Язык программирования C++. Пятое издание - Стенли Липпман

Упражнение 12.28. Напишите программу, реализующую текстовые запросы, не определяя классы управления данными. Программа должна получать файл и взаимодействовать с пользователем, запрашивая слова, искомые в этом файле. Используйте контейнеры vector, map и set для хранения данных из файла и создания результатов запросов.

Упражнение 12.29. Перепишите цикл взаимодействия с пользователем, используя цикл do while (см. раздел 5.4.4). Объясните, какая версия предпочтительней и почему.

12.3.2. Определение классов программы запросов

Начнем с определения класса TextQuery. Пользователь создает объекты этого класса, предоставляя поток istream для чтения входного файла. Этот класс предоставляет также функцию query(), которая получает строку и возвращает объект класса QueryResult, представляющий строки, в которых присутствует искомое слово.

Переменные-члены класса должны учитывать совместное использование с объектами класса QueryResult. Класс QueryResult совместно использует вектор, представляющий входной файл и наборы, содержащие номера строк, связанные с каждым словом во вводе. Следовательно, у нашего класса есть две переменные-члена: указатель shared_ptr на динамически созданный вектор, содержащий входной файл, а также карта строк и указателей shared_ptr<set>. Карта ассоциирует каждое слово в файле с динамически созданным набором, содержащим номера строк, в которых присутствует это слово.

Чтобы сделать код немного понятней, определим также тип-член (см. раздел 7.3.1) для обращения к номерам строк, которые являются индексами вектора строк:

class QueryResult; // объявление необходимого типа возвращаемого

                   // значения функции запроса

class TextQuery {

public:

 using line_no = std::vector<std::string>::size_type;

 TextQuery(std::ifstream&);

 QueryResult query(const std::string&) const;

private:

 std::shared_ptr<std::vector<std::string>> file; // исходный файл

 // сопоставить каждое слово с набором строк, в которых присутствует

 // это слово

 std::map<std::string,

          std::shared_ptr<std::set<line_no>>> wm;

};

Самая трудная часть этого кода — разобраться в именах классов. Как обычно, для кода из файла заголовка применяется часть std::, указывающая имя библиотеки (см. раздел 3.1). Но в данном случае частое повторение имени std:: делает код немного менее понятным для чтения. Рассмотрим пример:

std::map<std::string, std::shared_ptr<std::set<line_no>>> wm;

Его будет проще понять, переписав так:

map<string, shared_ptr<set<line_no>>> wm;

Конструктор TextQuery() получает поток ifstream, позволяющий читать строки по одной:

// прочитать входной файл, создать карту строк и их номеров

TextQuery::TextQuery(ifstream &is): file(new vector<string>) {

 string text;

 while (getline(is, text)) { // для каждой строки в файле

  file->push_back(text);     // запомнить эту строку текста

  int n = file->size() - 1;  // номер текущий строки

  istringstream line(text);  // разделить строку на слова

  string word;

  while (line >> word) { // для каждого слова в этой строке

   // если слова еще нет в wm, индексация добавляет новый

   // элемент

   auto &lines = wm[word]; // lines - это shared_ptr

   if (!lines) // этот указатель - вначале нулевой, когда

               // встречается слово

    lines.reset(new set<line_no>); // резервирует новый набор

   lines->insert(n); // вставить номер этой строки

  }

 }

}

Список инициализации конструктора резервирует новый вектор для содержания текста из входного файла. Функция getline() используется для чтения из файла по одной строке за раз и их помещения в вектор. Поскольку file — это указатель shared_ptr, используем оператор -> для обращения к его значению, чтобы вызвать функцию push_back() для того элемента вектора, на который указывает указатель file.

Затем поток istringstream (см. раздел 8.3) используется для обработки каждого слова только что прочитанной строки. Внутренний цикл while использует оператор ввода класса istringstream для чтения каждого слова текущей строки в строку word. В цикле while используется оператор индексирования карты для доступа к связанному со словом указателю shared_ptr<set> и связи ссылки lines с этим указателем. Обратите внимание, что lines — это ссылка, поэтому внесенные в нее изменения будут сделаны с элементом карты wm.

Если слова еще нет в карте, оператор индексирования добавит строку word в карту wm (см. раздел 11.3.4). Ассоциируемый со строкой word элемент инициализирован значением по умолчанию. Это значит, что ссылка lines будет нулевой, если оператор индексирования добавит строку word в карту wm. Если ссылка lines будет нулевой, резервируем новый набор и вызываем функцию reset() для обновлении указателя shared_ptr, на который ссылается ссылка lines, чтобы он указывал на этот только что созданный набор.

Независимо от того, был ли создан новый набор, происходит вызов функции insert(), добавляющей текущий номер строки. Поскольку lines — это ссылка, вызов функции insert() добавляет элемент в набор карты wm. Если данное слово встречается несколько раз в той же строке, вызов функции insert() не делает ничего.

Класс QueryResult обладает тремя переменными-членами: строка, представляющая слово, указатель shared_ptr на вектор, содержащий входной файл; и указатель shared_ptr на набор номеров строк, в которых присутствует это слово. Его единственная функция-член — конструктор, инициализирующий эти три члена:

class QueryResult {

 friend std::ostream& print(std::ostream&, const QueryResult&);

public:

 QueryResult(std::string s,

             std::shared_ptr<std::set<line_no>> p,

             std::shared_ptr<std::vector<std::string>> f):

  sought(s), lines(p), file(f) { }

private:

 std::string sought; // слово, представляющее запрос

 std::shared_ptr<std::set<line_no>> lines;       // номера строк

 std::shared_ptr<std::vector<std::string>> file; // входной файл

};

Единственная задача конструктора — сохранить свои аргументы в соответствующих переменных-членах, что он и делает в списке инициализации конструктора (см. раздел 7.1.4).

Функция query() получает строку, которую она использует для поиска соответствующего набора номеров строк в карте. Если строка найдена, функция query() создает объект класса QueryResult из заданной строки, переменной-члена file класса TextQuery и набора, извлеченного из карты wm.

Единственный вопрос: что следует возвратить, если заданная строка не найдена? В данном случае никакого набора возвращено не будет. Решим эту проблему, определив локальный статический объект, являющийся указателем shared_ptr на пустой набор номеров строк. Когда слово не найдено, возвратим копию этого указателя shared_ptr:

QueryResult

TextQuery::query(const string &sought) const {

 // возвратить указатель на этот набор, если искомое слово не найдено

 static shared_ptr<set<line_no>> nodata(new set<line_no>);

 // использовать find() но не индексировать, чтобы избежать

 // добавления слова в карту wm!

 auto loc = wm.find(sought);

 if (loc == wm.end())

  return QueryResult(sought, nodata, file); // не найдено

 else

  return QueryResult(sought, loc->second, file);

}

Функция print() выводит заданный объект класса QueryResult в заданный поток:

ostream &print(ostream &os, const QueryResult &qr) {

 // если слово найдено, вывести количество и все вхождения

 os << qr.sought << " occurs " << qr.lines->size() << " "

    << make_plural(qr.lines->size(), "time", "s") << endl;

 // вывести каждую строку, в которой присутствует слово

 for (auto num : *qr.lines) // для каждого элемента в наборе

  // не путать пользователя с номерами строк, начинающимися с 0