Iteradores

Parte de la sección Programación Orientada a Objetos del Journey de C++ de Coddy. Lección 72 de 104.

Los iteradores son objetos que actúan como puente entre los contenedores y los algoritmos. Proporcionan una forma uniforme de acceder a los elementos de cualquier contenedor, independientemente de cómo almacene sus datos internamente. Piensa en un iterador como un puntero generalizado que sabe cómo desplazarse por un contenedor.

Todos los contenedores de STL proporcionan los métodos begin() y end(). El iterador begin() apunta al primer elemento, mientras que end() apunta a la posición siguiente al último elemento: un centinela que marca dónde detenerse:

#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 << " ";  // Desreferencia para obtener el valor
    }
    // Salida: 10 20 30
}

La palabra clave auto simplifica significativamente las declaraciones de iteradores:

for (auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
    *it *= 2;  // Modifica los elementos mediante el iterador
}
// nums ahora es {20, 40, 60}

Los iteradores se dividen en distintas categorías según sus capacidades. Los iteradores de acceso aleatorio (como los de vector) admiten operaciones aritméticas como it + 3 o it1 - it2.

Los iteradores bidireccionales (de list, map) pueden avanzar y retroceder con ++ y --. Los iteradores hacia delante solo pueden avanzar en una dirección.

Para recorrer en orden inverso, usa rbegin() y rend():

for (auto rit = nums.rbegin(); rit != nums.rend(); ++rit) {
    std::cout << *rit << " ";  // Imprime en orden inverso
}

Desafío

Fácil

Construyamos un sistema de seguimiento de inventario que use iteradores para recorrer y manipular colecciones de artículos. Practicarás el uso de distintos tipos de iteradores para navegar por los datos de varias maneras.

Organizarás tu código en dos archivos:

Inventory.h: Define una clase Inventory que administre una colección de cantidades de artículos almacenadas en un std::vector<int>.
Tu clase debe proporcionar estos métodos:
- addItem(int quantity): agrega una cantidad de artículos al inventario
- printForward(): usa iteradores con begin() y end() para imprimir todas las cantidades separadas por espacios, seguidas de un salto de línea
- printReverse(): usa iteradores inversos con rbegin() y rend() para imprimir todas las cantidades en orden inverso, separadas por espacios, seguidas de un salto de línea
- doubleAll(): usa iteradores para recorrer el vector y duplicar cada cantidad en su lugar
- getTotal(): usa iteradores para calcular y devolver la suma de todas las cantidades
Usa la palabra clave auto en las declaraciones de tus iteradores para mantener el código limpio.
main.cpp: Lee cuatro valores enteros (cada uno en una línea distinta) que representen las cantidades de artículos.
Crea un objeto Inventory y agrega las cuatro cantidades. Luego, demuestra el uso de iteradores:
1. Imprime Forward: y luego llama a printForward()
2. Imprime Reverse: y luego llama a printReverse()
3. Imprime Total: <sum> usando getTotal()
4. Llama a doubleAll() para modificar las cantidades
5. Imprime After doubling: y luego llama a printForward()
6. Imprime New total: <sum> usando getTotal()

Por ejemplo, con las entradas 10, 25, 15 y 30:

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

Este desafío te permite practicar tanto la lectura de elementos mediante iteradores (para imprimir y sumar) como la modificación de elementos mediante iteradores (para duplicar). También verás cómo los iteradores inversos facilitan el recorrido hacia atrás sin manipular índices.

Pruébalo tú mismo

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

using namespace std;

int main() {
    // Lee cuatro números enteros de entrada
    int q1, q2, q3, q4;
    cin >> q1;
    cin >> q2;
    cin >> q3;
    cin >> q4;

    // TODO: Crea un objeto Inventory

    // TODO: Añade las cuatro cantidades al inventario

    // TODO: Imprime "Forward: " y luego llama a printForward()

    // TODO: Imprime "Reverse: " y luego llama a printReverse()

    // TODO: Imprime "Total: " seguido del resultado de getTotal()

    // TODO: Llama a doubleAll() para modificar las cantidades

    // TODO: Imprime "After doubling: " y luego llama a printForward()

    // TODO: Imprime "New total: " seguido del resultado de getTotal()

    return 0;
}