Итераторы в STL

Итераторы в STLВ этой статье мы подробно рассмотрим итераторы, их типы, преимущества и различные функции, которые они поддерживают.

Что такое итератор? В общем, итератор подобен любому объекту, указывающему на определенный элемент в диапазоне данных, таком как массив или контейнер. Итератор похож на указатель в языке C.

В STL итератор — это объект, который можно использовать для обхода или пошагового перемещения элементов в контейнере с помощью набора операторов, таких как оператор приращения (++) или оператор разыменования (*).

Итераторы имеют решающее значение в программировании STL, поскольку они играют важную роль в подключении алгоритмов к контейнеру в дополнение к доступу и управлению данными, хранящимися внутри контейнеров.

Типы итераторов

В зависимости от функциональности, реализуемой итераторами, они классифицируются на:

Классификация итераторов

  • Итераторы ввода и вывода: это наиболее упрощенные типы итераторов. Они наиболее полезны в последовательных операциях ввода-вывода, содержащих однопроходные операции.
  • Однонаправленные итераторы: они похожи на итераторы ввода, но имеют направление, то есть прямое направление в том смысле, что их можно использовать для прохода через диапазон в одном направлении. Когда однонаправленные итераторы не являются постоянными, их также можно использовать в качестве выходных итераторов. Большинство стандартных контейнеров STL, по крайней мере, поддерживают однонаправленные итераторы.
  • Двунаправленные итераторы: они похожи на однонаправленные итераторы с той лишь разницей, что они двунаправленные. Это означает, что мы можем использовать эти двунаправленные итераторы для обхода диапазона как в прямом, так и в обратном направлении.
  • Итераторы произвольного доступа: итераторы произвольного доступа являются самыми мощными среди всех итераторов. Это непоследовательные итераторы. Итераторы произвольного доступа позволяют нам получить доступ к любому случайному значению, применяя смещение к текущему значению без необходимости последовательно проходить через каждый элемент. Они обладают такими же свойствами, как и указатели в C.

Читать также:  Приложение и безопасность в Java на уровне пользователя

Следует отметить, что не все контейнеры STL поддерживают все итераторы. Разные контейнеры поддерживают разные итераторы в зависимости от требований их функциональности.

Ниже приведен список контейнеров, использующих разные итераторы:

Контейнеры Итераторы
Stack Нет итератора
Queue Нет итератора
Priority Queue Нет итератора
List Двунаправленный
Vector Произвольный доступ
Deque Произвольный доступ
Map Двунаправленный
Multimap Двунаправленный
Set Двунаправленный
Multiset Двунаправленный

Преимущества итераторов

Итераторы чрезвычайно полезны, особенно при программировании с использованием различных диапазонов и контейнеров.

Некоторые из преимуществ использования итераторов в программировании можно резюмировать ниже:

1) Повторное использование кода

Пока мы используем итераторы для доступа к элементам в нашей программе, мы можем просто изменить имя контейнера в нашем определении итератора и использовать остальной код аналогичным образом всякий раз, когда нам нужно изменить контейнер.

Это особенно полезно в сценариях, где мы планируем заменить векторный контейнер контейнером списка. Если бы вместо итераторов мы использовали оператор [], код для доступа к элементам был бы бесполезен при смене контейнеров.

Читать также:  Квалификаторы типов и классов хранения в C++

2) Простота и удобство программирования

Итераторы существуют с различными встроенными функциями, которые помогают нам легко и удобно перемещаться по содержимому контейнера и получать к нему доступ.

Например, нам не нужно продолжать проверять конец списка или массива, как мы должны делать при использовании операторов [], и нам нужно изменить программный код, например, когда мы хотим добавить элементы, и нам нужно изменить их для loop (цикл).

При использовании итераторов мы можем напрямую обращаться к функциям begin () и end () итераторов без необходимости следить за тем, когда мы достигаем конца списка, а также нам не нужно менять их для цикла.

3) Динамическое добавление/удаление

При использовании итераторов мы можем легко и динамически добавлять или удалять элементы в контейнере без необходимости сдвигать элементы, как мы это делаем в операторах [].

Давайте рассмотрим это на следующем примере:

Вывод данных:

Vector contents after addition
3 1 1 2
Vector contents after deletion
3 1 2

Как видно из приведенного выше примера, мы видим, что с помощью итераторов мы можем легко добавлять или удалять элементы из контейнера (в данном случае вектора), не прибегая к сложному программированию смещения элементов и реструктуризации контейнера.

Функции итератора

Поскольку итераторы сами по себе являются встроенными конструкциями, они поддерживают различные операции, которые можно выполнять над объектами итераторов. Эти операции/функции позволяют нам эффективно перемещаться по диапазону, а также манипулировать элементами внутри контейнера.

Читать также:  Язык Java в сравнении с другими языками

Теперь мы покажем несколько основных операций, поддерживаемых итераторами:

  • begin: возвращает первую или начальную позицию итератора.
  • end: возвращает последнюю позицию или позицию «после окончания» итератора.
  • prev: возвращает новый итератор после уменьшения количества позиций, указанного в аргументе.
  • next: возвращает новый итератор после продвижения или увеличения количества позиций, указанного в аргументе.
  • inserter: вставляет элемент в любую заданную позицию в контейнере.
  • advance: увеличивает позицию итератора до указанного числа, указанного в аргументе.

Мы покажем использование некоторых из этих функций/операций в программе ниже:

Вывод данных:

Using next() the new iterator is at: 2
The position of new iterator using prev() is: 3
After the advance operation,itr1 is positioned at: 3

При использовании next() новый итератор находится в: 2, позиция нового итератора при использовании prev(): 3, после операции продвижения itr1 располагается в: 3

Используя приведенную выше программу, вы смогли увидеть использование различных операций итератора.

Итог

Таким образом, мы подошли к концу данной статьи по итераторам.

До сих пор мы обсуждали только основы STL, но начиная со следующей статьи мы начнем с контейнеров STL и их программирования.

С Уважением, МониторБанк

Добавить комментарий