C++ Primer 学习笔记_38_STL实践与分析（12）--集成的应用程序容器：文本查询程序

STL实践与分析

--容器的综合应用：文本查询程序

引言：

本章中最重点的实例。由于不须要用到multiset与multimap的内容。于是将这一小节提到了前面。通过这个实例程序，大师分析问题的智慧，大师的编程风格。大师对程序的控制能力，由此可见一斑。因此。我对这一小节的内容差点儿不做改动。或仅仅做非常小的更改（由于有些东西不同人有不同的理解）。搬出来。以供大家细致品读。

要求：

我们的程序将读取用户指定的随意文本文件,然后同意用户从该文件里查找单词。查询的结果是该单词出现的次数,并列出每次出现所在的行。假设某单词在同一行中多次出现,程序将仅仅显示该行一次。

行号按升序显示。

例子：

以本章的内容作为文件输入,然后查找单词“element”。输出的前几行应为:

element occurs 125 times
	(line 62) element with a given key.
	(line 64) second element with the same key.
	(line 153) element |==| operator.
	(line 250) the element type.
	(line 398) corresponding element.
	…

一、查询程序的设计

设计程序的一个良好习惯是首先将程序所涉及的操作先列出来，明白须要提供的操作有助于建立须要的数据结构和实现这些行为。

从需求出发，我们的程序须要支持下面任务：

1）它必须同意用户指明要处理的文件名称字。

程序将存储该文件的内容,以便输出每一个单词所在的原始行。

2）它必须将每一行分解为各个单词,并记录每一个单词所在的全部行。在输出行号时,应保证以升序输出,而且不反复。

3）对特定单词的查询将返回出现该单词的全部行的行号。

4）输出某单词所在的行文本时,程序必须能依据给定的行号从输入文件里获取对应的行。

1、数据结构

设计一个简单的TextQuery类来实现这个程序：

1）使用一个vector<string>对象来存储整个输入文件。输入文件的每一行是该
vector对象的一个元素。

因而,在希望输出某一行时,仅仅需以行号为下标获取该行所在的元素就可以。

2）将每一个单词所在的行号存储在一个set容器对象中。使用set就可确保每行仅仅有一个条目,并且行号将自己主动按升序排列。

3）使用一个map容器将每一个单词与一个set容器对象关联起来,该set容器对象记录此单词所在的行号。

2、操作

对于类还要求有良好的接口。然而,一个重要的设计策略首先要确定:查询函数需返回存储一组行号的set对象。这个返回类型应该怎样设计呢?

其实,查询的过程相当简单:使用下标訪问map对象获取关联的set对象就可以。唯一的问题是怎样返回所找到的set对象。安全的设计方案是返回该set对象的副本。但如此一来,就意味着要复制set中的每一个元素。假设处理的是一个相当庞大的文件,则复制set对象的代价会很昂贵。其它可行的方法包含:返回一个pair对象,存储一对指向set中元素的迭代器;或者返回set对象的
const引用。为简单起见,我们在这里採用返回副本的方法,但注意:假设在实际应用中复制代价太大,须要新考虑事实上现方法。

第一、第三和第四个任务是使用这个类的程序猿将运行的动作。第二个任务则是类的内部任务。将这四任务映射为类的成员函数,则类的接口需提供下列三个public函数:

1）read_file成员函数,其形參为一个ifstream&
类型对象。

该函数每次从文件里读入一行,并将它保存在vector容器中。

输入完成后,read_file
将创建关联每一个单词及其所在行号的map容器。

2）run_query成员函数,其形參为一个string类型对象,返回一个set对
象,该set对象包括出现该string对象的全部行的行号。

3）text_line成员函数,其形參为一个行号,返回输入文本中该行号相应的文本行。

不管 run_query还是
text_line都不会改动调用此函数的对象,因此,可将这两个操作定义为const成员函数。

为实现read_file功能,还需定义两个private函数来读取输入文本和创建map容器:

1）store_file函数读入文件,并将文件内容存储在vector容器对象中。

2）build_map函数将每一行分解为各个单词,创建map容器对象,同一时候记录每一个单词出现行号。

二、TextQuery类

//in TextQuery.h
class TextQuery
{
public:
    typedef std::vector<std::string>::size_type line_no;
    void read_file(std::ifstream &is)
    {
        store_file(is);
        build_map();
    }
    std::set<line_no> run_query(const std::string &) const;
    std::string text_line(line_no) const;

private:
    void store_file(std::ifstream &);
    void build_map();

    std::vector<std::string> line_of_text;
    std::map< std::string,std::set<line_no> > word_map;
};

三、TextQuery类的使用

1、主程序

//in main.cpp
/**记得加入
*#include "TextQuery.h" 类的定义
*#include "other.h"     其它函数的声明
*/
int main(int argc,char **argv)
{
    ifstream inFile;
    if (argc != 2 || !open_file(inFile,argv[1]))
    {
        cerr << "No input file!" << endl;
        return EXIT_FAILURE;
    }

    TextQuery tq;
    tq.read_file(inFile);
    while (true)
    {
        cout << "enter word to look for,or q/Q to quit: ";
        string s;
        cin >> s;
        if (!cin || s == "q" || s == "Q")
            break;

        set<TextQuery::line_no> locs = tq.run_query(s);
        print_results(locs,s,tq);
    }
    return 0;
}

2、辅助函数

print_results函数、make_plural函数、open_file函数的定义:

//in other.cpp
/**记得加入
*#include "TextQuery.h" 类的定义
*#include "other.h"     其它函数的声明
*/
string make_plural(set<TextQuery::line_no size,const string &begin,const string &ends);
ifstream &open_file(ifstream &in,const string &file)
{
    in.close();
    in.clear();
    in.open(file.c_str());

    return in;
}

void print_results(set<TextQuery::line_no> &locs,
                   const string &sought,
                   const TextQuery &file)
{
    typedef set<TextQuery::line_no> line_nums;
    line_nums::size_type size = locs.size();
    cout << "\n" << sought << " occurs "
         << size << " "
         << make_plural(size,"time","s") << endl;

    line_nums::iterator iter = locs.begin();
    while (iter != locs.end())
    {
        cout << "\t(line "
             << (*iter) + 1 << ")"
             << file.text_line(*iter) << endl;
    }
}

string make_plural(set<TextQuery::line_no size,
                   const string &begin,
                   const string &ends)
{
    return (size <= 1 ? begin : begin + ends);
}

四、编写成员函数[inTextQuery.h]

1、存储输入文件

void TextQuery::store_file(ifstream &is)
{
    string textline;
    while (getline(is,textline))
    {
        line_of_text.push_back(textline);
    }
}

2、建立单词map容器

void TextQuery::build_map()
{
    for (line_no line_num = 0;
            line_num != line_of_text.size();
            ++line_num)
    {
        istringstream line(line_of_text[line_num]);
        string word;

        while (line >> word)
        {
            word_map[word].insert(line_num);
        }
    }
}

【分析：】

	word_map[word].insert(line_num);

将word用做
map容器的下标。假设word在
word_map容器对象中不存在,那么下标操作符将该word加入到此容器中,并将其关联的值初始化为空的set。

无论是否加入了word,下标运算都返回一个set对象,然后调用insert函数在该
set对象中加入当前行号。假设某个单词在同一行中反复出现,那么insert函数的调用将不做不论什么操作。

3、支持查询

set<TextQuery::line_no>
TextQuery::run_query(const std::string &query_word) const
{
    map<string,set<line_no> >::const_iterator
    loc = word_map.find(query_word);

    if (loc == word_map.end())
    {
        return set<TextQuery::line_no>();
    }
    else
    {
        return loc -> second;
    }
}

run_query函数带有指向conststring
类型对象的引用參数,并以这个參数作为下标来訪问word_map对象。

如果成功找到这个string,那么该函数返回关联此string的
set对象,否则返回一个空的set对象。

4、run_query返回值的使用

string TextQuery::text_line(line_no line) const
{
    if (line < line_of_text.size())
    {
        return line_of_text[line];
    }
    throw out_of_range("line number out of range");
}

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