如何（C++ STL）binary_search 抽象类？

Question

可以使用 STL 二分搜索算法（binary_search、upper_bound、lower_bound）在基指针向量中搜索派生对象，如下所示。由于 Base 是抽象的（受保护的构造函数），因此必须为搜索函数实例化 Derived 对象，这有点难看。

我想在向量中搜索给定时间以上的第一个 Derived 。我可以在不任意选择和实例化我的许多继承类之一的情况下执行此操作吗？

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <stdio.h>
using namespace std;

class Base {
protected:
  Base(double t, int d) : data(d), time(t) {}
public:
  double time;
  int data;
  virtual void print() { 
    printf("Base: data = %d, time = %.1f\n",data,time); 
  }
};

class Derived : public Base {
public:
  Derived(double t, int d) : Base(t,d) {}
  virtual void print() { 
    printf("Derived: data=%d, time=%.1f\n",data,time);
  }
};

struct BaseTimeComp {
  bool operator()(Base* a, Base* b) { return a->time < b->time; }
};

int main()
{
  vector<Base*> v;
  for(int i=0; i<5; i++) { v.push_back(new Derived(i+0.4,i)); }

  Base* pLow = *(lower_bound(v.begin(),v.end(),
                             new Derived(3.5,0), //NOT "new Base(3.5,0)"
                             BaseTimeComp()));
  printf("lower bound for time=3.5:\n");
  pLow->print();
}

程序打印： 时间的下限=3.5： 推导：数据=4，时间=4.4

Answer 1

比较的目标不必与容器内容的类型相同，它只需是您可以与容器进行比较的内容：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

using namespace std;

int main()
{
    vector<int> v;

    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(3);

    int i = *(lower_bound(v.begin(), v.end(), 1.5));  // <<< NOTE: floating point "value"

    cout << i << endl;
}

您假设必须做出某种Base 是错误的。只要显式（或隐式）比较运算符知道要做什么，您就可以定义适合您比较的 BaseKey。

下面的注释也是错误的，正如这个更复杂的示例所示：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

using namespace std;

struct A {
    int x;
    A(int _x) :x(_x) { }

    bool operator < (double d) { return x < d; }
};

int main()
{
    vector<A> v;

    v.push_back(A(1));
    v.push_back(A(2));
    v.push_back(A(3));

    int i = (lower_bound(v.begin(), v.end(), 1.5))->x;

    cout << i << endl;
}

您还可以显式使用比较类型（这有助于解决操作顺序问题，例如您可能会在 upper_bound 中发现的问题）：

class CompareADouble {
public:
    bool operator () (const double d, A& a) { return d < a.x; }
};

int main()
{
    vector<A> v;

    v.push_back(A(1));
    v.push_back(A(2));
    v.push_back(A(3));

    int i = (upper_bound(v.begin(), v.end(), 1.5, CompareADouble()))->x;

    cout << i << endl;
}

A binary_search 示例提供了与多态性的比较：

class CompareADouble {
public:
    bool operator () (const double d, A& a) { return d < a.x; }
    bool operator () (A& a, const double d) { return a.x < d; }
};

...

    bool exists = binary_search(v.begin(), v.end(), 1.5, CompareADouble());
    cout << exists << endl; // false

    exists = binary_search(v.begin(), v.end(), 1.0, CompareADouble());
    cout << exists << endl; // true because 1.0 < 1 == false && 1 < 1.0 == false

Answer 2

您可以传递一个空指针，并设计比较函数忽略它，并仅测试另一个对象的特定属性。

Answer 3

在某种程度上，您可以通过使用静态方法：

class Base {
...
public:
  static Base *newSearchInstance(double t, int d) {return new Base(t,d);};
...
};

并在对 LowerBound 的调用中：

Base* pLow = *(lower_bound(v.begin(),v.end(),
                         Base::newSearchInstance(3.5,0), //<------
                         BaseTimeComp()));

这意味着您不必了解任何派生类，但是获取 Base 类型的实例会击败Base 的目的首先是抽象的。您也可以将构造函数公开。