1、本章主要内容,函数模板 类模板 String类 群体类 群体数据的组织,9.0 函数模板,函数模板可以用来创建一个通用功能的函数，以支持多种不同形参，进一步简化重载函数的函数体设计。声明方法： template 函数声明,函 数 模 板,求绝对值函数的模板,#include using namespace std; templateT abs(T x) return x0?-x:x; void main() int n=-5;double d=-5.5;coutabs(n)endl;coutabs(d)endl; ,运行结果： 5 5.5,求绝对值函数的模板分析,编译器从调用abs()时实参的
2、类型，推导出函数模板的类型参数。例如，对于调用表达式abs(n)，由于实参n为int型，所以推导出模板中类型参数T为int。 当类型参数的含义确定后，编译器将以函数模板为样板，生成一个函数： int abs(int x) return x0?-x:x; ,类模板用于设计一个通用类，使这个类的数据成员的类型、成员函数的参数能够按照需要进行改变（即参数化） 声明类模板的一般形式为： template class class_name其中，Ttype是一个标识符，代表所声明的类模板中参数化的类型名。注意：模板类的成员函数必须是函数模板。定义了类模板以后，就可以创建这个类的实例：Class_name
3、对象1，对象n；type用具体的数据类型代入，系统根据代入的数据类型生成所需的类，并创建该类的对象。,9.1 类模板,/EX9_1.cpp : 演示类模板的定义和使用#include #include struct student /声明一个结构体类型 int id ;int score ; ;template /声明一个类模板 class buffer private:T a ;int empty ;public:buffer( void ) ; /声明buffer类的构造函数T get( void ) ;void put( T x) ; ;,template /定义buffer类的构造函数
4、模板 buffer:buffer( void ):empty(0) template /定义成员函数get模板 T buffer:get(void) if (empty=0)cout /定义成员函数put模板 void buffer:put(T x) empty+;a = x; ,void main(void) student s = 1022, 78 ;buffer i1, i2 ; /声明整型对象i1, i2buffer stu1 ; /声明结构体对象stu1buffer d ; /声明双精度对象di1.put(13) ; /对象i1调用put执行了empty+i2.put(-101) ;
5、 /对象i2调用put执行了empty+couti1.get( )“ “i2.get( ) endl ;stu1.put( s ) ; /对象stu1调用put执行了empty+cout“the students id is “stu1.get( ).idendl ;cout“the students score is “stu1.get( ).scoreendl ;coutd.get( )endl ; /对象d没有调用put去执行empty+ /，可能直接exit而不执行return a,程序运行结果为：13 -101the students id is 1022the students s
6、core is 78the buffer is empty!,1. string类对象的定义与初始化形式1：string 对象名(“字符串“) / 表示可选项或 string 对象名=“字符串“ / 表示可选项形式2：（生成由n个“字符”组成的字符串）string 对象名(n，字符) 2. string类对象的操作通过string类对象的成员函数调用与重载运算符(、 . ,string类,/EX9_2.cpp : 演示string类的应用#include #include using namespace std ;void main( ) string s1(“Hello“), s2, s3,
7、 s4 ; /定义string对象s2 = s1 ; /用“=“号进行赋值(重载运算符=)s3.assign(s1); /调用成员函数assign( )进行赋值cout“s1=“s1.data( )“, s2=“s2.data( )“, s3=“s3.data( )endl ;cout“s1的长度=“s1.length( )endl; /输出字符串长度char a =“China!“, b6 ;s1 = a ; /string对象s1接收字符数组a的赋值cout“s1=“s1.data( )endl ;for( int i=0; i5; i+ )bi = s2i ; /此语句也可表示为:bi=
8、s2.at(i); b5= 0;cout“字符数组b= “bendl ; /字符串的连接s4=s2+“ “+s1; /用“+“进行字符串的连接(重载运算符+) s3=s2.append( s1 ) ; /s2与s1连接并赋给s3，注意连接后的s2结果,cout“s2=“s2.data( )“, s3=“s3.data( )“, s4=“s4.data( )endl ;int f=pare( 6, 5, s4, 7, 5 ) ;/将s3的第6个开始的5个字符与 /s4的第7个开始的5个字符进行比较if ( f=0 )cout“s3与s4比较的部分相等“n“;elsecout“s3与s4比较的部分
9、不相等“n“; /取子字符串操作string sz=s2.substr( 5, 5 ) ; /取s2的第5个开始的5个字符cout“子字符串sz=“sz.data( )endl ; s1.swap(s4) ; /交换s1与s4cout“s1=“s1.data()“, s4=“s4.data()endl ;cout“字符串China在s1中的位置为：“ s1.find(“China“)endl; int len=s1.length( ) ;char *pt=new charlen+1 ; /定义字符型指针并动态分配空间s1.copy(pt,len,0) ; /将s1复制到pt所指的数组(相当于p
10、t= ,程序运行结果为:s1=Hello, s2=Hello, s3=Hellos1的长度=5s1=China!字符数组b= Hellos2=HelloChina!, s3=HelloChina!, s4=Hello China!s3与s4比较的部分相等子字符串sz=Chinas1=Hello China!, s4=China!字符串China在s1中的位置为: 6Hello China!Hello China!,9.2 群体数据,群体的概念,群体是指由多个数据元素组成的集合体。群体可以分为两个大类：线性群体和非线性群体。 线性群体中的元素按位置排列有序，可以区分为第一个元素、第二个元素等。,
11、非线性群体不用位置顺序来标识元素。,9.2.1 线性群体的概念,线性群体中的元素次序与其位置关系是对应的。在线性群体中，又可按照访问元素的不同方法分为直接访问、顺序访问和索引访问。 9.2.2 直接访问群体数组静态数组是具有固定元素个数的群体，其中的元素可以通过下标直接访问。缺点：大小在编译时就已经确定，在运行时无法修改。动态数组由一系列位置连续的，任意数量相同类型的元素组成。优点：其元素个数可在程序运行时改变。动态数组类模板举例参见P293301,9.2.3 顺序访问群体链表,链表是一种动态数据结构，可以用来表示顺序访 问的线性群体。链表是由系列结点组成的，结点可以在运行时动 态生成。每一个
12、结点包括数据域和指向链表中下一个结点 的指针（即下一个结点的地址）。如果链表每个结点 中只有一个指向后继结点的指针，则该链表称为单链 表。链表模板和应用举例参见P302307,9.2.4 特殊的线性群体栈,栈是只能从一端访问的线性群体，可以访问的这一端称栈顶，另一端称栈底。,1. 栈的应用举例函数调用,2. 栈的基本状态,栈空： 栈中没有元素 栈满： 栈中元素个数达到上限 一般状态：栈中有元素，但未达到栈满状态,20,3. 栈的基本操作,初始化 入栈 出栈 清空栈 访问栈顶元素 检测栈的状态（满、空）栈类模板和应用举例参见P307313,9.2.5 特殊的线性群体队列,队列是只能向一端添加元素
13、，从另一端删除元素的线性群体,1. 队列的基本状态,队空： 队列中没有元素 队满： 队列中元素个数达到上限 一般状态：队列中有元素，但未达到队满状态,2. 循环队列,在想象中将数组弯曲成环形，元素出队时，后继元素不移动，每当队尾达到数组最后一个元素时，便再回到数组开头。队列类模板参见P313316,9.3 群体数据的组织,插入排序 选择排序 交换排序,顺序查找 折半查找,排序（sorting）,排序是计算机程序设计中的一种重要操作，它的 功能是将一个数据元素的任意序列，重新排列成一个按 关键字有序的序列。数据元素：数据的基本单位。在计算机中通常作为一个整体 进行考虑。一个数据元素可由若干数据项
14、组成。 关键字：数据元素中某个数据项的值，用它可以标识（识 别）一个数据元素。在排序过程中需要完成两种基本操作： 比较两个数的大小 调整元素在序列中的位置,内部排序与外部排序,内部排序：待排序的数据元素存放在计算机内存中进行的排 序过程。内部排序方法:插入排序选择排序交换排序 外部排序：待排序的数据元素数量很大，以致内存存中一次 不能容纳全部数据，在排序过程中尚需对外存进行访 问的排序过程。,9.3.1 插入排序,每一步将一个待排序元素按其关键字值的大小插入到已排 序序列的适当位置上，直到待排序元素插入完为止。,直接插入排序,/9_11.h : 直接插入排序函数模板 template void
15、 InsertionSort(T A , int n) int i, j ;T temp;for (i = 1; i 0 / 插入位置找到，立即插入 ,9.3.2 选择排序,每次从待排序序列中选择一个关键字最小的元素，（当需要按关键字升序排列时），顺序排在已排序序列的最后，直至全部排完。,直接选择排序,/9_12.h : 直接选择排序函数模板 template void Swap ( T / 将这一趟找到的最小元素与A I 交换 ,9.3.3 交换排序,两两比较待排序序列中的元素，并交换不满足顺序要求的各 对元素，直到全部满足顺序要求为止。最简单的交换排序方法起泡排序。对具有n个元素的序列按升
16、序进行起泡排序的步骤：首先将第一个元素与第二个元素进行比较，若为逆序，则将 两元素交换。然后比较第二、第三个元素，依次类推，直到第n- 1和第n个元素进行了比较和交换。此过程称为第一趟起泡排序。 经过第一趟，最大的元素便被交换到第n个位置。对前n-1个元素进行第二趟起泡排序，将其中最大元素交换 到第n-1个位置。如此继续，直到某一趟排序未发生任何交换时，排序完毕。 对n个元素的序列，起泡排序最多需要进行n-1趟。,起泡排序举例：对整数序列 8 5 2 4 3 按升序排序,/9_13.h : 起泡排序函数模板,template void Swap (T ,template void Bubble
17、Sort(T A , int n) int i, j ; int lastExchangeIndex ; i = n-1; while ( i 0 ) lastExchangeIndex = 0 ; for ( j = 0 ; j I ; j+ ) if ( A j+1 A j ) Swap( A j , A j+1 ) ;lastExchangeIndex = j ; i = lastExchangeIndex ; ,9.3.4 顺序查找,基本思想是从序列的首元素开始，逐个元素与待查找的关 键字进行比较，直到找到相等的。若整个序列中没有与待查找 关键字相等的元素，就是查找不成功。/9_14.
18、h : 顺序查找函数模板 template int SeqSearch( T list , int n, T key ) for( int i=0; i n; i+ )if ( list i = key ) return i; /若找到，返回该元素下标 return -1; /没找到，返回-1 ,9.3.5 折半查找,先按关键字排序，将序列分割成两部分，然后只在有可能包含待查元素的一部分中继续查找，并根据试探结果继续分割，逐步缩小查找范围，直至找到或找不到为止。,/9_15.h : 折半查找函数模板 template int BinSearch( T list , int n, T key )
19、 int mid, low, high ;T midvalue ;low=0 ;high=n-1 ;while (low = high) / low = high表示整个数组尚未查找完 mid = (low+high)/2; / 求中间元素的下标midvalue = listmid; / 取出中间元素的值if (key = midvalue) return mid; / 若找到,返回下标else if (key midvalue)high = mid-1; / 将查找范围缩小到数组的前一半elselow = mid+1; / 将查找范围缩小到数组的后一半return -1; / 没有找到，返回-1 ,
