СиППО (25-28, 42-45, 54-76) (Ответы на все вопросы), страница 2

Список (List)

list - вид последовательности, которая поддерживает двунаправленные итераторы и позволяет операции вставки и стирания с постоянным временем в любом месте последовательности, с управлением памятью, обрабатываемым автоматически. В отличие от векторов и двусторонних очередей, быстрый произвольный доступ к элементам списка не поддерживается, но многим алгоритмам, во всяком случае, только и нужен последовательный доступ.

• insert не влияет на действительность итераторов и ссылок. Вставка единственного элемента в список занимает постоянное время, и ровно один раз вызывается конструктор копирования T. Вставка множественных элементов в список зависит линейно от числа вставленных элементов, а число вызовов конструктора копирования T точно равно числу вставленных элементов.

• erase делает недействительными только итераторы и ссылки для стёртых элементов. Стирание единственного элемента - операция постоянного времени с единственным вызовом деструктора T. Стирание диапазона в списке занимает линейное время от размера диапазона, а число вызовов деструктора типа T точно равно размеру диапазона.

Так как списки позволяют быструю вставку и стирание в середине списка, то некоторые операции определяются специально для них:

• list обеспечивает три операции стыковки, которые разрушительно перемещают элементы из одного списка в другой:

• void splice(iterator position, list<T, Allocator>& x) вставляет содержимое x перед position, и x становится пустым. Требуется постоянное время. Результат не определён, если &x == this.

• void splice(iterator position, list<T, Allocator>& x, iterator i) вставляет элемент, указываемый i, из списка x перед position и удаляет элемент из x. Требуется постоянное время. i - допустимый разыменовываемый итератор списка x. Результат не изменяется, если position == i или position == ++i.

• void splice(iterator position, list<T, Allocator>& x, iterator first, iterator last) вставляет элементы из диапазона [first, last) перед position и удаляет элементы из x. Требуется постоянное время, если &x == this; иначе требуется линейное время. [first, last) - допустимый диапазон в x. Результат не определён, если position - итератор в диапазоне [first, last).

• remove стирает все элементы в списке, указанном итератором списка i, для которого выполняются следующие условия: *i == value, pred(*i) == true. remove устойчиво, то есть относительный порядок элементов, которые не удалены, тот же самый, как их относительный порядок в первоначальном списке. Соответствующий предикат применяется точно size() раз.

• unique стирает все, кроме первого элемента, из каждой последовательной группы равных элементов в списке. Соответствующий бинарный предикат применяется точно size() - 1 раз.

• merge сливает список аргумента со списком (предполагается, что оба сортированы). Слияние устойчиво, то есть для равных элементов в двух списках элементы списка всегда предшествуют элементам из списка аргумента. x пуст после слияния. Выполняется, самое большее, size() + x.size() - 1 сравнений.

• reverse переставляет элементы в списке в обратном порядке. Операция линейного времени.

• sort сортирует список согласно operator< или сравнивающему функциональному объекту. Она устойчива, то есть относительный порядок равных элементов сохраняется. Выполняется приблизительно NlogN сравнений, где N равно size().

Очередь (deque)

deque - вид последовательности, которая, подобно вектору, поддерживает итераторы произвольного доступа. Кроме того она поддерживает операции вставки и стирания в начале или в конце за постоянное время; вставка и стирание в середине занимают линейное время. Как с векторами, управление памятью обрабатывается автоматически.

• iterator - итератор произвольного доступа, ссылающийся на T. Точный тип зависит от исполнения и определяется в Allocator.

• const_iterator - постоянный итератор произвольного доступа, ссылающийся на const T. Точный тип зависит от исполнения и определяется в Allocator. Гарантируется, что имеется конструктор для const_iterator из iterator.

• size_type - беззнаковый целочисленный тип. Точный тип зависит от исполнения и определяется в Allocator.

• difference_type - знаковый целочисленный тип. Точный зависит от исполнения и определяется в Allocator.

• insert (вставка) в середину двусторонней очереди делает недействительными все итераторы и ссылки двусторонней очереди. insert и push (помещение) с обоих концов двусторонней очереди делают недействительными все итераторы двусторонней очереди, но не влияют на действительность всех ссылок на двустороннюю очередь. В худшем случае вставка единственного элемента в двустороннюю очередь занимает линейное время от минимума двух расстояний: от точки вставки - до начала и до конца двусторонней очереди. Вставка единственного элемента либо в начало, либо в конец двусторонней очереди всегда занимает постоянное время и вызывает единственный запрос конструктора копии T. То есть двусторонняя очередь особенно оптимизирована для помещения и извлечения элементов в начале и в конце.

• erase (стирание) в середине двусторонней очереди делает недействительными все итераторы и ссылки двусторонней очереди. erase и pop (извлечение) с обоих концов двусторонней очереди делают недействительными только итераторы и ссылки на стёртый элемент. Число вызовов деструктора равно числу стёртых элементов, а число вызовов оператора присваивания равно минимуму из числа элементов перед стёртыми элементами и числа элементов после стёртых элементов.

s

28.  Ассоциативные контейнеры.

Ассоциативные контейнеры обеспечивают быстрый поиск данных, основанных на ключах. Библиотека предоставляет четыре основных вида ассоциативных контейнеров: set (множество), multiset(множество с дубликатами), map (словарь) и multimap (словарь с дубликатами).

К ассоциативным контейнерам принадлежат: set, multiset, hash set, hash multiset, map, multimap, hash_map, hash_multimap. Они поддерживают эффективный поиск значений (values), связанных с ключом (key). Они позволяют вставить и удалить элемент, но в отличие от последовательностей не позволяют вставить элемент в заранее определенную и указанную позицию. Различают сортированные ассоциативные контейнеры (set, multiset, map, multimap) и хешированные (hashed) ассоциативные контейнеры (hash_set, hash_multiset, hash_map, hash_ / multimap).

Сортированные контейнеры соблюдают отношение порядка (ordering relation) для своих ключей, причем два ключа считаются эквивалентными, если ни один из них не меньше другого. Например, если отношение порядка не учитывает регистр, то ключ "strict rules" эквивалентен ключу "Strict Rules". Сортированные контейнеры хороши тем, что они гарантируют логарифмическую эффективность (complexity) большинства своих операций. Это гораздо более сильная гарантия, чем та, которую предоставляют хешированные ассоциативные контейнеры. Последние гарантируют постоянную эффективность только в среднем, а в худшем случае — линейную. 

Хешированные ассоциативные контейнеры основаны на той или иной реализации хэш-таблиц (см. монографию Кнут Д. Искусство программирования, т. 3, Сортировка и поиск, 1999). Элементы в таком контейнере не упорядочены, хотя их можно добывать последовательно. Если вы вставите или удалите элемент, то последовательность оставшихся элементов может измениться, то есть она не гарантируется. Преимуществом рассматриваемого типа контейнеров является то, что в среднем они значительно быстрее сортированных ассоциативных контейнеров. Удачно подобранная функция хеширования позволяет выполнять вставки, удаления и поиск за постоянное, не зависящее от п, время. Кроме того, она обеспечивает равномерное распределение хешированных значений и минимизирует количество коллизий. 

Все они берут в качестве параметров Key (ключ) и упорядочивающее отношение Compare, которое вызывает полное упорядочение по элементам Key. Кроме того, map и multimap ассоциируют произвольный тип T с Key. Объект типа Compare называется сравнивающим объектом (comparison object) контейнера.

В этом разделе, когда мы говорим о равенстве ключей, мы подразумеваем отношение эквивалентности, обусловленное сравнением и не (not) operator== для ключей. То есть считается, что два ключа k1 и k2 являются равными, если для сравнивающего объекта comp истинно comp(k1, k2) == false && comp(k2, k1) == false.

Ассоциативный контейнер поддерживает уникальные ключи (unique keys), если он может содержать, самое большее, один элемент для каждого значения ключа. Иначе он поддерживает равные ключи (equal keys). set и map поддерживают уникальные ключи. multiset и multimap поддерживают равные ключи.

Для set и multiset значимый тип - тот же самый, что и тип ключа. Для map и multimap он равен pair<const Key, T>.

iterator ассоциативного контейнера относится к категории двунаправленного итератора. insert не влияет на действительность итераторов и ссылок контейнера, а erase делает недействительными только итераторы и ссылки на стёртые элементы.

Основным свойством итераторов ассоциативных контейнеров является то, что они выполняют итерации через контейнеры в порядке неубывания ключей, где неубывание определено сравнением, которое использовалось для их создания. Для любых двух разыменованных итераторов i и j таких, что расстояние от i до j является положительным, value_comp (*j, *i) == false. Для ассоциативных контейнеров с уникальными ключами выдерживается более сильное условие value_comp (*i, *j) == true.

set - это ассоциативный контейнер, который поддерживает уникальные ключи (не содержит ключи с одинаковыми значениями) и обеспечивает быстрый поиск ключей.

multiset - это ассоциативный контейнер, который поддерживает равные ключи (возможно, содержит множественные копии того же самого значения ключа) и обеспечивает быстрый поиск ключей.

map - ассоциативный контейнер, который поддерживает уникальные ключи (не содержит ключи с одинаковыми значениями) и обеспечивает быстрый поиск значений другого типа T, связанных с ключами. В дополнение к стандартному набору методов ассоциативных контейнеров, map обеспечивает операцию Allocator<T>::reference operator[](const key_type&). Для словаря m и ключа k запись m[k]семантически эквивалентна (*((m.insert(make_pair(k, T()))).first)).second.

multimар - ассоциативный контейнер, который поддерживает равные ключи (возможно, содержит множественные копии того же самого значения ключа) и обеспечивает быстрый поиск значений другого типа T, связанных с ключами.

42.  Показатели качества программных продуктов.

Стандарт ISO 9126.

Показатели качества делятся на 3 группы:

1. оцениваются числами (количественно)

2. оцениваются по шкале: отлично, хорошо, удовлетворительно, неудовлетворительно (качественно)

3. субъективно оцениваются.

Существуют центры сертификации.

Если программа является представителем распространенного класса программ, то ее более-менее реально оценить по качеству.

I группа.

1) Надежность программы. Вообще надежность характеризуется 3 показателями:

1. возможность отказа (для техники). Высока в начальный период и конечный – «детских болезней» и «старости». Между ними – период стабильной работы. В «старости» заканчивается время целесообразной эксплуатации.

2. время восстановления – если был отказ, то за какое время удалось отремонтировать (технически).

3. долговечность.

Надежность для программ:

- сбои – потеря работоспособности на время, не превышающее критического значения.

- отказ - потеря работоспособности на время, превышающее критическое значение.

Характеристика «долговечность» неприменима для программ.

Подпоказатели надежности:

1. завершенность:

- наработка на отказ при отсутствии автоматического рестарта (измеряется в ед. времени).

- степень покрытия тестами (измеряется в %).

2. устойчивость:

- наработка на отказ при наличии автоматического рестарта (в ед. времени)

- доля ресурсов, затраченных во время разработки программы на обеспечение надежности (в %)

3. восстанавливаемость:

сколько времени надо, чтобы восстановить.

4. готовность: tраб./tобщ. – время, которое она была в рабочем состоянии / время, которое должна была быть.

Для повышения надежности использ. дублирование: