_range =====

Οι συναρτήσεις [[cpp:stl:set#%CE%BF%CE%B9_%CF%83%CF%85%CE%BD%CE%B1%CF%81%CF%84%CE%AE%CF%83%CE%B5%CE%B9%CF%82_lower_bound_upper_bound_%CE%BA%CE%B1%CE%B9_equal_range|lower_bound, upper_bound και equal_range]] υπάρχουν και για τις κλάσεις [[cpp:stl:map| std::map και std::multimap]]. Η λογική των συναρτήσεων αυτών είναι όμοια με το [[cpp:stl:set|std::set]] με την διαφορά ότι η αναζήτηση γίνεται στα κλειδιά του //std::map//. Το παρακάτω παράδειγμα είναι από την σελίδα [[http://www.cplusplus.com/reference/map/map/lower_bound/|cplusplus.com]].

<code cpp map_upper_lower_bound.cpp>
// map::lower_bound/upper_bound
#include <iostream>
#include <map>

int main ()
{
  std::map<char,int> mymap;
  std::map<char,int>::iterator itlow,itup;

  mymap['a']=20;
  mymap['b']=40;
  mymap['c']=60;
  mymap['d']=80;
  mymap['e']=100;

  itlow=mymap.lower_bound ('b');  // itlow points to b
  itup=mymap.upper_bound ('d');   // itup points to e (not d!)

  mymap.erase(itlow,itup);        // erases [itlow,itup)

  // print content:
  for (std::map<char,int>::iterator it=mymap.begin(); it!=mymap.end(); ++it)
    std::cout << it->first << " => " << it->second << '\n';

  return 0;
}
</code>