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1、第九章 群体类 和群体数据的组织,清华大学 郑 莉,C+语言程序设计,2,本章主要内容,模板 群体类 群体数据的组织,3,第一部分模板,函数模板 类模板,4,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,5,求绝对值函数的模板,#include using namespace std; template T abs(T x) return x0?-x:x; void main() int n=-5; double d=-5.5; coutabs(n)endl; coutabs(d)
2、endl; ,函 数 模 板,运行结果： 5 5.5,6,求绝对值函数的模板分析,编译器从调用abs()时实参的类型，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; ,函 数 模 板,7,类模板的作用,使用类模板使用户可以为类声明一种模式，使得类中的某些数据成员、某些成员函数的参数、某些成员函数的返回值，能取任意类型（包括基本类型的和用户自定义类型）。,类 模 板,8,类模板的声明,类模板： te
3、mplate class 类名 类成员声明 如果需要在类模板以外定义其成员函数，则要采用以下的形式： template 类型名 类名:函数名（参数表）,类 模 板,9,例9-2 类模板应用举例,#include #include using namespace std; / 结构体Student struct Student int id; /学号 float gpa; /平均分 ;,类 模 板,template /类模板：实现对任意类型数据进行存取 class Store private: T item; / 用于存放任意类型的数据 int haveValue; / 用于标记item是否已被
4、存入内容 public: Store(void); / 默认形式（无形参）的构造函数 T GetElem(void); /提取数据函数 void PutElem(T x); /存入数据函数 ; / 默认形式构造函数的实现 template Store:Store(void): haveValue(0) ,10,template / 提取数据函数的实现 T Store:GetElem(void) / 如果试图提取未初始化的数据，则终止程序 if (haveValue = 0) cout / 存入数据函数的实现 void Store:PutElem(T x) haveValue+; / 将have
5、Value 置为 TRUE，表示item中已存入数值 item = x; / 将x值存入item ,11,void main(void) Student g= 1000, 23; Store S1, S2; Store S3; Store D; S1.PutElem(3); S2.PutElem(-7); cout S1.GetElem() “ “ S2.GetElem() endl; S3.PutElem(g); cout “The student id is “ S3.GetElem().id endl; cout “Retrieving object D “ ; cout D.GetEl
6、em() endl; /输出对象D的数据成员 / 由于D未经初始化,在执行函数D.GetElement()时出错 ,12,13,第二部分群体数据,线性群体 线性群体的概念 直接访问群体-数组类 顺序访问群体-链表类 栈类 队列类,14,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。 非线性群体不用位置顺序来标识元素。,15,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。 在本章我们只介绍直接访问
7、和顺序访问。,16,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：例9-3（9_3.h）,直接访问的线性群体,#ifndef ARRAY_CLASS #define ARRAY_CLASS using namespace std; #include #include #ifndef NULL const int NULL = 0; #endif / NULL enum ErrorType invalidAr
8、raySize, memoryAllocationError, indexOutOfRange ; char *errorMsg = “Invalid array size“, “Memory allocation error“, “Invalid index: “ ;,动态数组类模板程序,17,template class Array private: T* alist; int size; void Error(ErrorType error,int badIndex=0) const; public: Array(int sz = 50); Array(const Array,18,19
9、,数组类模板的构造函数,/ 构造函数 template Array:Array(int sz) if (sz = 0) /sz为数组大小（元素个数），若小于0，则输出错误信息 Error(invalidArraySize); size = sz; / 将元素个数赋值给变量size alist = new Tsize; /动态分配size个T类型的元素空间 if (alist = NULL) /如果分配内存不成功，输出错误信息 Error(memoryAllocationError); ,直接访问的线性群体,20,数组类的拷贝构造函数,template Array:Array(const Arr
10、ay ,直接访问的线性群体,21,浅拷贝,void main(void) Array A(10); Array B(A); ,template Array:Array( const Array ,22,深拷贝,23,数组类的重载“=“运算符函数,template Array ,直接访问的线性群体,24,数组类的重载下标操作符函数,template T ,直接访问的线性群体,25,为什么有的函数返回引用,如果一个函数的返回值是一个对象的值，它就被认为是一个常量，不能成为左值。 如果返回值为引用。由于引用是对象的别名，所以通过引用当然可以改变对象的值。,直接访问的线性群体,26,重载指针转换操作符
11、,template Array:operator T* (void) const / 返回当前对象中私有数组的首地址 return alist; ,直接访问的线性群体,27,指针转换运算符的作用,#include using namespace std; void main() int a10; void read(int *p, int n); read(a, 10); void read(int *p, int n) for (int i=0; ipi; ,void main() Array a(10); void read(int *p, n); read(a, 10); void re
12、ad(int *p, int n) for (int i=0; ipi; ,直接访问的线性群体,28,Array类的应用,例9-4求范围2N中的质数，N在程序运行时由键盘输入。,直接访问的线性群体,#include #include #include “9_3.h“ using namespace std; void main(void) Array A(10); int n; int primecount = 0, i, j; cout = 2 as upper limit for prime numbers: “; cin n; Aprimecount+ = 2; / 2是一个质数 for
13、(i = 3; i i/2) Aprimecount+ = i; for (i = 0; i primecount; i+) cout setw(5) Ai; if (i+1) % 10 = 0) cout endl; cout endl; ,29,30,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。,顺序访问的线性群体,31,单链表,顺序访问的线性群体,32,单链表的结点类模板,temp
14、late class Node private: Node *next; public: T data; Node(const T,顺序访问的线性群体,33,在结点之后插入一个结点,data1,p,data,template void Node:InsertAfter(Node *p) /p节点指针域指向当前节点的后继节点 p-next = next; next = p; /当前节点的指针域指向p ,顺序访问的线性群体,34,删除结点之后的结点,顺序访问的线性群体,data1,Node *Node:DeleteAfter(void) Node *tempPtr = next; if (next
15、 = NULL) return NULL; next = tempPtr-next; return tempPtr; ,tempPtr,35,链表的基本操作,生成结点 插入结点 查找结点 删除结点 遍历链表 清空链表,顺序访问的线性群体,36,链表类模板(例9-6),/9_6.h #ifndef LINKEDLIST_CLASS #define LINKEDLIST_CLASS #include #include using namespace std; #ifndef NULL const int NULL = 0; #endif / NULL #include “9_5.h“,顺序访问的线性群体,template class LinkedList private: Node *front, *rear; Node *prevPtr, *currPtr; int size; int position; Node *GetNode(const T,37,public: LinkedList(void); LinkedList(const LinkedList,38,void InsertFront(const T #endif / LINKEDLIST
