Item 24 - Range (中文)

Range

C# 有 Linq，Python 有 filter 和 map 等內建函式，可以快速從一個集合中，篩選出符合特定條件的元素。 那 C++ 呢 ? 只能自己 Loop 容器一遍，然後慢慢找出自己需要的部分 ? No ! C++20 header <ranges> 提供許多方便的函式，可以幫我們去完成這個情形。

code

以下示範一個簡單的例子，從一堆數字中， 找出偶數並計算平方，最後在反轉順序輸出。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <ranges>
#include <algorithm>
int main()
{
    std::vector<int> numbers = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

    // 將數字過濾、轉換並排序
    auto result = numbers
        | std::views::filter([](int n) { return n % 2 == 0; }) // 篩選出偶數
        | std::views::transform([](int n) { return n * n; })  // 將選出來的偶數平方
        | std::views::reverse; // 反轉順序

    // 輸出結果
    for (int n : result) {
        std::cout << n << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

執行結果

有哪些區間適配器可以使用 ?

C++20 的 <ranges> 庫引入了多種區間適配器（range adaptors），這些適配器用於修改或操作區間數據。 常見的區間適配器包括：

1. std::views::filter：篩選出符合條件的元素。
2. std::views::transform：對每個元素應用轉換操作。
3. std::views::reverse：反轉區間的順序。
4. std::views::take：取出區間的前 n 個元素。
5. std::views::drop：丟棄區間的前 n 個元素。
6. std::views::take_while：取出符合條件的連續元素，直到條件不再成立。
7. std::views::drop_while：丟棄連續的符合條件的元素，直到條件不再成立。
8. std::views::concat：連接多個區間。
9. std::views::zip：將多個區間中的元素組合成元組。
10. std::views::join：將區間中的區間展平成單個區間。
11. std::views::elements：提取區間中元素的某個成員或索引。

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

 // 定義 NBAPlayer 結構體
 struct NBAPlayer {
     std::string name;
     int number;

     // 友元函數，用於實現 << 運算符
     friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const NBAPlayer& player)
     {
         os << "Name: " << player.name << ", Number: " << player.number;
         return os;
     }
 };

int main()
{
    // 創建 NBAPlayer 容器
    std::vector<NBAPlayer> players = { {"Kobe Bryant",24},{"MJ",23},{"LBJ", 23}, {"AI",3},{"AD", 0} };

    for  (auto p : players)
    {
        std::cout << p << std::endl;
    }

    // 使用區間適配器篩選出指定的球員，並將其號碼改為 24
    auto filtered_players = players
        | std::views::take(5)
        | std::views::transform([](NBAPlayer player) {player.number = 24; return  player; });

    std::cout << std::endl;
    std::cout << "---filtered_players---:" << std::endl;

    for (auto p : filtered_players)
    {
        std::cout << p << std::endl;
    }

    std::cout << std::endl;
    std::cout << "---players---:" << std::endl;

    for (auto p : players)
    {
        std::cout << p << std::endl;
    }

    return 0;
}

執行結果

特別注意一下!! 使用範圍適配器和轉換操作，例如 std::views::transform，不會改變原始容器中的值。 這些適配器和操作都是在原始資料上產生新的「視圖」或「範圍」，而不會修改原始資料本身。

使用時機

1. 數據篩選：當你需要從一個集合中篩選出符合特定條件的元素時，可以使用 std::views::filter。
2. 數據轉換：當你需要對集合中的每個元素應用某種轉換（例如平方、取反、格式化等）時，可以使用 std::views::transform。
3. 組合操作：你可以將多個區間適配器鏈接起來，組合出複雜的數據處理流程，而無需創建臨時容器或顯式迭代。

很方便的功能，下次可以用用看吧!