[STL]算法的泛化过程

“选择了错误的算法，便注定了失败的命运”。最近对这句话感触颇深，经常因为一开始思路错误，修改半天，到头来却都是无用功，所以学好算法势在必行。

 

算法的泛化过程

如何设计一个算法，使他适用于任何（大多数）数据结构呢？先看一个算法泛华的实例。

假设我们要写一个find()函数，在array中寻找特定值。面对整数array，我们很快能写出：

int *find(int *array,int size,int target)
{
	for(int i=0;i<size;i++)
	{
		if(array[i]==target)
			break;
	}
	return &(array[i]);
}

该函数在某个区间内寻找target。返回的是一个指针，只想它所找到的第一个符合条件的元素；如果没有找到，就返回最后一个元素的下一个地址。“最后一个元素的下一个地址”称为end。返回end就表示查找无结果。

现在可以这样使用find()函数：

const int size=7;
int array[size]={0,1,2,3,4,5,6};
int *end=array+size; //最后一个元素位置
int *ans=find(array,sizeof(array)/sizeof(int),4);
if(ans==end) cout<<"4 not found"<<endl;
else cout<<"4 found。 "<<*ans<<endl;

但是，find()暴露了容器太多的实现细节，也因此太依附于容器。为了让find()试用于所有类型的容器，其操作应该更抽象化。让find()接受两个指针作为参数，标出一个操作区间：

int *find(int *begin,int *end,int value)
{
	while(begin!=end&&*begin!=value)
		begin++;
	return begin;
}

由于find()函数之内并无任何操作时针对特定的整数array，所以我们可以将它改为一个template：

template<class T>
T *find(T *begin,T *end,T& value)
{	
	while(begin!=end&&*begin!=value)
		begin++;
	return begin;
}

这样的find()几乎适用于任何容器。但对于list呢？还是不够。

在C++中，上述操作符或操作行为都可以被重载。如果我们以一个原生指针指向某个list，则对该指针进行“++”操作并不能指向下一个串行节点，但如果哦我们设计一个class，拥有原生指针的行为，并使其”++“操作指向list的下一个节点，那么find()就可以施行于list容器上了。这便是迭代器（iterator）的观念。迭代器是一种行为类似指针的对象，下面将find()函数内的指针以迭代器取代：

template<class Iterator,class T>
Iterator *find(Iterator *begin,Iterator *end,const T& value)
{
	while(begin!=end&&*begin!=value)
		begin++;
	return begin;
}

这便是一个完全泛型化的find()函数，有了这样的观念，再看STL的各式各样的泛型算法，就轻松多了。

 

参考：《STL源码剖析》