Sử dụng Iterators trong STL của C++

Iterators là một khái niệm quan trọng trong Standard Template Library (STL) cho phép truy cập vào các phần tử của các container một cách linh hoạt và hiệu quả. Iterators cung cấp cách tiếp cận mạnh mẽ cho việc duyệt qua, truy cập và thao tác dữ liệu trong các cấu trúc dữ liệu như vector, list, map, và nhiều container khác.

test php

Bài viết này được đăng tại freetuts.net, không được copy dưới mọi hình thức.

Trong bài viết này, mình sẽ tìm hiểu sâu hơn về sử dụng Iterators trong STL của C++. Mình sẽ tìm hiểu về các loại Iterator khác nhau, cách sử dụng chúng trong các container khác nhau, cũng như các ứng dụng thực tế của chúng. Điều này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sức mạnh và linh hoạt của Iterators trong quá trình phát triển phần mềm.

Hãy cùng bắt đầu tìm hiểu sâu hơn về Iterators trong STL và cách chúng được sử dụng để giải quyết các vấn đề trong lập trình C++.

C jpg

Có bao nhiêu loại Iterator trong STL của C++? Mỗi loại Iterator có ý nghĩa gì?

Trong STL của C++, có năm loại Iterator chính, mỗi loại có ý nghĩa và chức năng riêng:

Bài viết này được đăng tại [free tuts .net]

Input Iterators: Cho phép đọc các phần tử từ container một cách tuần tự và chỉ cho phép đọc mỗi phần tử một lần.
Output Iterators: Cho phép ghi dữ liệu vào container một cách tuần tự và chỉ cho phép ghi mỗi phần tử một lần.
Forward Iterators: Kế thừa từ Input Iterators và cho phép duyệt qua một container theo hướng tuần tự, từ phần tử hiện tại đến phần tử tiếp theo.
Bidirectional Iterators: Kế thừa từ Forward Iterators và cho phép di chuyển qua lại giữa các phần tử của container cả theo hướng tiến (forward) và lùi (backward).
Random Access Iterators: Kế thừa từ Bidirectional Iterators và cung cấp các chức năng mạnh mẽ hơn, cho phép truy cập tới bất kỳ phần tử nào trong container một cách ngẫu nhiên và hiệu quả.

Mỗi loại Iterator đều có vai trò quan trọng trong việc thao tác với dữ liệu trong các container, và lựa chọn loại Iterator phù hợp sẽ giúp chúng ta tối ưu hóa hiệu suất và linh hoạt trong lập trình. Để làm rõ hơn về chủ đề này hãy cùng freetuts.net đi vào phần tiếp theo chi tiết hơn để bạn có thể hiểu võ hơn về Iterator trong STL của C++

Các loại Iterators trong STL của C++

Input Iterators

Đặc điểm và chức năng: Input Iterators cho phép duyệt qua các phần tử của một container một cách tuần tự từ phần tử đầu tiên đến phần tử cuối cùng.
Các phương thức và toán tử liên quan: Input Iterators thường được sử dụng với các phép toán như ++, *, và !=.

#include <iostream>
#include <vector>
//Bài được đăng tại freetuts.net

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    // Sử dụng Input Iterator để duyệt qua các phần tử
    std::cout << "Danh sách các số: ";
    for (auto it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Danh sách các số: 1 2 3 4 5

Ưu điểm và nhược điểm:

Ưu điểm: Dễ sử dụng, phù hợp cho việc duyệt qua dữ liệu tuần tự.
Nhược điểm: Không hỗ trợ các phép toán như truy xuất ngẫu nhiên hoặc di chuyển ngược lại.

Output Iterators

Đặc điểm và chức năng: Output Iterators cho phép ghi dữ liệu vào một container một cách tuần tự.
Các phương thức và toán tử liên quan: Output Iterators thường được sử dụng với các phép toán như ++, *, và = để gán giá trị.

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers;
    std::ostream_iterator<int> output_iterator(std::cout, " ");

    // Sử dụng Output Iterator để ghi dữ liệu vào vector
    for (int i = 1; i <= 5; ++i) {
        *output_iterator++ = i;
    }
    //Bài được đăng tại freetuts.net

    std::cout << "Danh sách các số: ";
    for (auto num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Ưu điểm và nhược điểm:

Ưu điểm: Cho phép ghi dữ liệu một cách linh hoạt vào container.
Nhược điểm: Không hỗ trợ các phép toán đọc dữ liệu hoặc di chuyển ngược lại.

Forward Iterators

Đặc điểm và chức năng: Forward Iterators giống như Input Iterators nhưng cho phép di chuyển tiến (forward) một cách linh hoạt.
Các phương thức và toán tử liên quan: Forward Iterators hỗ trợ các phép toán như ++, *, và !=.

#include <iostream>
#include <forward_list>

int main() {
    std::forward_list<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    // Sử dụng Forward Iterator để duyệt qua các phần tử và cập nhật giá trị
    auto it = numbers.begin();
    while (it != numbers.end()) {
        if (*it % 2 == 0) {
            *it *= 2; // Nhân đôi các số chẵn
        }
        ++it;
    }
    //Bài được đăng tại freetuts.net

    // In ra danh sách đã cập nhật
    std::cout << "Danh sách các số sau khi cập nhật: ";
    for (auto num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Danh sách các số sau khi cập nhật: 1 4 3 8 5

Ưu điểm và nhược điểm:

Ưu điểm: Cho phép duyệt qua dữ liệu một cách tuần tự và thực hiện các thao tác như truy xuất và cập nhật.
Nhược điểm: Không hỗ trợ các phép toán di chuyển ngược lại hoặc truy xuất ngẫu nhiên.

Bidirectional Iterators

Đặc điểm và chức năng: Bidirectional Iterators giống như Forward Iterators nhưng cho phép di chuyển cả tiến lẫn lùi (backward).
Các phương thức và toán tử liên quan: Bidirectional Iterators hỗ trợ các phép toán như ++, --, *, và !=.

#include <iostream>
#include <list>

int main() {
     std::list<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
      //Bài được đăng tại freetuts.net

    // Sử dụng Bidirectional Iterator để duyệt qua các phần tử ngược lại
    auto it = --numbers.end();
    std::cout << "Danh sách các số theo chiều ngược lại: ";
    while (it != numbers.begin()) {
        std::cout << *it << " ";
        --it;
    }
    std::cout << *it << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Danh sách các số theo chiều ngược lại: 5 4 3 2 1

Ưu điểm và nhược điểm

Ưu điểm: Cho phép di chuyển cả tiến lẫn lùi trên dãy dữ liệu.
Nhược điểm: Có hiệu suất chậm hơn so với Forward Iterators.

Random Access Iterators

Đặc điểm và chức năng: Random Access Iterators cho phép truy xuất ngẫu nhiên đến các phần tử trong một container.
Các phương thức và toán tử liên quan: Random Access Iterators hỗ trợ tất cả các toán tử của các loại Iterator khác như ++, --, *, +=, -= và các toán tử so sánh.

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    // Sử dụng Random Access Iterator để truy cập ngẫu nhiên vào các phần tử
    std::cout << "Phần tử thứ 3 trong danh sách: " << numbers[2] << std::endl;
    //Bài được đăng tại freetuts.net

    // Hoặc sử dụng toán tử + và - để di chuyển iterator
    auto it = numbers.begin() + 2;
    std::cout << "Phần tử thứ 3 trong danh sách: " << *it << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Phần tử thứ 3 trong danh sách: 3
Phần tử thứ 3 trong danh sách: 3

Ưu điểm và nhược điểm:

Ưu điểm: Cho phép truy xuất ngẫu nhiên đến các phần tử, tăng hiệu suất và linh hoạt.
Nhược điểm: Yêu cầu các container hỗ trợ các phép toán này, không phù hợp với tất cả các loại container.

Việc hiểu rõ về các loại Iterator này sẽ giúp chúng ta lựa chọn và sử dụng chúng một cách hiệu quả trong các tình huống khác nhau khi làm việc với các container trong STL của C++.

Sử dụng Iterators trong STL của C++

Duyệt qua các phần tử của một container

Sử dụng vòng lặp for

Sử dụng vòng lặp for và Iterator để duyệt qua các phần tử của container.

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    //Bài được đăng tại freetuts.net

    std::cout << "Danh sách các số: ";
    for (auto it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Danh sách các số: 1 2 3 4 5

Sử dụng vòng lặp while

Sử dụng vòng lặp while và Iterator để duyệt qua các phần tử của container.

#include <iostream>
#include <list>

int main() {
    std::list<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    //Bài được đăng tại freetuts.net

    std::cout << "Danh sách các số: ";
    auto it = numbers.begin();
    while (it != numbers.end()) {
        std::cout << *it << " ";
        ++it;
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Danh sách các số: 1 2 3 4 5

Sử dụng Iterators trong các hàm Algorithm của STL

std::find()

Tìm kiếm một phần tử trong container sử dụng hàm std::find().

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
//Bài được đăng tại freetuts.net

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    auto it = std::find(numbers.begin(), numbers.end(), 3);
    if (it != numbers.end()) {
        std::cout << "Số 3 được tìm thấy tại vị trí " << std::distance(numbers.begin(), it) << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Số 3 không tồn tại trong vector." << std::endl;
    }

    return 0;
}

Output:

Số 3 được tìm thấy tại vị trí 2

std::sort()

Sắp xếp các phần tử trong container sử dụng hàm std::sort().

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

int main() {
    std::vector<int> numbers = {5, 2, 8, 3, 1};

    std::sort(numbers.begin(), numbers.end());
    //Bài được đăng tại freetuts.net

    std::cout << "Danh sách các số sau khi sắp xếp: ";
    for (auto num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Danh sách các số sau khi sắp xếp: 1 2 3 5 8

std::transform():

Thực hiện biến đổi trên các phần tử của container sử dụng hàm std::transform().

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

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> doubled_numbers;
     //Bài được đăng tại freetuts.net

    std::transform(numbers.begin(), numbers.end(), std::back_inserter(doubled_numbers), [](int num) {
        return num * 2;
    });

    std::cout << "Danh sách các số sau khi nhân đôi: ";
    for (auto num : doubled_numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Danh sách các số sau khi nhân đôi: 2 4 6 8 10

Sử dụng Iterators trong các hàm của các container trong STL

std::vector:

Truy cập vào phần tử trong vector sử dụng Iterator.

#include <iostream>
#include <vector>
//Bài được đăng tại freetuts.net

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

    auto it = numbers.begin() + 2;
    std::cout << "Phần tử thứ 3 trong vector: " << *it << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Phần tử thứ 3 trong vector: 3

std::list:

Truy cập vào phần tử trong list sử dụng Iterator.

#include <iostream>
#include <list>

int main() {
    std::list<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
     //Bài được đăng tại freetuts.net

    auto it = --numbers.end();
    std::cout << "Phần tử cuối cùng trong list: " << *it << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Phần tử cuối cùng trong list: 5

std::map:

Duyệt qua các cặp key-value trong map sử dụng Iterator.

#include <iostream>
#include <map>

int main() {
    std::map<int, std::string> dictionary = {{1, "One"}, {2, "Two"}, {3, "Three"}};
     //Bài được đăng tại freetuts.net

    std::cout << "Danh sách các cặp key-value trong map: ";
    for (auto it = dictionary.begin(); it != dictionary.end(); ++it) {
        std::cout << "{" << it->first << ": " << it->second << "} ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Danh sách các cặp key-value trong map: {1: One} {2: Two} {3: Three}

Ví dụ về sử dụng Iterators trong STL của C++

Ví dụ về duyệt qua các phần tử của một vector bằng Iterators

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
     //Bài được đăng tại freetuts.net

    std::cout << "Các phần tử của vector: ";
    for (auto it = numbers.begin(); it != numbers.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Các phần tử của vector: 1 2 3 4 5

Ví dụ về sử dụng Iterators trong hàm sort() của STL

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

int main() {
    std::vector<int> numbers = {5, 2, 8, 3, 1};

    std::sort(numbers.begin(), numbers.end());
    //Bài được đăng tại freetuts.net

    std::cout << "Danh sách các số sau khi sắp xếp: ";
    for (auto num : numbers) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Danh sách các số sau khi sắp xếp: 1 2 3 5 8

Ví dụ về sử dụng Iterators để sao chép dữ liệu từ một container sang container khác

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <algorithm>
//Bài được đăng tại freetuts.net

int main() {
    std::vector<int> source = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::list<int> destination;

    std::copy(source.begin(), source.end(), std::back_inserter(destination));

    std::cout << "Các phần tử của list sau khi sao chép từ vector: ";
    for (auto num : destination) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

Output:

Các phần tử của list sau khi sao chép từ vector: 1 2 3 4 5

Kết bài

Trong bài viết này, mình đã tìm hiểu về việc sử dụng Iterators trong STL của C++. Chúng ta đã tìm các loại Iterator khác nhau, cách sử dụng chúng để duyệt qua các phần tử của các container, áp dụng chúng trong các hàm Algorithm của STL, và sao chép dữ liệu từ một container sang container khác.

Việc hiểu và thành thạo việc sử dụng Iterators là một kỹ năng quan trọng trong lập trình C++. Qua các ví dụ minh họa, hy vọng bạn đã có cái nhìn tổng quan và thực hành được các thao tác cơ bản với Iterators trong STL.

Hãy tiếp tục nâng cao kỹ năng của mình trong việc sử dụng Iterators và khám phá các tính năng mạnh mẽ của thư viện tiêu chuẩn trong lập trình C++!

Bài trước Bài tiếp

Sử dụng Iterators trong STL của C++

Có bao nhiêu loại Iterator trong STL của C++? Mỗi loại Iterator có ý nghĩa gì?

Các loại Iterators trong STL của C++

Input Iterators

Output Iterators

Forward Iterators

Bidirectional Iterators

Random Access Iterators

Sử dụng Iterators trong STL của C++

Duyệt qua các phần tử của một container

Sử dụng vòng lặp for

Sử dụng vòng lặp while

Sử dụng Iterators trong các hàm Algorithm của STL

std::find()

std::sort()

std::transform():

Sử dụng Iterators trong các hàm của các container trong STL

std::vector:

std::list:

std::map:

Ví dụ về sử dụng Iterators trong STL của C++

Kết bài

Cùng chuyên mục:

Các hàm xử lý mảng đa chiều (array.h) trong C/C++

Các hàm xử lý ngày tháng (datetime.h) trong C/C++

Các hàm xử lý số thực (float.h) trong C/C++

Các hàm xử lý số nguyên lớn (bigint.h) trong C/C++

Các hàm xử lý thời gian (time.h) trong C

Các hàm xử lý chuỗi (string.h) trong C/C++

Thread Pools và Parallel Algorithms trong C++

Tạo và quản lý các Multithreading trong C++

Xử lý ngoại lệ khi làm việc với Memory Allocation trong C++

Try, Catch, và Throw của Exception Handling trong C++

Cách sử dụng Lambda Expressions trong C++

Sử dụng weak_ptr trong C++

Sử dụng shared_ptr trong C++

Sử dụng unique_ptr trong C++

Tổng quan về Smart Pointers trong C++

[Iterator] Sử dụng Vector trong C++

[Iterator] Sử dụng trong List trong C++

[STL] Sử dụng Vector trong C++

Tổng quan về Iterators trong C++

[STL] Các hàm thường dùng của lớp Vector trong C++

Giới thiệu

Thủ thuật

Link hay

Liên kết