使用模数运算符保持容器索引内

Question

假设我有一个向量 v，其中包含 m 个元素，并且该向量的随机访问索引称为 i。

当我增加索引时，如果它超出范围，我想索引第一个（第零个）元素。同样，当我递减索引时，如果索引 < 0，我想索引到最后一个元素。目前，我一次只在容器中移动一个元素，因此想出了这个函数：

unsigned int GetIndexModM(int index,unsigned int m) {return (index + m) % m;}

调用站点可能如下所示：

std::vector<Whatever> v = ... // initialise with 5 elements
unsigned int i = 0;
unsigned int j = GetIndexModM(static_cast<int>(i) - 1,v.size()); // get preceeding index

但是，如果减去一个值 > ，则该函数将失败。 m 来自索引：

unsigned int j = GetIndexModM(static_cast<int>(i) - 17,v.size()); // oops: returns -2

我的问题：接受任何整数并将其位置作为索引返回的函数的最优雅的实现是什么？

Answer 1

处理 MOD 的技巧是这样的，它适用于正数和负数：

  val = ((val % mod_val) + mod_val) % mod_val; 

例如，假设我们希望将值保持在 0 到 359 之间（包括 0 和 359）。我们可以使用这个：

  val = ((val % 360) + 360) % 360; 

这是一个用 C++ 编写的简单示例。

int getmod(int val, int mod) {
  return ((val % mod) + mod) % mod; 
}

int main() {
  printf("%d\n", getmod(50,360));   // prints 50
  printf("%d\n", getmod(-400,360)); // prints 320
  printf("%d\n", getmod(350,360));  // prints 350
  printf("%d\n", getmod(375,360));  // prints 15
  printf("%d\n", getmod(-725,360));  // prints 355


  return 0;
}

Answer 2

不幸的是，C++ 没有实现对于负整数仍然可以正确工作的正确模数。

我认为最干净的解决方案确实是使用 if 来正确处理所有情况。这至少使代码变得显而易见（因为每种情况都是显式）并且更容易发现错误：

unsigned GetIndexModM(int index, unsigned m) {
    if (index < 0)
        return GetIndexModM(index + m, m);
    if (index >= m)
        return index % m;
    return index;
}

Answer 3

以下内容确保 index 位于 [0,n) 中，但只有一个模数运算且没有分支：

index = index % n + (index < 0)*n

其中第一项（包含模数运算符）将值获取到(-n,n) 和第二项确保该值在 [0,n) 中。

请注意，当 n 是无符号类型以及旧版（11 版之前）的 C++ 中时，这是不可靠的，其中 % 运算符对于负参数而言依赖于实现。