Линейные структуры Линейные структуры данных и стандартная данных и стандартная библиотека шаблоновбиблиотека шаблонов

Тенчурин Д.Р.271ПИ

Линейные структуры Линейные структуры данныхданныхЛинейные структуры — это

упорядоченные структуры, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером.

Линейных структуры данных обладают следующими свойствами:

Каждый элемент имеет не более 1 предшественника

Два разных элемента не могут иметь одинакового последователя

Линейные структуры Линейные структуры данныхданныхК линейным структурам данным

можно отнести:◦Массивы

Динамические массивы

◦Связный список◦Стек◦Очередь◦Дек◦Хэш-таблица

МассивыМассивыМассив – одна из простейших и наиболее широко

применяемых в компьютерных программах линейных структур данных. В любом языке программирования массивы имеют несколько общих свойств:

Содержимое массива хранится в непрерывной области памяти.

Все элементы массива имеют одинаковый тип; поэтому массивы называют однородными структурами данных.

Существует прямой доступ к элементам массива.

Типичные операции для массивов включают:• Выделение элемента(Allocation)• Доступ к элементу (Accessing)• Изменение размеров массива (Redimensioning)

СтрокиСтрокиВ языке C строки было принято

представлять в виде массива символов:

В языке C++ для представления строки используется класс string

Обе структуры линейны, но вторую принято считать более удобной, безопасной и простой в использовании

Класс Класс StringString

#include <string>Поддерживает операции:Удаления посл-ти символов

(erase)Поиска подстроки (find)Возврата подстроки (substr)Замены подстроки (replace)Вставки подстроки (insert)

Стандартная библиотека Стандартная библиотека шаблонов шаблонов STLSTLПредоставляет обобщенные

компоненты для решения задач

Условно можно разделить на 3 части:

КонтейнерыИтераторыАлгоритмы

Контейнеры Контейнеры STLSTLКонтейнеры в STL –

обобщенный классы, моделирующие различные структуры данных

Например:◦#include <hash_set>◦#include <hash_map>◦#include <slist>

Контейнеры Контейнеры STLSTL#include <string> // строки#include <vector> // динамический

массив#include <list> // двусвязный список#include <deque> // дек#include <queue> // очередь#include <stack> // стэк#include <set> // множество#include <map> // ассоциативный

список

ИтераторыИтераторыИтераторы – интерфейс между

контейнерами и алгоритмами.Итератор - это универсальный

способ доступа к элементам контейнера.

Ведет себя как указатель.Пример:

string A = "This is a string";

string::iterator it; // создание итератора

for (it = A.begin(); it != A.end(); ++it) {

cout << *it << endl;

}

АлгоритмыАлгоритмыРеализованы как свободные

функции, а не члены-функцииИспользование - #include

<algorithm>Все алгоритмы работают с

итераторами на контейнерахДля корректной работы –

использование пространства имен std

Использование Использование VectorVectorVector – динамически

расширяемый массивОбъявление – vector<type> v();Доступ к элементам – так же

как в массиве, сложность O(1)Добавление элемента – O(1) в

конец, O(n) в других случаяхПоиск O(n)

ДекДекС точки зрения программиста –

использование схоже с VectorОтличие в реализации – Vector

– это массив, когда как для удобство добавления элемента Deque реализован как множество массивов

Использование ДекаИспользование Дека // Предикат bool is_odd(int i) {

◦ return ((i % 2) == 1); } int main(int argc, char* argv[]) {

◦ deque<int> numbers;◦ for (int i = 0; i < 20; i++) {

numbers.push_back(i);◦ }◦ cout << count(numbers.begin(), numbers.end(), 10) <<

endl;◦ cout << count_if(numbers.begin(), numbers.end(), is_odd)◦ << endl;◦ return EXIT_SUCCESS;

}

Связные спискиСвязные списки Связный список - это разновидность

линейных структур данных, представляющая собой последовательность элементов, обычно отсортированную в соответствии с заданным правилом. Последовательность может содержать любое количество элементов, поскольку при создании списка используется динамическое распределение памяти.

Каждый элемент связного списка представляет собой отдельный объект, содержащий поле для хранения информации и указатель на следующий элемент списка (а в случае двусвязного списка в объекте хранится также указатель на предыдущий элемент).

Использование Использование listlist

Объявление - list<int> l1;Добавление элемента – O(n) в худшем случае// Добавить элемент после 1ого

list<int> l(10);list<int>::iterator it = l.begin();it++;

l.insert(it, 5);Удаление элемента – O(n) в худшем случае// Удаление второго элемента

list<int> l(10);list<int>::iterator second = l.begin();second++;l.erase(second);

Поиск – О(n)

ОчередьОчередьОчередь – линейная структура

данных, удовлетворяющая принципу FIFO (первый пришел – первый ушел)

Поддерживает добавление элемента в конец, доступ к первому и последнему, удаление первого элемента

Не поддерживает итераторы

Очередь - ПримерОчередь - Пример queue<int> q; // добавить и удалить q.push(1); q.pop(); // доступ к первому и последнему q.push(1); q.push(2); cout << q.front() << endl; cout << q.back() << endl; // размер cout << q.size() << endl; cout << q.empty() << endl;

СтекСтекОчередь – линейная структура

данных, удовлетворяющая принципу FILO(первый пришел – последний ушел)

Поддерживает добавление элемента в конец, доступ к первому и последнему, удаление последнего элемента

Стек-ПримерСтек-Пример stack<int> s; // Добавление и удаление элемента из вершины стека s.push(1); s.pop(); // Доступ к вершине стека s.push(10); s.push(11); cout << s.top() << endl; // Размер cout << s.size() << endl; cout << s.empty() << endl;