【数据结构】8_泛型编程简介

数据结构课程的特点

• 专注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。

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问题：如何为数据结构的学习选择合适的语言

经验分享：支持泛型编程的语言最适合数据结构课程的学习

泛型编程的概念

• 不考虑具体数据类型的编程方式

对于Swap函数可以考虑下面的泛型写法

void Swap(T &a, T &b)
{
    T t = a;
    a = b;
    b = t;
}

Swap 泛型写法中的T不是一个具体的数据类型，而是泛指任意的数据类型。

C++中的函数模板

• 一种特殊的函数可用不同类型进行调用
• 看起来和普通函数很相似，区别是类型可被参数

template <typename T>
void Swap(T &a. T &b)
{
    T t = a;
    a = b;
    b = t;
}

函数模板的语法规则

• template 关键字用于声明开始进行泛型编程
• typename 关键字用于声明泛指类型

函数模板的使用

• 自动类型推导调用
• 具体类型显示调用

int a = 0;
int b = 0;

Swap(a, b);         // 自动推导

float c = 2;
float d = 3;

Swap<float>(c, d);  // 显示调用

编程实验：函数模板初探

#include <iostream>

using namespace std;

template <typename T>
void Swap(T &a, T &b)
{
    T t = a;
    a = b;
    b = a;
}

int main()
{
    int a = 2;
    int b = 1;

    Swap(a, b);

    cout << "a = " << a << " " << "b = " << b << endl;

    double c = 0.01;
    double d = 0.02;

    cout << "c = " << c << " " << "d = " << d << endl;

    return 0;
}

输出：

a = 1 b = 1
c = 0.01 d = 0.02

C++ 中的类模板

• 以相同的方式处理不同的类型
• 在类声明前使用 template 进行标识
• <typename T> 用于说明类中使用的泛指类型T

template <typename T>
class Operator
{
public:
    T op(T a, T b);
}

类模板的使用

• 只能显示指定具体类型，无法自动推导
• 使用具体类型 <Type> 定义对象

Operator<int> op1;
Operator<string> op2;

int i = op1.op(1, 2);
string s = op2.op("D.T", "Software");

编程实验

#include <iostream>

using namespace std;

template <typename T>
class Op
{
public:
    T process(T v)
    {
        return v * v;
    }
};

int main()
{
    Op<int> opInt;
    Op<double> opDouble;

    cout << "5 * 5 = " << opInt.process(5) << endl;
    cout << "0.3 * 0.3 = " << opDouble.process(0.3) << endl;

    return 0;
}

输出：

5 * 5 = 25
0.3 * 0.3 = 0.09

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示指定
• 类模板在使用时只能显示指定类型
• 类模板非常适用于编写数据结构相关的代码

以上内容整理于狄泰软件学院系列课程，请大家保护原创！