C++精解【10】 - 技术栈

文章目录

读写文件
- 概述
- example
csv
constexpr函数
GMP大整数
Eigen
- [minCoeff 和maxCoeff](#minCoeff 和maxCoeff)
- Array类

读写文件

概述

fstream

cpp 复制代码

typedef basic_fstream<char, char_traits<char>> fstream;

此类型是类模板 basic_fstream 的同义词，专用于具有默认字符特征的 char 类型的元素。

ifstream
定义要用于从文件中按顺序读取单字节字符数据的流。

cpp 复制代码

using namespace std;

ifstream infile("hello.txt");

if (!infile.bad())
{
   cout << infile.rdbuf();
   infile.close();
}

ofstream

专用于 char 模板参数的类型 basic_ofstream。

cpp 复制代码

typedef basic_ofstream<char, char_traits<char>> ofstream;

openmode

如何与流进行交互。

cpp 复制代码

class ios_base {
public:
   typedef implementation-defined-bitmask-type openmode;
   static const openmode  in;
   static const openmode  out;
   static const openmode  ate;
   static const openmode  app;
   static const openmode  trunc;
   static const openmode  binary;
   // ...
};

example

例1

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main(){
    //write
    ofstream fileOut;
    fileOut.open("hello.txt");
    fileOut<<"hello,world!"<<endl;
    fileOut<<"hello,hello";
    fileOut.close();
    //read
    ifstream fileIn;
    char helloTxt[80];
    fileIn.open("hello.txt");
    fileIn>>helloTxt;
    cout<<helloTxt<<endl;
    fileIn>>helloTxt;
    cout<<helloTxt<<endl;
    fileIn.close();

  }

bash 复制代码

hello,world!
hello,hello

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.134 s
Press any key to continue.

例2

cpp 复制代码

// basic_fstream_class.cpp
// compile with: /EHsc

#include <fstream>
#include <iostream>

using namespace std;

int main(int argc, char **argv)
{
    fstream fs("hello.txt", ios::in | ios::out | ios::trunc);
    if (!fs.bad())
    {
        // Write
        fs << "hello,world" << endl;
        fs << "hello!" << endl;
        fs.close();

        // read
        fs.open("hello.txt", ios::in);
        cout << fs.rdbuf();
        fs.close();
    }
}

例3

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main(){
    //write
    ofstream fileOut;
    fileOut.open("hello.txt");
    fileOut<<"hello,world!"<<endl;
    fileOut<<"hello,hello";
    fileOut.close();
    //read
    ifstream fileIn;
    char helloTxt[80];
    fileIn.open("hello.txt");
    while (fileIn>>helloTxt){
        cout<<helloTxt<<endl;
    }
    fileIn.close();

  }

例4

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main(){
    //write
    ofstream fileOut;
    fileOut.open("hello.txt");
    fileOut<<"hello,world!"<<endl;
    fileOut<<"hello,hello";
    fileOut.close();
    //read
    ifstream fileIn;
    char helloTxt[80];
    fileIn.open("hello1.txt");
    if (!fileIn.is_open()){
        cout<<"打开失败！"<<endl;
        return 0;
    }

    while (fileIn>>helloTxt){
        cout<<helloTxt<<endl;
    }
    fileIn.close();

  }

例5

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main(){
    //write
    ofstream fileOut;
    fileOut.open("hello.txt");
    fileOut<<"hello,world!"<<endl;
    fileOut<<"hello,hello";
    fileOut.close();
    //read
    ifstream fileIn;
    char helloChar;
    fileIn.open("hello.txt");
    if (!fileIn.is_open()){
        cout<<"打开失败！"<<endl;
        return 0;
    }
    int i=0;

    while (fileIn.get(helloChar)){
        cout<<helloChar;
        if (helloChar!='\n') i++;
    }
    cout<<endl<<"文件的字符数："<<i<<endl;
    fileIn.close();

  }

bash 复制代码

hello,world!
hello,hello
文件的字符数：23

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.248 s
Press any key to continue.

更多内容在微软文档

csv

读文件

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main(){
    //read
    ifstream fileIn;
    char helloChar;
    fileIn.open("e:/ml_data/iris/iris.data");
    if (!fileIn.is_open()){
        cout<<"打开失败！"<<endl;
        return 0;
    }
    int i=0;

    while (fileIn.get(helloChar)){
        cout<<helloChar;
        if (helloChar!='\n') i++;
    }
    cout<<endl<<"文件的字符数："<<i<<endl;
    fileIn.close();

  }

读取每个字段

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <string>
#include <sstream>

using namespace std;
vector<string> split(const string &text, char separator);
int main(){
    //read
    ifstream fileIn;
    char helloStr[100];
    vector<string> sampleDatas;
    fileIn.open("e:/ml_data/iris/iris.data");
    if (!fileIn.is_open()){
        cout<<"打开失败！"<<endl;
        return 0;
    }

    while (fileIn>>helloStr){
        sampleDatas=split(helloStr,',');
        for (const string &data: sampleDatas) {
            cout << data<<" " ;
        }
        cout<<endl;
    }
    fileIn.close();

}

vector<string> split(const string &text, char separator) {
    vector<string> tokens;
    stringstream ss(text);
    string item;
    while (getline(ss, item, separator)) {
        if (!item.empty()) {
            tokens.push_back(item);
        }
    }
    return tokens;
}

读取机器学习数据库iris

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <string>
#include <sstream>
#include <algorithm>
#include <regex>

using namespace std;
struct IrisDa{
    float *irisX;
    int dataSize;
    int d;
    ~IrisDa(){
        delete[] irisX;
    }
};

vector<string> split(const string &text, char separator);
string removeSpaces(const string& input);
void rbLearn(const IrisDa *irisDa);



int main(){

    ifstream fileIn;
    char helloStr[100];
    //read csv
    fileIn.open("e:/ml_data/iris/iris_sample.data");
    if (!fileIn.is_open()){
        cout<<"打开失败！"<<endl;
        return 0;
    }

    regex strRx(R"((\d+)(\.)(\d+))");
    smatch match;
    while (fileIn>>helloStr){
        //construct x(n) and d(n)
        IrisDa *irisDa=new IrisDa;
        vector<string> sampleDatas=split(helloStr,',');
        int dataCount=sampleDatas.size();
        float *irisX= new float[dataCount];//x(n)
        irisX[0]=1.0;
        int irisD;//d(n)
        int i=1;
        for (const string &data: sampleDatas) {
            string irisData=removeSpaces(data);
            bool found = regex_match(irisData, match, strRx);
            if (found) {
                irisX[i]=stof(irisData);
                i++;
            }
            else{
                if (irisData=="Iris-setosa"){
                    irisD=1;
                }
                else{
                    irisD=-1;
                }
            }
        }
        irisDa->irisX=irisX;
        irisDa->d=irisD;
        irisDa->dataSize=dataCount;
        rbLearn(irisDa);
    }
    fileIn.close();
}

void rbLearn(const IrisDa *irisDa){
    cout<<"正在处理数据..."<<endl;
    for (int i=0;i<irisDa->dataSize;i++) {
        cout<<irisDa->irisX[i]<<" ";
    }
    cout<<endl;
}


vector<string> split(const string &text, char separator) {
    vector<string> tokens;
    stringstream ss(text);
    string item;
    while (getline(ss, item, separator)) {
        if (!item.empty()) {
            tokens.push_back(item);
        }
    }
    return tokens;
}

string removeSpaces(const string& input) {
    string result = input;
    result.erase(std::remove(result.begin(), result.end(), ' '), result.end());
    return result;
}

constexpr函数

函数可能在编译时求值，则声明它为constexpr，以提高效率。需要使用constexpr告诉编译器允许编译时计算。

cpp 复制代码

constexpr int min(int x, int y) { return x < y ? x : y; }
void test(int v)
{
    int m1 = min(-1, 2);            // 可能在编译期计算
    constexpr int m2 = min(-1, 2);  // 编译时计算
    int m3 = min(-1, v);            // 运行时计算
    constexpr int m4 = min(-1, v);  // 错误，不能在编译期计算
}

cpp 复制代码

int dcount = 0;
constexpr int double(int v)
{
    ++dcount;   // constexpr 函数无副作用，因为这一行错误
    return v + v;
}

constexpr函数被隐式地指定为内联函数，此外，constexpr允许递归。

cpp 复制代码

#include <iostream>
constexpr int fac(int n)
{
    return n > 0 ? n * fac( n - 1 ) : 1;
}
inline int myadd(int x,int y){return x+y;};
int main()
{
    int n;
    std::cout<<"请输入阶乘参数：";
    std::cin>>n;
    std::cout<<std::endl<<fac(n)<<std::endl;
    std::cout<<myadd(12,55)<<std::endl;
    return 0;
}

GMP大整数

codeblock环境配置

数据类型

整型

cpp 复制代码

mpz_t sum;

struct foo { mpz_t x, y; };

mpz_t vec[20];

有理数

cpp 复制代码

mpq_t quotient;

也是高倍精度分数。

浮点数

cpp 复制代码

mpf_t fp;

浮点函数接受并返回C类型mp_exp_t中的指数。目前，这通常是很长的，但在某些系统上，这是效率的一个指标。

指针

cpp 复制代码

Mpz_ptr用于指向mpz_t中的元素类型的指针
Mpz_srcptr for const指针指向mpz_t中的元素类型
Mpq_ptr用于指向mpq_t中的元素类型的指针
Mpq_srcptr for const指针指向mpq_t中的元素类型
Mpf_ptr用于指向mpf_t中元素类型的指针
Mpf_srcptr for const指针指向mpf_t中的元素类型
指向gmp_randstate_t中元素类型的指针
Gmp_randstate_srcptr for const指针指向gmp_randstate_t中的元素类型

函数类

用于有符号整数算术的函数，其名称以mpz_开头。关联类型为mpz_t。这门课大约有150个函数

用于有理数算术的函数，其名称以mpq_开头。关联类型为mpq_t。这门课大约有35个函数，但整数函数可以分别对分子和分母进行算术运算。

用于浮点运算的函数，其名称以mpf_开头。关联类型为mpf_t。这门课大约有70个函数。

对自然数进行操作的快速低级函数。这些由前面组中的函数使用，您也可以从时间要求非常严格的用户程序中直接调用它们。这些函数的名称以mpn_开头。关联类型为mp_limb_t数组。这个类中大约有60个(难以使用的)函数。

各种各样的功能。设置自定义分配的函数和生成随机数的函数。

Eigen

minCoeff 和maxCoeff

不带参数时，返回最小元素和最大元素，带参数时，返回元素所在坐标

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include "e:/eigen/Eigen/Dense"
using namespace std;
using namespace Eigen;
int main(){
  Matrix2d m {{1,2},{3,4}};
  std::ptrdiff_t i, j;
  int minOfM = m.minCoeff(&i,&j);
  cout << "Here is the matrix m:\n" << m << endl;
  cout << "Its minimum coefficient (" << minOfM
       << ") is at position (" << i << "," << j << ")\n\n";
  int maxOfM= m.maxCoeff(&i,&j);
  cout << "Its maximum coefficient (" << maxOfM
       << ") is at position (" << i << "," << j << ")\n\n";
  RowVector4i v = RowVector4i::Random();
  int maxOfV = v.maxCoeff(&i);
  cout << "Here is the vector v: " << v << endl;
  cout << "Its maximum coefficient (" << maxOfV
       << ") is at position " << i << endl;
  int minOfV = v.minCoeff(&j);
  cout << "Its minimum coefficient (" << minOfV
       << ") is at position " << j << endl;
  }

bash 复制代码

Here is the matrix m:
1 2
3 4
Its minimum coefficient (1) is at position (0,0)

Its maximum coefficient (4) is at position (1,1)

Here is the vector v:  730547559 -226810938  607950953  640895091
Its maximum coefficient (730547559) is at position 0
Its minimum coefficient (-226810938) is at position 1

Process returned 0 (0x0)   execution time : 0.305 s
Press any key to continue.

Array类

Array类提供了通用数组，而Matrix类则用于线性代数。此外，Array类提供了一种简单的方法来执行系数操作，这种操作可能没有线性代数意义，比如向数组中的每个系数添加一个常数，或者对两个数组进行系数乘。