C++ 模拟Map
JDK中的Map类型采用键值对的方式保存数据,且键(key)不能重复。在HashMap的实现中实际采用了Hash分类加数组排序的方式。在C++中我没有采用这样的算法。而是通过首先对Key值进行二叉树排序,再查找对应的Value。而对整个树型结构排序则使用最基本的中序遍历。这些都是数据结构的知识,不太了解的可以查看我之前的博客(查找树ADT)。下面言归正传。
假设场景是我需要输入一系列的人名+年龄,然后按照人名字典排序显示所有数据。以下是测试方法:
- int main() {
- using namespace std;
- Item<string, int>* it1 = new Item<string, int>("Done", );
- it1->put("Tom", );
- it1->put("Kate", );
- it1->put("Lory", );
- it1->put("Xiaom", );
- it1->put("Kate", ); // 重复记录
- cout << it1->size() << endl; // 結果:5
- Item<string, int>* it2 = it1; // 调用拷贝构造
- Item<string, int>::Entry* ep = it2->sort(); // 获取数组指针
- for (int i = ; i < it2->size(); i++) { // 遍历指针
- cout << ep[i].str_k << "=" << ep[i].str_v << endl;
- }
- return ;
- }
(1)第8行添加了一条重复数据,应该覆盖第5行的数据。
(2)第12行调用拷贝函数,测试指针赋值是否正确。
(3)第15行遍历数组,查询数据。
下面是模板类的设计:
- #ifndef ITEM_H_
- #define ITEM_H_
- #include <iostream>
- template<typename K, typename V>
- class Item {
- public:
- struct Entry { // 构造一个内部结构用来保存排序对象
- K str_k;
- V str_v;
- };
- private:
- static int len; // 每次新增一个元素+1,作为size()的返回值
- static int index; //返回数组的下标
- K _key; // 键
- V _value; // 值
- Item* _left; // 左子树
- Item* _right; // 右子树
- void _sort(Item& item, Entry entry[]); // 内部排序方法
- public:
- Item(const K& key, const V& value) :
- _key(key), _value(value), _left(), _right() {
- len++;
- }
- virtual ~Item() { // 析构左子树指针和右子树指针
- if (_left != )
- delete _left;
- if (_right != )
- delete _right;
- }
- Item(const Item& o) : // 拷贝构造
- _key(o._key), _value(o._value), _left(o._left), _right(o._right) {
- }
- Item& operator=(const Item& it) { // 默认赋值函数
- _key = it._key;
- _value = it._value;
- if (_left != )
- delete _left;
- if (_right != )
- delete _right;
- _left = it._left;
- _right = it._right;
- return *this;
- }
- void put(const K& key, const V& value);
- V get(const K& key) const;
- int size() const;
- Entry* sort() { // 采用中序遍历方法排序
- Entry* entry = new Entry[len];
- _sort(*this, entry);
- return entry;
- }
- };
- template<typename K, typename V>
- int Item<K, V>::len = ;
- template<typename K, typename V>
- int Item<K, V>::index = ;
- template<typename K, typename V>
- void Item<K, V>::put(const K& key, const V& value) {
- if (key == _key) {
- _key = key;
- _value = value;
- } else if (key > _key) {
- if (_right == ) {
- Item* r = new Item(key, value);
- _right = r;
- } else {
- _right->put(key, value);
- }
- } else if (key < _key) {
- if (_left == ) {
- Item* l = new Item(key, value);
- _left = l;
- } else {
- _left->put(key, value);
- }
- }
- }
- template<typename K, typename V>
- V Item<K, V>::get(const K& key) const {
- if (key == _key) {
- return _value;
- } else if (key < _key) {
- if (_left == ) {
- return ;
- } else {
- _left->get(key);
- }
- } else if (key > _key) {
- if (_right == ) {
- return ;
- } else {
- _right->get(key);
- }
- }
- }
- template<typename K, typename V>
- int Item<K, V>::size() const {
- return len;
- }
- template<typename K, typename V>
- void Item<K, V>::_sort(Item& item, Entry entry[]) {
- if (item._left == ) {
- entry[index].str_k = item._key;
- entry[index].str_v = item._value;
- index++;
- } else {
- _sort(*item._left, entry);
- entry[index].str_k = item._key;
- entry[index].str_v = item._value;
- index++;
- }
- if (item._right == ) {
- return;
- } else {
- _sort(*item._right, entry);
- }
- }
- #endif /* ITEM_H_ */
部分注释我已经下载的代码中,这里做几点说明:
(1)二叉树排序的原则是先形成树根,然后新进入的数据与树根比较。如果小于树根则形成新的二叉树结构并放在左侧形成左子树。反之形成右子树。如果左子树(右子树)已经存在则采取递归的方式插入。
(2)二叉树遍历的原则是先处理左子树,再处理树根,最后处理右子树。同样也需要采用递归查询。
(3)C++不同于Java,最好是自己实现拷贝构造和重载赋值函数。通常情况下,拷贝构造和重载赋值函数效果相同,但在本例中大家可以看到。重载赋值函数需要首先对自己的左右子树的指针析构再赋值。
(4)由于C++编译方式的不同,类中的静态常量是不可以直接赋值的。需要在声明之后再定义数据,并且定义的顺序也很重要。
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