Итераторы

Часть раздела Объектно-ориентированное программирование путешествия по C++ на Coddy. Урок 72 из 104.

Iterators — это объекты, которые служат связующим звеном между контейнерами и алгоритмами. Они предоставляют единообразный способ доступа к elements в любом контейнере, независимо от того, как этот контейнер хранит свои data внутри. Представьте iterator как обобщённый указатель, который знает, как перемещаться по контейнеру.

Каждый контейнер STL предоставляет методы begin() и end(). Итератор begin() указывает на первый element, тогда как end() указывает на позицию сразу после последнего element — на ограничитель, который отмечает место остановки:

#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 << " ";  // Разыменовать, чтобы получить значение
    }
    // Вывод: 10 20 30
}

Ключевое слово auto значительно упрощает объявления итераторов:

for (auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) {
    *it *= 2;  // Изменить элементы через итератор
}
// nums теперь {20, 40, 60}

Итераторы бывают разных категорий в зависимости от их возможностей. Итераторы произвольного доступа (например, из vector) поддерживают арифметические операции, такие как it + 3 или it1 - it2.

Двунаправленные итераторы (из list, map) могут перемещаться вперёд и назад с помощью ++ и --. Forward итераторы могут перемещаться только в одном направлении.

Для обратного обхода используйте rbegin() и rend():

for (auto rit = nums.rbegin(); rit != nums.rend(); ++rit) {
    std::cout << *rit << " ";  // Выводит в обратном порядке
}

Задание

Легко

Давайте создадим систему отслеживания inventory, которая использует iterators для обхода и изменения коллекций items. Вы попрактикуетесь в использовании различных типов iterator для навигации по data различными способами.

Вы организуете свой код в двух файлах:

Inventory.h: определите Inventory class, который управляет коллекцией количеств item, хранящихся в std::vector<int>.
Ваш class должен предоставлять следующие методы:
- addItem(int quantity): добавляет количество item в inventory
- printForward(): использует iterators с begin() и end(), чтобы вывести все количества, разделённые пробелами, с последующим newline
- printReverse(): использует обратные iterators с rbegin() и rend(), чтобы вывести все количества в обратном order, разделённые пробелами, с последующим newline
- doubleAll(): использует iterators для обхода вектора и удваивает каждое количество на месте
- getTotal(): использует iterators для вычисления и возврата суммы всех количеств
Используйте ключевое слово auto для объявлений iterator, чтобы код оставался чистым.
main.cpp: считайте четыре целочисленных inputs (каждый в отдельной строке), представляющих количества item.
Создайте Inventory и добавьте все четыре количества. Затем продемонстрируйте использование iterator следующим образом:
1. Выведите Forward:, затем вызовите printForward()
2. Выведите Reverse:, затем вызовите printReverse()
3. Выведите Total: <sum> с использованием getTotal()
4. Вызовите doubleAll(), чтобы изменить количества
5. Выведите After doubling:, затем вызовите printForward()
6. Выведите New total: <sum> с использованием getTotal()

Например, при inputs 10, 25, 15 и 30:

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

Это задание позволит вам попрактиковаться как в чтении элементов с помощью iterator (для вывода и суммирования), так и в изменении элементов с помощью iterator (для удвоения). Вы также увидите, как обратные iterator упрощают обход назад без каких-либо манипуляций с индексами.

Попробуйте сами

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

using namespace std;

int main() {
    // Прочитать четыре целочисленных ввода
    int q1, q2, q3, q4;
    cin >> q1;
    cin >> q2;
    cin >> q3;
    cin >> q4;

    // TODO: Создать объект Inventory

    // TODO: Добавить все четыре количества в инвентарь

    // TODO: Вывести "Forward: " затем вызвать printForward()

    // TODO: Вывести "Reverse: " затем вызвать printReverse()

    // TODO: Вывести "Total: " за которым следует результат getTotal()

    // TODO: Вызвать doubleAll() для изменения количеств

    // TODO: Print "After doubling: " then call printForward()

    // TODO: Вывести "New total: " за которым следует результат getTotal()

    return 0;
}