数据结构课程的特点:
专注于数据元素之间的关系
专注于特定结构之上的算法
数据结构课程并不关注数据元素的具体类型
既然数据结构只关心数据元素之间的关系,我们只需要抽象的考虑数据元素之间的关系以及算法,不用关心具体的数据类型,因此,支持泛型编程的语言最适合数据结构的学习。因此,我们重点关注C++中的模板编程。
不考虑数据类型的编程方式:
C++中的函数模板:
template<typename T>是C++中特有的声明函数模板的方式。
函数模板的语法规则:
有了template <typename T>的声明,编译器就知道T是一个类型,就会把它当做一个类型处理。
函数模板的使用:
自动类型推导调用
具体类型显式调用
int a = 0;
int b = 1;
Swap(a, b); //自动推导
float c = 2;
float d = 3;
Swap<float>(c, d); //显式调用
函数模板示例程序如下:
1 #include <iostream> 2 3 using namespace std; 4 5 template <typename T> 6 void Swap(T& a, T& b) 7 { 8 T t = a; 9 a = b; 10 b = t; 11 } 12 13 int main(int argc, char *argv[]) 14 { 15 int a = 2; 16 int b = 1; 17 18 Swap(a, b); 19 20 cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl; 21 22 double c = 0.01; 23 double d = 0.02; 24 25 Swap<double>(c, d); 26 27 cout << "c = " << c << " " << "d = " << d << endl; 28 return 0; 29 }
运行结果如下:
使用模板我们不必指明具体类型,因此,学习数据结构时,我们完全可以用一个模板描述一个具体的算法。调用的时候再指定处理元素的具体类型。
C++中的类模板:
类模板的应用:
只能显式指定具体类型,无法自动推导。
使用具体类型<Type>定义对象。
Operator<int> op1;
Operator<double> op2;
int i = op1.op(1, 2);
double d = op2.op(0.01, 0.02);
类模板示例程序如下:
1 #include <iostream> 2 3 using namespace std; 4 5 6 template <typename T> 7 class Op 8 { 9 public: 10 T process(T v) 11 { 12 return v * v; 13 } 14 }; 15 16 int main(int argc, char *argv[]) 17 { 18 Op<int> opInt; 19 Op<double> opDouble; 20 21 cout << "5 * 5 = " << opInt.process(5) << endl; 22 cout << "0.3 * 0.3 = " << opDouble.process(0.3) << endl; 23 24 return 0; 25 }
执行结果如下:
小结:
模板是泛型编程理论在C++中的实现
函数模板支持参数的自动推导和显式指定
类模板在使用时只能显式指定类型
类模板非常适用于编写数据结构相关的代码