الـ Iterators

جزء من قسم Object Oriented Programming في رحلة C++ على Coddy — الدرس 72 من 104.

تُعد المكررات (Iterators) كائنات تعمل كجسر بين الحاويات والخوارزميات. فهي توفر طريقة موحدة للوصول إلى العناصر في أي حاوية، بغض النظر عن كيفية تخزين تلك الحاوية لبياناتها داخلياً. فكر في المكرر كمؤشر معمّم يعرف كيفية التنقل عبر الحاوية.

توفر كل حاوية STL الدالتين begin() و end(). يشير المكرر begin() إلى العنصر الأول، بينما يشير end() إلى ما بعد العنصر الأخير بموقع واحد - وهو علامة (sentinel) تحدد مكان التوقف:

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> nums = {10, 20, 30};
    
    for (std::vector<int>::iterator it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";  // إلغاء المرجعية للحصول على القيمة
    }
    // المخرجات: 10 20 30
}

تبسط الكلمة المفتاحية auto عملية التصريح عن المكررات (iterators) بشكل كبير:

for (auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
    *it *= 2;  // تعديل العناصر من خلال المكرر (iterator)
}
// nums هي الآن {20, 40, 60}

تأتي المكررات (Iterators) في فئات مختلفة بناءً على قدراتها. مكررات الوصول العشوائي (Random access iterators) (مثل تلك الموجودة في vector) تدعم العمليات الحسابية مثل it + 3 أو it1 - it2.

المكررات ثنائية الاتجاه (Bidirectional iterators) (من list و map) يمكنها التحرك للأمام وللخلف باستخدام ++ و --. المكررات الأمامية (Forward iterators) يمكنها التحرك في اتجاه واحد فقط.

للتنقل العكسي، استخدم rbegin() و rend():

for (auto rit = nums.rbegin(); rit != nums.rend(); ++rit) {
    std::cout << *rit << " ";  // يطبع بترتيب عكسي
}

التحدي

سهل

لنقم ببناء نظام لتتبع المخزون يستخدم المكررات (iterators) للتنقل عبر مجموعات العناصر ومعالجتها. ستتدرب على استخدام أنواع مختلفة من المكررات للتنقل عبر البيانات بطرق متنوعة.

ستقوم بتنظيم الكود الخاص بك عبر ملفين:

Inventory.h: قم بتعريف فئة Inventory التي تدير مجموعة من كميات العناصر المخزنة في std::vector<int>.
يجب أن توفر الفئة الخاصة بك هذه الدوال:
- addItem(int quantity) — تضيف كمية عنصر إلى المخزون
- printForward() — تستخدم المكررات مع begin() و end() لطباعة جميع الكميات مفصولة بمسافات، متبوعة بسطر جديد
- printReverse() — تستخدم المكررات العكسية مع rbegin() و rend() لطباعة جميع الكميات بترتيب عكسي، مفصولة بمسافات، متبوعة بسطر جديد
- doubleAll() — تستخدم المكررات للتنقل عبر المتجه (vector) ومضاعفة كل كمية في مكانها
- getTotal() — تستخدم المكررات لحساب وإرجاع مجموع كل الكميات
استخدم الكلمة المفتاحية auto لتصريحات المكرر الخاصة بك للحفاظ على نظافة الكود.
main.cpp: اقرأ أربعة مدخلات صحيحة (كل منها في سطر منفصل) تمثل كميات العناصر.
قم بإنشاء كائن Inventory وأضف الكميات الأربع جميعها. ثم استعرض استخدام المكرر من خلال:
1. طباعة Forward: متبوعة باستدعاء printForward()
2. طباعة Reverse: متبوعة باستدعاء printReverse()
3. طباعة Total: <sum> باستخدام getTotal()
4. استدعاء doubleAll() لتعديل الكميات
5. طباعة After doubling: متبوعة باستدعاء printForward()
6. طباعة New total: <sum> باستخدام getTotal()

على سبيل المثال، مع المدخلات 10، 25، 15، و 30:

Forward: 10 25 15 30 
Reverse: 30 15 25 10 
Total: 80
After doubling: 20 50 30 60 
New total: 160

يتيح لك هذا التحدي التدرب على قراءة العناصر من خلال المكررات (للطباعة والجمع) وتعديل العناصر من خلال المكررات (للمضاعفة). سترى أيضاً كيف تجعل المكررات العكسية التنقل للخلف أمراً مباشراً دون أي تلاعب بالفهارس (indexes).

ورقة مرجعية

المكررات (Iterators) هي كائنات توفر طريقة موحدة للوصول إلى العناصر داخل الحاويات (containers). وهي تعمل كمؤشرات معممة تعرف كيفية التنقل عبر الحاوية.

توفر كل حاوية في مكتبة STL الطريقتين begin() و end(). يشير المكرر begin() إلى العنصر الأول، بينما يشير end() إلى ما بعد العنصر الأخير:

std::vector<int> nums = {10, 20, 30};

for (std::vector<int>::iterator it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";  // إلغاء المرجعية للحصول على القيمة
}

استخدم الكلمة المفتاحية auto لتبسيط تعريفات المكرر:

for (auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
    *it *= 2;  // تعديل العناصر من خلال المكرر
}

فئات المكررات بناءً على القدرات:

مكررات الوصول العشوائي (على سبيل المثال، vector) تدعم العمليات الحسابية مثل it + 3 أو it1 - it2
المكررات ثنائية الاتجاه (على سبيل المثال، list، map) يمكنها التحرك للأمام وللخلف باستخدام ++ و --
المكررات الأمامية يمكنها التحرك في اتجاه واحد فقط

للتنقل العكسي، استخدم rbegin() و rend():

for (auto rit = nums.rbegin(); rit != nums.rend(); ++rit) {
    std::cout << *rit << " ";  // يطبع بترتيب عكسي
}

جرّب بنفسك

#include <iostream>
#include "Inventory.h"

using namespace std;

int main() {
    // قراءة أربعة مدخلات صحيحة
    int q1, q2, q3, q4;
    cin >> q1;
    cin >> q2;
    cin >> q3;
    cin >> q4;

    // TODO: إنشاء كائن Inventory

    // TODO: إضافة جميع الكميات الأربعة إلى الـ inventory

    // TODO: طباعة "Forward: " ثم استدعاء printForward()

    // TODO: طباعة "Reverse: " ثم استدعاء printReverse()

    // TODO: طباعة "Total: " متبوعة بنتيجة getTotal()

    // TODO: استدعاء doubleAll() لتعديل الكميات

    // TODO: طباعة "After doubling: " ثم استدعاء printForward()

    // TODO: طباعة "New total: " متبوعة بنتيجة getTotal()

    return 0;
}