大学C++程序设计教程-杨国兴及例题-课件PPT
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第9章 多态性9.1 函数模板9.2 模板函数的覆盖9.3 类模板9.1 函数模板1. 问题的提出 重载函数可以解决功能相同或相似的函数使用同一个函数名的问题。 void swap(char &x, char &y) char t =x; x = y; y = t; void swap(int &x, int &y) int t =x; x = y; y = t; 第9章 模板void swap(float &x, float &y)float t =x;x = y;y = t; 实际代码量并未减少。可使用函数模板减少大量代码。9.1 函数模板2. 函数模板的定义 template 或 类型名 函数名（参数表） 函数体 函数模板就像是一个带有类型参数的函数(参数T即为类型)，编译程序会根据实际参数的类型确定参数的类型。第9章 模板template 类型名 函数名（参数表）函数体例9.1 定义用于变量交换的函数模板#include template void swap(T &x, T &y)T temp=x;x=y;y=temp;void main(void)char a=A, b=B;int c=123, d=456;double x=12.3, y=45.6;swap(a, b);swap(c, d);swap(x, y);cout a , b endl;cout c , d endl;cout x , y endl;第9章 模板程序运行结果为：B, A456, 12345.6, 12.3例9.2 插入排序函数模板，使用插入排序函数模板可以为不同数据类型的数组排序，如整型、字符型、实型等等，为了使程序具有通用性，设计函数模板InsertionSort（）。 插入排序的基本思想：每一步将一个待排序的元素按其关键字值的大小插入到已排序序列的合适位置，直到待排序元素全部插入完为止。第9章 模板例9.2 （续一） template void InsertionSort(T A, int n) int i, j; T temp; for (i = 1; i 0 & temp =Aj-1结束循环时，j便是应插入的位置 /当遇到j=0结束循环时，则0是应插入的位置。 Aj = Aj-1; /将元素逐个后移，以便找到插入位置时可立即插入。 j-; Aj = temp; 第9章 模板例9.2 （续二） #include void main() int a10=2,4,1,8,7,9,0,3,5,6; double b10=12.1, 24.2, 15.5, 81.7, 2.7, 5.9, 40.3, 33.3, 25.6, 4.6; InsertionSort(a,10); InsertionSort(b,10); cout a0 a1 a2 a3 ; cout a4 a5 a6 a7 ; cout a8 a9 endl; cout b0 b1 b2 b3 ; cout b4 b5 b6 b7 ; cout b8 b9 endl; 第9章 模板程序运行结果为：0 1 2 3 4 5 6 7 8 92.7 4.6 5.9 12.1 15.5 24.2 25.6 33.3 40.3 81.7 例9.3 使用函数模板产生的二意性 #include template T max(T a, T b)return ab?a:b;void main(void)int a = max(10.5, 20);double b = max(10, 20.6);cout a endl;cout b endl; 第9章 模板9.2 模板函数的覆盖 下列函数模板： template T max(T a, T b) retum ab?a:b; 对于简单的数据类型，如整型、实型、字符型数据，这个模板能够正常工作。对于字符串，用上述模板就会出现问题，因为对于字符串，不能使用运算符“”，要为其编写独立的max（）函数。 我们将函数模板生成的函数称为模板函数。如果某一函数的函数原型与函数模板生成的函数（模板函数）原型一致，称该函数为模板函数的覆盖函数。第9章 模板例9.4 模板函数的覆盖 #include #include template T max(T a, T b)return ab?a:b;char *max(char *x, char *y)return strcmp(x, y) 0 ? x :y;void main(void)char *p=ABCD, *q=EFGH;p=max(p, q);int a =max(10, 20);float b =max(10.5, 20.6);cout p endl;cout a endl;cout b endl;第9章 模板程序运行结果为：EFGH2020.69.2 模板函数的覆盖在进行函数调用时，编译程序采用如下策略确定调用哪个函数：（1）首先寻找一个实参与形参完全匹配的覆盖函数，如果找到，则调用该函数（2）如果能通过函数模板生成实例函数，并且参数匹配，则调用该函数。（3）通过强制类型转换，寻找能够与实参匹白的覆盖函数，或通过函数模板生成的实例函数、如果找到则调用该函数。（4）如果所有努力失败，则给出出错信息。第9章 模板9.3 类模板1. 问题的提出 class A int i; public: A(int a) void set (int b) ; class B double i; public: B(double a) void set (double b) ; 第9章 模板这两个类的方法都一样，只是一个数据类型是整型，另一个数据类型是实型。可以使用类模板简化代码 类模板也称为参数化的类，用于为类型相似的类定义一种通用模式9.3 类模板2. 类模板的定义 template class 类模板名 成员声明 如果需要在类模板外定义类模板的成员函数，格式如下： template 类型 类模板名:函数名（参数表） 函数体 第9章 模板9.3 类模板2. 类模板的定义（续） 使用类模板建立对象的语法如下： 类模板 对象1，对象2，； 系统会根据实参的类型，生成一个类（称为模板类），然后建立该类的对象。即对模板实例化生成类，再对类实例化生成对象。第9章 模板例9.5 定义数组类的类模板，并利用成员函数对数组中的元素初始化。#include template class myArraypublic:myArray(int nSize,T Initial);myArray()delete m_pArray;T &operator(int nIndex) /重载运算符用于取得数组的元素return m_pArraynIndex; void Show(int nNumElems, char *pszMsg= , bool bOneLine=true);void Sort(int nNumElems);protected:T *m_pArray; /保存数组起始地址int m_nSize; /数组的长度;第9章 模板例9.5 （续一）templatemyArray:myArray(int nSize,T InitVal)m_nSize=(nSize1)? nSize:1;m_pArray=new Tm_nSize;for(int i=0;im_nSize;i+)m_pArrayi=InitVal; templatevoid myArray:Show(int nNumElems, char *pszMsg, bool bOneLine)cout pszMsgendl;if(bOneLine)for(int i=0;inNumElems;i+)cout m_pArrayi ;cout endl;elsefor(int i=0;inNumElems;i+)cout m_pArrayiendl; 第9章 模板构造函数为m_nSize赋值，并为数组申请存储空间，将数组的每个元素都赋值为InitVal。 成员函数Show（）显示数组元素的值，元素的个数由第一个参数指定，第二个参数为输出数组元素值之前，输出的提示信息，第三个参数确定数组元素是显示在一行上，还是多行。 例9.5 （续二）templatevoid myArray:Sort(int nNumElems)int i, j; T temp; for (i = 1; i 0 & temp m_pArrayj-1) m_pArrayj = m_pArrayj-1; j-; m_pArrayj = temp; 第9章 模板成员函数Sort（）使用插入排序法对数组元素排序（升序），其参数是数组中元素的个数。 例9.5 （续三）void main()int nArr10=89,34,32,47,15,81,78,36,63,83;int cArr10=C,W,r,Y,k,J,X,Z,y,s;myArray IntegerArray(10,0);myArray CharArray(10, );for(int i=0;i10;i+)IntegerArrayi=nArri;for(i=0;i10;i+)CharArrayi=cArri;IntegerArray.Show(10,Unsorted array is: );IntegerArray.Sort(10);IntegerArray.Show(10,Sorted array is: );cout endl ;CharArray.Show(10,Unsorted array is: );CharArray.Sort(10);CharArray.Show(10,Sorted array is: );cout endl; 第9章 模板程序运行结果为：Unsorted array is:89 34 32 47 15 81 78 36 63 83Sorted array is:15 32 34 36 47 63 78 81 83 89Unsorted array is:C W r Y k J X Z y sSorted array is:C J W X Y Z k r s y例9.6 使用缺省参数定义数组的类模板#include template class ArrayT *data;int size;public:Array(int);Array();T &operator(int); 第9章 模板template Array :Array(int n)data = new Tsize=n;template Array :Array()delete data;template T &Array :operator(int i)return datai;注意：函数模板不能定义缺省参数，而类模板却可以定义缺省参数。例9.6 （续）void main(void)int i;Array L1(10); /等价于Array L1(10)Array L2(20); for(i=0; i10; i+)L1i = i;for(i=0; i20; i+)L2i = A+i;for(i=0; i10; i+)cout L1i ;cout endl;for(i=0; i20; i+)cout L2i ;cout endl;第9章 模板程序运行结果为：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T 例9.7 折半查找函数模板第9章 模板基本思想：对于已按关键字排序的序列，经过一次比较，可将序列分割成两部分，然后只在有可能包含待查元素的一部分中继续查找，并根据试探结果继续分割，逐步缩小查找范围，直至找到或找不到为止。比如在如下数组中查找值为48的元素： 例9.7 （续一）template int BinSearch(T list, int n, T key)int mid, low, high;T midvalue;low=0;high=n-1;while (low = high) / low = high表示整个数组尚未查找完mid = (low+high)/2; / 求中间元素的下标midvalue = listmid; / 取出中间元素的值if (key = midvalue) return mid; / 若找到,返回下标else if (key midvalue)high = mid-1; / 若key midvalue将查找范围缩小到数组的前一半elselow = mid+1; / 否则将查找范围缩小到数组的后一半return -1; / 没有找到返回-1 第9章 模板例9.7 （续二）#include template int BinSearc
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