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Libreria_Algoritmi.tex
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% --------------------- LE GEMME DELLA LIBRERIA DEGLI ALGORITMI ----------------------
\chapter{Le gemme degli Algoritmi}
%TODO: Argomenti ancora da trattare in questo capitolo:
% ----------------------------- SECTION: INTRODUZIONE --------------------------------
\section{Introduzione}
\textsf{\small È di vitale importanza, per ogni buon programma, sapere e conoscere bene la \textbf{Libreria degli Algoritmi}, fornisce delle vere e proprie gemme, per una varietà di scopi: ricerche, ordinamento, contare, fondere, permutare, partizionare, comparare, manipolare su \emph{ranges} ( un range è una sequenza di oggetti a cui si può accedere attraverso iteratori o puntatori) di elementi e molto altro ancora. } \\
\textsf{\small Questa libreria è molto vasta, perciò non tratterò proprio tutto tutto, ma una buona parte di essa.} \\
\textsf{\small Inoltre, tratterò anche argomenti al di fuori della libreria, ma che legano con essa e sono molto d'aiuto.} \break
\textsf{\small Qui una lista di argomenti della libreria degli Algoritmi che tratteremo: } \\
%TODO: forse qui dovrei aggiungere anche quelle del C++20. (tanto son le stesse, ma con ranges:: davanti)
\begin{itemize}
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni su sequenze non modificabili} }
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni su sequenze modificabili} }
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni di partizionamento} }
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni di Ordinamento} }
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni di ricerca binaria} }
%\item \textsf{\small \textbf{Altre operazioni di ordinamento sui ranges} }
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni sugli Insiemi} }
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni sugli Heap} }
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni di Min/Max} }
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni di Comparazione} }
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni su permutazioni} }
\item \textsf{\small \textbf{Operazioni numeriche} }
%\item \textsf{\small \textbf{Operazioni su Memoria Inizializzata} }
%\item \textsf{\small \textbf{Execution Policies} }
%\item \textsf{\small \textbf{} }
\end{itemize}
\textsf{\small La maggior parte di queste sono definite nell'header \textbf{<algorithm>}, ma alcune anche in \textbf{<numeric>}, \textbf{<execution>} ed altre.} \\
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[width=1\textwidth, height=1\textheight, keepaspectratio]{./imgs/Algorithm_Library/algorithms.png}
\caption{Algorithm Library}
\label{fig:algorithms}
\end{figure}
% ------------------ SECTION: OPERAZIONI SU SEQUENZE NON-MODIFICABILI ---------------
\newpage
\section{Operazioni su sequenze non-modificabili}
\textsf{\small \textbf{Definizione: } Le \textbf{operazioni su sequenze non-modificabili}, da come si intende, sono quelle operazioni che non modificano la sequenza, ma che attuano, compiono ricerche per trovare determinati elementi, contano gli elementi, testano varie condizioni, eccetera.} \\
\subsection{Condizioni}
\textsf{\small Possiamo testare se degli elementi sono presenti o no attraverso queste funzioni: \textbf{std::all\_of}, \textbf{std::any\_of}, \textbf{std::none\_of}.} \\
\begin{itemize}
\item \textsf{\small \textbf{any\_of} : ha bisogno che anche solo 1 sia vero (sia presente).}
\item \textsf{\small \textbf{all\_of} : ha bisogno che tutti quelli considerati siano veri.}
\item \textsf{\small \textbf{none\_of} : ha bisogno che nessuno sia presente (tra quelli cercati) (che siano tutti falsi).}
\end{itemize}
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main()
{
std::vector<int> a = { 6, 1, 7, 3, 2, 5, 4, 9, 12 };
std::vector<int> b = { 1, 4, 5, 8, 21, 11, 7, 0, 17 };
// Ci assicuriamo che ci sia almeno un valore minore o uguale a 3 nel vettore a.
std::cout << std::boolalpha << std::any_of( a.cbegin(), a.cend(), [](auto n) {return n <= 3; }) << "\n"; //Output: true
// Ci assicuriamo che non ci siano valori maggiori di 33 nel vettore b.
std::cout << std::boolalpha << std::none_of( b.cbegin(), b.cend(), [](auto n) { return n > 33; }) << "\n"; //Output: true
std::vector<int> c = {0, 2, 4, 6, 8, 10};
// Controlliamo se tutti i valori sono pari.
if(std::all_of(c.cbegin(), c.cend(), [](int i){ return i % 2 == 0;}))
{
std::cout << "Tutti i numeri sono pari" << "\n";
}
//Output: Tutti i numeri sono pari.
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Ricerca}
\textsf{\small Queste operazioni servono per cercare degli elementi all'interno delle sequenze: \textbf{std::find}, \textbf{std::find\_if}, \textbf{std::find\_if\_not}, \textbf{find\_end}, \textbf{find\_first\_of}, \textbf{adjacent\_find}.} \\
\textsf{\small Inoltre ci sono anche: \textbf{std::search}, \textbf{search\_n}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main()
{
// ESEMPIO FIND
std::vector<std::string> a = { "zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten" };
std::vector<std::string> b = { "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10" };
// rbegin() e rend() servono per invertire (reverse) l'iteratore.
const auto k = std::find( a.rbegin(), a.rend(), "one");
std::cout << "Indice dell'ultimo 'one': " << (a.rend() - k) - 1 << std::endl; //Output: Indice dell'ultimo 'one': 1
// ESEMPIO find\_first\_of
const std::string s = "one;two,three:four";
const std::string delimiter = ";,:";
const auto i = std::find_first_of( s.cbegin(), s.cend(), delimiter.cbegin(), delimiter.cend());
std::cout << "Indice del primo delimitatore: " << i - s.cbegin() << std::endl; //Output: Indice del primo delimitatore: 3
// ESEMPIO adjacent\_find
const std::string haystack = "as55jsdjflkadfkjsadlfs5j";
const std::string needle = "s5j";
const auto j = std::adjacent_find( haystack.cbegin(), haystack.cend() );
std::cout << j - haystack.cbegin() << std::endl; //Output: 2
// ESEMPIO SEARCH
// Cerchiamo una sequenza nella stringa.
const auto w = std::search( haystack.begin(), haystack.end(), needle.begin(), needle.end());
std::cout << w - haystack.begin() << std::endl; //Output: 21
return 0;
}
\end{lstlisting}
\textsf{\small Questi sono alcuni esempi dell'utilizzo di questi funzioni, non li faccio tutti, ma gli altri sono intuitivi.} \\
\subsubsection{find vs search}
\textsf{\small La differenza è che \textbf{find} cerca un singolo elemento nella sequenza, mentre \textbf{search} cerca per un'intera sequenza nella sequenza. } \\
\subsection{Contatori}
\textsf{\small Ci sono un paio di funzioni per contare gli elementi di una sequenza: \textbf{std::count}, \textbf{std::count\_if}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main()
{
std::vector<int> v = { 8, 4, 9, 2, 3, 6, 5, 5, 1, 2, 4, 9, 1, 2};
std::cout << std::count( v.begin(), v.end(), 3) << std::endl; //Output: 1
std::cout << std::count_if( v.begin(), v.end(), [](auto n) { return n <= 7;}) << std::endl; //Output: 11
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Altre operazioni}
\textsf{\small Ulteriori operazioni possibili sono: } \\
\begin{itemize}
\item \textsf{\small \textbf{mismatch} : restituisce la prima posizione in cui due sequenze differiscono.}
\item \textsf{\small \textbf{equal} : per controllare se due sequenze sono uguali (lo tratterò anche nelle \emph{Operazioni di Comparazione}).}
\item \textsf{\small \textbf{is\_permutation} : testa se la sequenza è una permutazione (lo tratterò anche nelle \emph{Operazioni di Permutazione}).}
\end{itemize}
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main()
{
// ESEMPIO MISMATCH
std::vector<std::string> a = { "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10" };
std::vector<std::string> b = { "0", "1", "2", "3", "4", "&", "6", "7", "8", "9", "10" };
const auto i = std::mismatch( a.cbegin(), a.cend(), b.cbegin()).first;
std::cout << i - a.cbegin() << std::endl; //Output: 5
// ESEMPIO EQUAL
std::vector<int> v1 = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
std::vector<int> v2 = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
std::vector<int> v3 = { 1, 2, 4, 3, 5, 6 };
std::cout << std::boolalpha << std::equal( v1.cbegin(), v1.cend(), v2.cbegin()) << std::endl; //Output: true
std::cout << std::boolalpha << std::equal( v1.cbegin(), v1.cend(), v3.cbegin()) << std::endl; //Output: false
// ESEMPIO IS\_PERMUTATION
std::vector<int> vec = { 1, 2, 3, 4 };
std::vector<int> vec2 = { 2, 3, 4, 1 };
std::vector<int> vec3 = { 2, 3, 2, 2 };
std::cout << std::boolalpha << std::is_permutation(vec.begin(), vec.end(), vec2.begin()) << std::endl; //Output: true
std::cout << std::boolalpha << std::is_permutation(vec.begin(), vec.end(), vec3.begin()) << std::endl; //Output: false
return 0;
}
\end{lstlisting}
\fleuron %TODO: oppure \ornament
\textsf{\small Per tutte queste operazioni c'è un equivalente per \emph{ranges} del C++20 a pag. \pageref{ranges_seq_non_modificabili}} \\
% ------------------ SECTION: OPERAZIONI SU SEQUENZE MODIFICABILI --------------------
\newpage
\section{Operazioni su sequenze modificabili}
\textsf{\small \textbf{Definizione: } Queste, invece sono quelle operazioni che ti permettono di modificare la sequenza originaria.} \\
\subsection{Copiare sequenze | Copy}
\textsf{\small Queste operazioni ti permettono di copiare parti o intere sequenze: \textbf{std::copy}, \textbf{std::copy\_n}, \textbf{std::copy\_if}, \textbf{std::copy\_backward}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
#include <iterator> // per usare gli iteratori nei loops.
#include <cctype> // per usare std::isupper.
int main()
{
// ESEMPIO COPY\_N
std::vector<std::string> b = { "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10" };
std::vector<std::string> c;
c.resize(9);
std::copy_n( b.begin(), 9, c.begin());
// In questo caso devo usare begin() ed end(), non posso usare cbegin() e cend().
std::cout << "il vettore c contiene: ";
for (std::vector<std::string>::iterator it = c.begin(); it!=c.end(); ++it)
{
std::cout << ' ' << *it;
}
std::cout << '\n';
//Output: il vettore c contiene: 0 1 2 3 4 5 6 7 8
// ESEMPIO COPY\_N 2
std::string in = "1234567890";
std::string out;
std::copy_n(in.begin(), 4, std::back_inserter(out));
std::cout << out << '\n'; //Output: 1234
// ESEMPIO COPY\_IF
std::string a = "Solo Le Lettere in Maiuscolo Verranno Considerate";
std::string uppers;
// back\_inserter è uno speciale tipo di \emph{output iterator} per
// permettere agli algoritmi che sovrascrivono gli elementi, come il
// \emph{copy}, di inserire dei nuovi elementi automaticamente alla fine del container.
std::copy_if(a.begin(), a.end(), std::back_inserter( uppers ), [](auto s){ return std::isupper(s); } ); // una volta funzionava anche così: std::copy\_if(a.begin(), a.end(), std::back\_inserter( uppers), std::isupper);
std::cout << uppers << std::endl; //Output: SLLMVC
// ESEMPIO COPY\_BACKWARD
std::vector<int> inVector;
for(int i = 0; i < 10; i++)
{
inVector.push_back(i);
}
std::vector<int> outVector(15);
std::copy_backward(inVector.begin(), inVector.end(), outVector.end());
std::cout << "outVector contiene: ";
for(auto v : outVector){
std::cout << v << " ";
}
//Output: outVector contiene: 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Muovere | Move}
\textsf{\small Queste ci permettono di spostare gli elementi da una sequenza ad un'altra: \textbf{std::move}, \textbf{std::move\_backward}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
int main()
{
std::vector<std::string> a = { "zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten" };
std::vector<std::string> b = { "0", "1", "2", "3", "4", "&", "6", "7", "8", "9", "10" };
// Sposta i primi due parametri di move nell'inizio del suo terzo parametro.
std::move( a.begin(), a.begin() + 3, b.begin()); // anche mettendo a.begin() funziona.
std::cout << "il vettore a contiene: ";
for(auto v : a){
std::cout << v << " ";
}
//Output: Il vettore a contiene: three four five six seven eight nine ten
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Scambiare | Swap}
\textsf{\small Le operazioni di \textbf{swap} ci permettono di scambiare gli elementi di due sequenze, contenitore: \textbf{std::swap}, \textbf{std::swap\_ranges}, \textbf{iter\_swap}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main()
{
// ESEMPIO SWAP
int x = 5, int y = 12;
std::cout << "x prima dello swap: " << x << ", y prima dello swap: " << y << std::endl; //Output: x prima dello swap: 5, y prima dello swap: 12
std::swap(x,y);
std::cout << "x dopo lo swap: " << x << ", y dopo lo swap: " << y << std::endl; //Output: x dopo lo swap: 12, y dopo lo swap: 5
//ESEMPIO SWAP\_RANGES
std::vector<int> vec1(7, 66);
std::vector<int> vec2(7, 18);
std::swap_ranges(vec1.begin() + 1, vec1.end() - 1, vec2.begin());
std::cout << "vec1 contiene: ";
for(auto v : vec1){
std::cout << v << " ";
}
//Output: vec1 contiene: 66 18 18 18 18 18 66
std::cout << '\n';
std::cout << "vec2 contiene: ";
for(auto v : vec2){
std::cout << v << " ";
}
//Output: vec2 contiene: 66 66 66 66 66 18 18
std::cout << '\n';
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Trasformare | Transform}
\textsf{\small Applica un'operazione sugli elementi delle sequenze: \textbf{std::transform}.} \\
\textsf{\small \textbf{In Place} : vuol dire che il risultato viene messo nello stesso contenitore e non in un altro a parte.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <cctype>
int main()
{
// ESEMPIO 1
std::vector<int> a = { 5, 7, 8, 9, 1, 2};
std::vector<int> b = { 3, 6, 2, 1, 0, 9};
std::vector<int> c;
std::transform( a.begin(), a.end(), b.begin(), std::back_inserter(c), [](int a, int b) { return a + b * b; });
std::cout << "c contiene: ";
for(auto v : c)
{
std::cout << v << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: c contiene: 14 43 12 10 1 83
//ESEMPIO 2
std::string s = "Questa frase verra\' trasformata";
std::string out;
std::transform( s.begin(), s.end(), std::back_inserter(out), [](auto o){return std::toupper(o);});
std::cout << out << '\n';
//Output: QUESTA FRASE VERRA' TRASFORMATA
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Rimpiazzare | Replace}
\textsf{\small Queste permettono di rimpiazzare alcuni elementi della sequenza con altri: \textbf{std::replace}, \textbf{std::replace\_if}, \textbf{std::replace\_copy}, \textbf{std::replace\_copy\_if}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream> // per std::cout
#include <algorithm> // per std::replace, replace\_if, replace\_copy\_if
#include <vector> // per std::vector
#include <array> // per std::array
#include <iterator> // per std::ostream\_iterator
#include <functional> // per std::bind
int main()
{
// ESEMPIO REPLACE
std::array<int, 10> arr{3, 2, 1, 7, 8, 6, 11, 9, 0, 33};
std::replace(arr.begin(), arr.end(), 6, 66);
for (int a : arr) {
std::cout << a << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 3 2 1 7 8 66 11 9 0 33
// ESEMPIO REPLACE\_IF
// Se è minore di 3 allora lo sostituiamo con 37.
std::replace_if(arr.begin(), arr.end(),
std::bind(std::less<int>(), std::placeholders::_1, 3), 37);
for (int a : arr) {
std::cout << a << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 3 37 37 7 8 66 11 9 37 33
// ESEMPIO REPLACE\_COPY\_IF
std::vector<int> v{6, 1, 22, 66, 3, 9, 8, 1, 4, 5, 7, 0 };
std::replace_copy_if(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "), [](int n) { return n > 6; }, 33);
std::cout << '\n';
//Output: 6 1 33 33 3 33 33 1 4 5 33 0
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Riempire | Fill}
\textsf{\small Utilizziamo \textbf{std::fill} e \textbf{std::fill\_n} per riempire una sequenza con una serie di elementi.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <iterator>
int main()
{
std::vector<int> v(10, 21);
v.reserve(10);
std::fill_n( std::back_inserter( v ), 10, 36);
for(auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 21 21 21 21 21 21 21 21 21 21 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Generatori | Generate}
\textsf{\small Servono per generare elementi in base ad una funzione generatrice. Questa è definita dall'utente ed è chiamata in modo successivo per assegnare gli elementi, numeri. Queste sono: \textbf{std::generate}, \textbf{std::generate\_n}. } \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <iterator>
#include <random>
#include <functional>
int main()
{
// ESEMPIO 1
std::vector<int> v;
std::generate_n( std::back_inserter(v), 8, [val = 0]() mutable {
const auto old = val;
val += 6;
return old;
});
for(auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 0 6 12 18 24 30 36 42
// ESEMPIO 2
std::vector<int> v2;
std::mt19937 rng( std::random_device{}() );
std::uniform_int_distribution<int> d(0, 20);
std::generate_n( std::back_inserter(v2), 8, std::bind(d, rng));
for(auto e : v2)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 9 6 15 19 14 3 13 8 (pseudo-casuale ogni volta)
return 0;
}
\end{lstlisting}
%TODO: generate vs fill (direi non necessario)
\subsection{Rimozione | Remove}
\textsf{\small Come implica dal nome, queste operazioni forniscono un modo per rimuovere elementi da una sequenza: \textbf{std::remove}, \textbf{std::remove\_if}, \textbf{std::remove\_copy}, \textbf{std::remove\_copy\_if}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
#include <cctype>
int main()
{
std::string str = " Testo con degli spazi bianchi";
auto noSpace = std::remove(str.begin(), str.end(), ' ');
std::cout << str << std::endl; //Output: Testocondeglispazibianchibianchi
std::string str2 = "Testo\n con\tdegli spazi bianchi\n\n";
str2.erase(std::remove_if(str2.begin(), str2.end(),
[](unsigned char c){return std::isspace(c);}), str2.end());
std::cout << str2 << std::endl; //Output: Testocondeglispazibianchi
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Unico | Unique}
\textsf{\small Permettono di ottenere una sequenza unica, senza elementi ripetuti.} \\
\textsf{\small Queste operazioni sono: \textbf{std::unique}, \textbf{std::unique\_copy}. } \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
#include <iterator>
int main()
{
// ESEMPIO UNIQUE
std::vector<std::string> s = { "0", "1", "2", "2", "2", "3", "5", "4", "6", "9", "9", "5", "11" };
const auto s2 = std::unique(s.begin(), s.end());
s.erase(s2, s.end());
for(auto e : s)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 0 1 2 3 5 4 6 9 5 11
// ESEMPIO UNIQUE\_COPY
std::string str1 = "La stringa con molti spazi bianchi!";
std::cout << "prima: " << str1 << '\n'; //Output: La stringa con molti spazi bianchi!
std::string str2;
std::unique_copy(str1.begin(), str1.end(), std::back_inserter(str2),
[](char c1, char c2){ return c1 == ' ' && c2 == ' '; });
std::cout << "dopo: " << str2 << '\n'; //Output: La stringa con molti spazi bianchi!
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Invertire | Reverse}
\textsf{\small Queste operazioni consentono di invertire l'ordine delle sequenze: \textbf{std::reverse}, \textbf{std::reverse\_copy}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main()
{
// ESEMPIO REVERSE
std::vector<int> vec{ 9, 6, 3};
std::reverse(vec.begin(), vec.end());
for(auto v : vec) std::cout << v;
std::cout << '\n';
//Output: 369
// ESEMPIO REVERSE\_COPY
std::vector<int> vec2({2, 1, 4});
std::vector<int> reverseVec(3);
std::reverse_copy(std::begin(vec2), std::end(vec2), std::begin(reverseVec));
for(auto v : reverseVec)
{
std::cout << v << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 4 1 2
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Ruotare | Rotate}
\textsf{\small Ruotano l'ordine degli elementi nella sequenza: \textbf{std::rotate}, \textbf{std::rotate\_copy}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main()
{
std::vector<int> v{3, 7, 9, 8, 2, 1, 0, 10, 4, 5, 12};
// Rotazione verso sinistra
std::rotate(v.begin(), v.begin() + 1, v.end());
for(auto e : v) std::cout << e << " ";
std::cout << '\n';
//Output: 7 9 8 2 1 0 10 4 5 12 3
// Rotazione verso destra
std::rotate(v.rbegin(), v.rbegin() + 1, v.rend());
for(auto e : v) std::cout << e << " ";
std::cout << '\n';
//Output: 3 7 9 8 2 1 0 10 4 5 12
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Spostare | Shift}
\textsf{\small Servono per spostare di tot elementi le sequenze, a differenza della rotazione che si limita a ruotare la sequenza, con lo spostamento si perdono o si ottengono dati: \textbf{std::shift\_left}, \textbf{std::shift\_right}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
int main()
{
std::vector<std::string> g{"a", "b", "c", "d", "e", "f", "g"};
std::shift_left( begin(g), end(g), 3 );
for(auto s : g) std::cout << s << " ";
std::cout << '\n';
//Output: . . . d e f g (in realtà mi dava errore std::shift\_left non è membro di std)
std::shift_right( begin(g), end(g), 3);
for(auto s : g) std::cout << s << " ";
std::cout << '\n';
//Output: . . . d . . . (in realtà mi dava errore std::shift\_right non è membro di std)
return 0;
}
\end{lstlisting}
\subsection{Mischiare | Shuffle}
\textsf{\small Serve per mischiare, mescolare gli elementi della sequenza: \textbf{std::shuffle}, \textbf{std::random\_shuffle}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
#include <random>
int main()
{
std::vector<std::string> a = { "zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten" };
std::mt19937 rng( std::random_device{}());
std::shuffle( a.begin(), a.end(), rng );
for(auto s : a) std::cout << s << " ";
std::cout << '\n';
//Output: three zero four two ten one nine seven six eight five (è sempre diversa perché è casuale)
return 0;
}
\end{lstlisting}
\fleuron
\textsf{\small Per tutte queste operazioni c'è un equivalente per \emph{ranges} del C++20 a pag. \pageref{ranges_seq_modificabili}} \\
% ---------------------- SECTION: OPERAZIONI SU PARTIZIONI ---------------------------
\section{Operazioni su Partizioni}
\textsf{\small \textbf{Definizione: } Le \textbf{operazioni su partizioni} permettono di eseguire partizioni sulle sequenze di elementi.} \\
\textsf{\small Queste operazioni possibili sono: \textbf{std::partition}, \textbf{std::is\_partitioned}, \textbf{std::stable\_partition}, \textbf{std::partition\_copy}, \textbf{std::partition\_point}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <array>
int main()
{
// ESEMPIO PARTITION
std::vector<std::string> a = { "zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten" };
std::vector<int> b = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
auto partion1 = std::partition( a.begin(), a.end(), [](const auto& s) { return std::any_of( s.begin(), s.end(), []( char c){ return c == 'e'; });});
for(auto p : a)
{
std::cout << p << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: zero one ten three nine five eight seven six four two
auto partition2 = std::partition( b.begin(), b.end(), [](int i) { return i % 2 == 0;});
for(auto p : b)
{
std::cout << p << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 0 10 2 8 4 6 5 7 3 9 1
// ESEMPIO STABLE\_PARTITION
std::vector<std::string> c = { "zero", "one", "two", "three", "four", "five", "six", "seven", "eight", "nine", "ten" };
std::vector<int> d = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
auto partion3 = std::stable_partition( a.begin(), a.end(), [](const auto& s) { return std::any_of( s.begin(), s.end(), []( char c){ return c == 'e'; });});
for(auto p : c)
{
std::cout << p << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: zero one two three four five six seven eight nine ten
auto partition4 = std::stable_partition( b.begin(), b.end(), [](int i) { return i % 2 == 0;});
for(auto p : d)
{
std::cout << p << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
//ESEMPIO IS\_PARTITIONED
std::vector<int> v = { 2, 4, 8, 6, 0, 10};
bool isPartitioned = std::is_partitioned( v.begin(), v.end(), [](int i){ return i % 2 == 0; });
std::cout << std::boolalpha << isPartitioned << std::endl; //Output: true
// ESEMPIO PARTITION\_COPY
int arr [10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
int trueArr [5] = {0};
int falseArr [5] = {0};
std::partition_copy(std::begin(arr), std::end(arr), std::begin(trueArr), std::begin(falseArr), [](int i){return i > 5; });
for(int a : trueArr)
{
std::cout << a << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 6 7 8 9 10
for(int a : falseArr)
{
std::cout << a << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 1 2 3 4 5
// ESEMPIO PARTITION\_POINT
std::array v = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
auto is_even = [](int i){ return i % 2 == 0; };
const auto parPoint = std::partition_point(v.cbegin(), v.cend(), is_even);
const auto i = std::distance(v.cbegin(), pp);
std::cout << "Partition point a: " << i << "; v[" << i << "] = " << *pp << '\n'; //Output: Partition point a: 4; v[4] = 5
return 0;
}
\end{lstlisting}
\fleuron
\textsf{\small Per tutte queste operazioni c'è un equivalente per \emph{ranges} del C++20 a pag. \pageref{ranges_partition}} \\
% --------------------- SECTION: OPERAZIONI DI ORDINAMENTO ---------------------------
\newpage
\section{Operazioni di Ordinamento}
\textsf{\small \textbf{Definizione: } Le \textbf{operazioni di ordinamento} consentono di ordinare le sequenze.} \\
\textsf{\small Queste sono: \textbf{std::sort}, \textbf{std::stable\_sort}, \textbf{std::partial\_sort}, \textbf{std::partial\_sort\_copy}, \textbf{std::is\_sorted}, \textbf{std::is\_sorted\_until}, \textbf{std::nth\_elemeent}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
int main()
{
// ESEMPIO SORT E IS\_SORTED
std::vector<int> v{ 7, 9, 1, 0, 2, 5, 3, 4, 8, 10, 6};
std::cout << std::boolalpha << std::is_sorted(v.begin(), v.end()) << '\n'; //Output: false
std::sort(v.begin(), v.end());
for(auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
std::cout << std::boolalpha << std::is_sorted(v.begin(), v.end()) << '\n'; //Output: true
// ESEMPIO SORT
// Il sort, di solito usa il minore < per fare l'ordinamento, ma in questo caso noi gli passiamo il maggiore >.
std::sort(v.begin(), v.end(), std::greater<int>{});
for(auto e : v)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
// ESEMPIO STABLE\_SORT
class Employee {
public:
int age;
std::string name; // Non partecipa nei paragoni
};
// Questo ci serve per indicare alle funzioni sort come devono fare il paragone per ordinare gli elementi.
bool operator<(const Employee & lhs, const Employee & rhs)
{
return lhs.age < rhs.age;
}
std::vector<Employee> employees =
{
{22, "Gigi"},
{37, "Maria"},
{48, "Alessio"},
};
std::stable_sort(v.begin(), v.end());
for (const Employee & e : employees)
std::cout << e.age << ", " << e.name << '\n';
//Output: 22, Gigi
//Output: 37, Maria
//Output: 48, Alessio
// ESEMPIO PARTIAL\_SORT
std::vector<int> v2 = { 5, 7, 1, 0, 3, 5, 6, 4, 7, 8, 10, 2 };
// Ordina solo una parte del contenitore, non tutto.
// Può essere utile, magari per delle classifiche, dove magari servono soltanto i primi 10 o i primi 100 giocatori e non tutti gli altri.
std::partial_sort(v2.begin(), v2.begin() + 4, v2.end());
for(auto& v : v2)
{
std::cout << v << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 0 1 2 3 7 5 6 5 7 8 10 4 (i primi 4 elementi sono ordinati: 0 1 2 3, tutti gli altri son rimasti in posizioni non ordinate)
// ESEMPIO NTH\_ELEMENT
std::vector<int> v3{11, 7, 9, 4, 2, 2, 6, 7, 9, 3, 7, 7};
auto m = v3.begin() + v3.size()/2;
std::nth_element(v3.begin(), m, v3.end());
for(auto& e : v3)
{
std::cout << e << " ";
}
std::cout << '\n';
//Output: 6 2 3 4 2 7 7 7 9 9 7 11
std::cout << "The medianIl mediano è: " << v3[v3.size()/2] << '\n'; //Output: Il mediano è 7
return 0;
}
\end{lstlisting}
\fleuron
\textsf{\small Per tutte queste operazioni c'è un equivalente per \emph{ranges} del C++20 a pag. \pageref{ranges_sorting}} \\
% ------------ SECTION: OPERAZIONI DI RICERCA BINARIA (BINARY SEARCH) ----------------
\newpage
\section{Operazioni di Ricerca Binaria}
\textsf{\small \textbf{Definizione: } Queste servono per operazioni su ricerche binarie: \textbf{std::lower\_bound}, \textbf{std::upper\_bound}, \textbf{std::equal\_range}, \textbf{std::binary\_search}.} \\
\begin{lstlisting}
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main()
{
// ESEMPIO LOWER\_BOUND
std::vector<int> v{ 15, 5, 22, 11, 33, 7, 88, 0, 9, 1, 4, 26, 52 };
// Restituisce un iteratore che punta al primo elemento che non è minore del valore.
const int lowerBound = 3;
const auto i = std::lower_bound(v.begin(), v.end(), lowerBound);
std::cout << *i << '\n'; //Output: 15
// ESEMPIO UPPER\_BOUND
// Restituisce un iteratore che punta al primo elemento che è maggiore del valore.
const int upperBound = 7;
const auto j = std::upper_bound(v.begin(), v.end(), upperBound);