QT: работаем с библиотекой контейнеров Tulip

Библиотека Tulip – встроенный в QT (модуль QtCore) аналог STL (Standard Template Library, стандартная библиотека шаблонов языка C++).

В основе библиотеки лежат 3 понятия:

• контейнеры - классы, способные хранить в себе элементы различных типов данных;
• алгоритмы – операции преобразования над элементами контейнеров, такие, как сортировка, поиск, сравнение и т.п.;
• итераторы - связывают контейнеры и алгоритмы, позволяют перемещаться по элементами контейнера, абстрагируясь от конкретной структуры данных.

Работать с этими возможностями очень легко, в заметке мы рассмотрим несколько типовых примеров.

Ктулху съел часть контента этой статьи... но, кажется, Красная Армия исправила это (27.02.2021)

1. Контейнерные классы (контейнеры) делятся на:

Последовательные (упорядоченные коллекции, в которых каждый элемент занимает определенную позицию):

• QVector <T> — вектор;
• QList <T> — список;
• QLinkedList <T> — двусвязный список;
• QStack <T> — стек;
• QQueue <T> — очередь.

Ассоциативные (коллекции, в которых позиция элемента зависит от его значения):

• QSet <T> — множество;
• QMap <K,T> — словарь, хранящий соответствия ключей типа K и значений типа T (значения хранятся упорядоченными по ключу);
• QMultiMap <K,T> — мультисловарь, может связывать с одним ключом множество значений;
• QHash <K,T> — хэш, набор пар "ключ-значение", данные хранятся в произвольном порядке;
• QMultiHash <K,T> — мультихэш, может связывать с одним ключом хэша множество значений.

Здесь

• <T> - обозначение типа данных (например, QString, int)
• <K> - тип данных ключа, по которому упорядочиваются данные (только для указанных типов контейнеров).

Общие операторы и методы всех контейнеров

Здесь и далее предполагается, что методы могут иметь различные перегрузки, а конкретные классы, конечно, содержат и уникальные для них методы.

Общие методы последовательных контейнеров

Некоторые методы контейнера QVector <T>

Пример 1. Добавление строк и целых чисел в вектор

QVector <QString> vs;
vs.append("Item1");
vs += "Item2";
qDebug() << vs;
QVector <int> vi;
vi.push_back(1);
vi += 2;    
qDebug() << vi;

Замечание. Здесь и далее предполагается, что в проект включены соответствующие заголовки QT, например, для показанного выше кода требуется

#include <QVector>
#include <QDebug>

Некоторые методы контейнера QList <T>

Пример 2. Формирование списка строк и обмен местами первого элемента с последним.

    QList <QString> list;
    cout << "Enter the strings, 0 is the end of input" << endl;
    QTextStream qtcin(stdin);
    QString s;
    for (;;) {
        s = qtcin.readLine();
        //qtcin >> s; //если чтение до пробела
        if (s.compare("0")==0) break;
        list << s;
    }
    list.swap(0,list.size()-1);
    qDebug() << list;

Общие методы ассоциативных контейнеров

Пример 3. Заполнение простого телефонного справочника

QMap <QString, QString> phoneBook;
phoneBook["Masha"] = "+79131234567";
phoneBook["Vasya"] = "+79537654321";
QMap <QString, QString>::iterator it = phoneBook.begin();
for (;it!= phoneBook.end(); ++it) qDebug() << "Name=" << it.key()
 << " Phone=" << it.value();

Некоторые методы контейнера QSet <T>

Пример 4. Объединение, пересечение и разность 2 числовых множеств

 QSet <int> set1;
 QSet <int> set2;
 set1 << 1 << 2 << 3;
 set2 << 2 << 3 << 4;
 QSet <int> setUnion = set1;
 setUnion.unite (set2);
 qDebug() << "Union = " << setUnion.toList();
 QSet <int> setIntersect = set1;
 setIntersect.intersect(set2);
 qDebug() << "Intersection = " << setIntersect.toList();
 QSet <int> setSubtract = set1;
 setSubtract.subtract(set2);
 qDebug() << "Subtraction = " << setSubtract.toList();

2. Итераторы позволяют перемещаться по элементам контейнера, абстрагируясь от структуры данных.

Методы QListIterator, QLinkedListIterator, QVectorIterator, QHashIterator, QMapIterator , QSetIterator

Пример 5. Сканирование списка строк с помощью итератора

QList <QString> list;
list << " Item1 " << " Item2 " << " Item3 ";
QListIterator <QString> it(list);
while(it.hasNext()) {
 ui->textEdit->setText(ui->textEdit->toPlainText()+"\n"+it.next());
}

Если необходимо производить изменения в процессе прохождения итератором элементов, то для этого следует воспользоваться изменяющимися (mutable) итераторами. Их классы называются аналогично, но с добавлением "Mutable": QMutableListIterator, QMutableHashIterator, QMutableLinkedListIterator, QMutableMapIterator и QmutableVector-Iterator. Метод remove() удаляет текущий элемент, а insert() производит вставку элемента в текущую позицию. При помощи метода setValue() можно присвоить элементу другое значение.

Пример 6. Замена значения элемента в списке

QList <QString> list;
list << "Item1" << "Item2" << "Item3";
QMutableListIterator <QString> it(list);
while (it.hasNext()) if (it.next()=="Item3") it.setValue("3Item");
qDebug() << list;

В QT также работают итераторы в стиле STL:

QVector <QString> vec;
vec << "Item1" << "Item2" << "Item3"; 

Пример 7. Прямой проход по вектору строк.

QVector<QString>::iterator it = vec.begin();
for (; it != vec.end(); ++it) {
 qDebug() << "Element:" << *it;
}

Пример 8. Обратный проход по вектору строк.

QVector<QString>::iterator it = vec.end();
for (;it != vec.begin();) {
 --it;
 qDebug() << "Element:" << *it;
}

3. Алгоритмы определены в заголовочном файле QtAlgorithms и представляют собой операции, применяемые к контейнерам, такие как сортировка, поиск, преобразование данных и т.д. Следует отметить, что алгоритмы реализованы не в виде методов контейнерных классов, а в виде шаблонных функций, что позволяет использовать их как для любого контейнерного класса Tulip, так и для обычных массивов. Например, для копирования элементов из одного массива в другой можно задействовать алгоритм qCopy().

Пример 9. Копирование массива строк с помощью алгоритма

QString values[] = {"Xandria", "Therion", "Nightwish", "Haggard"};
const int n = sizeof(values) / sizeof(QString);
QString copyOfValues[n];
qCopy (values, values + n, copyOfValues);

Некоторые алгоритмы QT

Пример 10. Сортировка списка строк с помощью алгоритма

 QList<QString> list;
 list << "gamma" << "beta" << "alpha";
 qSort(list);
 qDebug() << "Sorted list=" << list;

Пример 11. Поиск в списке строк значения с помощью алгоритма

 QList<QString> list;
 list << "alpha" << "beta" << "gamma";
 QList<QString>::iterator it =
  qFind(list.begin(), list.end(), "gamma");
 if (it != list.end()) {
  qDebug() << "Found=" << *it;
 }
 else {
  qDebug() << "Not Found";
}

Если найденных строк может быть несколько, возможна организация типового цикла поиска значений:

 QList<QString> list;
 list << "gamma" << "alpha" << "beta" << "gamma";
 bool found = false;
 QList<QString>::iterator it = list.begin();
 do {
  it = qFind(it, list.end(), "gamma");
  if (it != list.end()) {
   qDebug() << "Found=" << *it << " at " << (it.i-list.begin().i);
   found = true;
   ++it;
  }
 } while (it != list.end());
 if (!found) {
  qDebug() << "Not Found";
 }

Для перебора всех элементов контейнера удобен также специально введённый в QT цикл foreach:

Пример 12. Цикл foreach

QList <QString> list;
list << "alpha" << "beta" << "gamma";
foreach (QString item, list) {
    qDebug() << "Item = " << item << endl;
}

QT делает копию контейнера при входе в foreach, поэтому данный цикл не предназначен для изменения контейнера.

Примеры реализации задач на контейнеры QT

Задача 1. Найти количество вхождений минимального элемента в целочисленный список (консольное приложение).

#include <QCoreApplication>
#include <QVector>
#include <QtAlgorithms>
#include <QDebug>
#include <iostream>
using namespace std;

int cnt_min (QVector <int> list) {
 qSort(list);
 int cnt = 0, min = list.at(0);
 QVectorIterator <int> it(list);
 while(it.hasNext() && it.peekNext()==min) { cnt++; it.next(); }
 return cnt;
}

int main() {
 QVector <int> list;
 list << -5 << 5 << -1 << -5 << 3 << 3 << -5;
 qDebug() << cnt_min(list);
 return 0;
}

Задача 2. Удалить из очереди строк элементы короче 4 символов (консольное приложение).

#include <QCoreApplication>
#include <QQueue>
#include <QtAlgorithms>
#include <QDebug>
#include <iostream>
using namespace std;

QQueue <QString> delete_ (QQueue <QString> q,int len) {
 QQueue <QString> q2;
 while (!q.isEmpty()) {
  QString qs=q.dequeue();
  if (qs.size()>=len) q2.enqueue(qs);
 }	
 return q2;
}

int main() {
 QQueue <QString> queue;
 queue << "It's" << "my" << "life" << "la-la" << "," << "hello";
 QQueue <QString> queue2 = delete_(queue,4);
 qDebug() << queue2;
 return 0;
}

Задача 3. Возможна также реализация задач в виде виджета, работающего со списком строк QStringList. Класс QStringList удобен, прежде всего, потому, что имеет дополнительные методы для фильтрации данных и легко взаимодействует со стандартными компонентами QT, "понимающими" строки QString. Показанный ниже виджет создан на основе класса QWidget без создания формы (интерфейс спроектирован логически в конструкторе виджета).

Файл widget.h

#ifndef WIDGET_H
#define WIDGET_H

#include <QWidget>
#include <QtWidgets>
class Widget : public QWidget {
    Q_OBJECT
private:
    QVBoxLayout *layout;
    QTextEdit *textEdit;
    QMenuBar *menuBar;
    QMenu *fileMenu;
    QAction *newAction,*doAction,*exitAction;
private slots:
    void newFile(void);
    void doFile(void);
    void exitFile(void);
public:
    Widget(QApplication *a=0,QWidget *parent = 0);
    ~Widget();
};
#endif // WIDGET_H

Файл widget.cpp

#include "widget.h"

Widget::Widget(QApplication *a,QWidget *parent) : QWidget(parent) {
 this->menuBar = new QMenuBar(this);
 this->fileMenu = new QMenu(tr("&Файл"));
 this->menuBar->addMenu(this->fileMenu);
 this->newAction = new QAction(tr("&Новый"),this->fileMenu);
 this->doAction = new QAction(tr("&Выполнить"),this->fileMenu);
 this->exitAction = new QAction(tr("В&ыход"),this->fileMenu);
 this->fileMenu->addActions(
  QList <QAction *> () << this->newAction << this->doAction << this->exitAction
 );
 QObject::connect(this->newAction,SIGNAL(triggered()),
  this,SLOT(newFile()));
 QObject::connect(this->doAction,SIGNAL(triggered()),
  this,SLOT(doFile()));
 QObject::connect(this->exitAction,SIGNAL(triggered()),
  this,SLOT(exitFile()));
 this->textEdit = new QTextEdit(this);
 this->layout = new QVBoxLayout(this);
 this->layout->setMargin(5);
 this->layout->addWidget(this->textEdit);
 this->layout->setMenuBar(this->menuBar);
 this->setLayout(this->layout);
 this->setWindowTitle("Мой виджет");
 this->setMinimumSize(320,240);
 this->resize(640,480);
 this->setGeometry(QStyle::alignedRect(
   Qt::LeftToRight,Qt::AlignCenter,this->size(),
   a->desktop()->availableGeometry()));
}

Widget::~Widget() { }

void Widget::newFile(void) { this->textEdit->clear(); }

void Widget::doFile(void) {
 QString String = this->textEdit->toPlainText();
 QStringList list = String.split("\n");
 //обработка QStringList
 QRegExp regExp("^(?!\\s*$).+");
 list = list.filter(regExp); //убрали строки только из разделителей
 list.replaceInStrings(QRegularExpression("\\s+")," ");
  //убрали лишние разделители между словами
 list.replaceInStrings(QRegularExpression("^\\s+|\\s+$"),"");
  //убрали лишние разделители в начале или конце строк
 this->textEdit->clear();
 this->textEdit->append(list.join("\n"));
}

void Widget::exitFile(void) { QApplication::quit(); }

Файл main.cpp

#include "widget.h"
#include <QApplication>

int main(int argc, char *argv[]) {
 QApplication a(argc, argv);
 Widget w(&a);
 w.show();
 return a.exec();
}

Задача 4. Работа с другими контейнерами может быть организована аналогично, изменится только наполнение метода doFile(). Например, в показанном ниже коде вводимые пользователем строки вида "ключ:значение", где "ключ" – целое число, а "значение" – строка, записываются в мультихэш (ассоциативный массив, в котором одному ключу может соответствовать несколько значений).

Код вставляется перед оператором this->textEdit->clear();

QMultiHash <int,QString> hash; //Ключ - число, значения - строки
 QStringList::iterator it = list.begin();
 int key=0; //Ключ для элементов, которым его не дал пользователь
 for (;it!=list.end();++it) { //Пройти по списку элементов "ключ:значение"
  QStringList item = (*it).split(":",QString::SkipEmptyParts);
   //разбить элемент по разделителю ":"
  if (item.size()<2) hash.insertMulti(key++,item.at(0));
  else hash.insertMulti(item.at(0).toInt(),item.at(1));
   //Добавили в хэш ключ (наш или заданный пользователем) и значение
  qDebug() << "Element: " << (*it);
 }
 //Вывести в консоль отладки мультихэш
 QMultiHash<int,QString>::iterator i = hash.begin();
 for (;i!=hash.end();++i)
     qDebug() << "Key=" << i.key() << "Value=" << i.value();

После этого кода можно выполнять любые действия с мультихэшем, например, получить список всех значений, соответствующих ключу "0":

QList <QString> lst=hash.values(0);

Задача 5. Пример выгрузки контейнера в файл и загрузки из файла.

Для простоты создано консольное приложение, в котором показано создание и чтение бинарного файла с содержимым двух списков. При конфигурации QT по умолчанию, файл создастся в папке build-… проекта. В файле проекта .pro добавлена строка

QT       -= gui

Код файла main.cpp (единственный файл проекта):

#include <QFile>
#include <QDataStream>
#include <QList>
#include <QDebug>

int main() {
 //Пишем 2 списка в файл
 QList <QString> stringList;
 QList <int> intList;
 stringList << "one" << "two" << "three";
 intList << 1 << 2 << 3;
 QFile f("data.dat");
 if (f.open(QIODevice::WriteOnly)) {
  QDataStream stream(&f);
  stream << stringList << intList;
  if (stream.status()!=QDataStream::Ok) {
      qDebug() << "File write error"; return 1;
  }
  else {
      qDebug() << "File writed successfully";
  }
 }
 else {
  qDebug() << "File open error for writing"; return 2;
 }
 //Читаем из файла то, что записали
 f.close();
 stringList.clear(); intList.clear();
 if (f.open(QIODevice::ReadOnly)) {
  QDataStream stream(&f);
  stream >> stringList >> intList;
  if (stream.status()!=QDataStream::Ok) {
      qDebug() << "File read error"; return 3;
  }
  else {
      qDebug() << "File read successfully";
      qDebug() << stringList << "\n" << intList;
  }
 }
 else {
  qDebug() << "File open error for reading"; return 4;
 }
 return 0;
}

Статья не исчерпывает всех возможностей Tulip, например, в этой заметке есть пример на удобный список строк QStringList, являющийся потомком QList.

16.03.2016, 23:30; рейтинг: 9560