операцию, добавляющую к узлу текст. Для того чтобы сделать это элегантно, можете модифицировать проект класса
Binary_tree
. Выберите способ идентификации узла; например, для перехода налево, направо, направо, налево и направо вниз по бинарному дереву можете использовать строку "
lrrlr
" (корневой узел может соответствовать как переходу влево, так и вправо).
15. Большинство иерархий классов не связано с графикой. Определите класс
Iterator
, содержащий чисто виртуальную функцию
next
, возвращающую указатель типа
double*
(см. главу 17). Теперь выведите из класса
Iterator
классы
Vector_iterator
и
List_iterator
так, чтобы функция
next
для класса
Vector_iterator
возвращала указатель на следующий элемент вектора типа
vector<double>
, а для класса
List_iterator
делала то же самое для списка типа
list<double>
. Инициализируйте объект класса
Vector_iterator
вектором
vector<double>
и сначала вызовите функцию
next
, возвращающую указатель на первый элемент, если он существует. Если такого элемента нет, верните нуль. Проверьте этот класс с помощью функции
void print(Iterator&)
, выводящей на печать элементы вектора типа
vector<double>
и списка типа
list<double>
.
16. Определите класс
Controller
, содержащий четыре виртуальные функции:
on
,
off
,
set_level(int)
и
show
. Выведите из класса
Controller
как минимум два класса. Один из них должен быть простым тестовым классом, в котором функция
show
выводит на печать информацию, включен или выключен контроллер, а также текущий уровень. Второй производный класс должен управлять цветом объекта класса
Shape
; точный смысл понятия “уровень” определите сами. Попробуйте найти третий объект для управления с помощью класса
Controller
.
17. Исключения, определенные в стандартной библиотеке языка C++, такие как
exception
,
runtime_error
и
out_of_range
(см. раздел 5.6.3), организованы в виде иерархии классов (с полезной виртуальной функцией
what
, возвращающей строку, которая предположительно содержит объяснение ошибки). Найдите источники информации об иерархии стандартных исключений в языке C++ и нарисуйте диаграмму этой иерархии классов.
Послесловие
Идеалом программирования вовсе не является создание одной программы, которая делает все. Цель программирования — создание множества классов, точно отражающих понятия, работающих вместе и позволяющих нам элегантно создавать приложения, затрачивая минимум усилий (по сравнению со сложностью задачи) при адекватной производительности и уверенности в правильности результатов. Такие программы понятны и удобны в сопровождении, т.е. их коды можно просто объединить, чтобы как можно быстрее выполнить поставленное задание. Классы, инкапсуляция (поддерживаемая разделами
private
и
protected
), наследование (поддерживаемое механизмом вывода классов), а также динамический полиморфизм (поддерживаемый виртуальными функциями) являются одними из наиболее мощных средств структурирования систем.
Глава 15
Графические функции и данные
“Лучшее — враг хорошего”.
Вольтер (Voltaire)
В любой области приложений, связанной с эмпирическими данными
или моделированием процессов, необходимо строить графики. В этой главе обсуждаются основные механизмы построения таких графиков. Как обычно, мы продемонстрируем использование таких механизмов и рассмотрим их устройство. В качестве основного примера используется построение графика функции, зависящей от одного аргумента, и отображение на экране данных, записанных в файле.
15.1. Введение
По сравнению с профессиональными системами программного обеспечения, которые вы будете использовать, если визуализация данных станет вашим основным занятием, описанные в этой главе средства довольно примитивны. Наша главная цель — не элегантность вывода, а понимание того, как создается графический вывод и какие приемы программирования при этом используются. Методы проектирования, способы программирования и основные математические инструменты, представленные в главе, намного важнее, чем описанные графические средства. По этой причине мы не рекомендуем вам ограничиваться беглым просмотром фрагментов кода — они содержат намного больше интересной информации, чем простое рисование.
15.2. Построение простых графиков
Начнем. Рассмотрим примеры того, что мы можем нарисовать и как это реализовать в программе. В частности, посмотрим на классы графического интерфейса: мы видим параболу, горизонтальную и наклонную линии.
На самом деле, поскольку эта глава посвящена графическим функциям, данная горизонтальная линия — это не просто какая-то горизонтальная линия, а график функции, представленной ниже.
double one(double) { return 1; }
Это самая простая функция, которую мы могли себе представить: она имеет один аргумент и всегда возвращает
1
. Поскольку для вычисления результата этот аргумент не нужен, называть его необязательно. Для каждого значения
x
, переданного в качестве аргумента функции
one
, получаем значение
y
, равное
1
; иначе говоря, эта линия определяется равенством
(x,y)==(x,1)
при всех
x
.
Как любая вступительная математическая аргументация, наши рассуждения выглядят несколько тривиальными и педантичными, поэтому перейдем к более сложному примеру.
double slope(double x) { return x/2; }
Эта функция порождает наклонную линию. Для каждого аргумента
x
получаем значение
y
, равное
x/2
. Иначе говоря,
(x,y)==(x,x/2)
. Эти две линии пересекаются в точке
(2,1)
.
Теперь можем попытаться сделать кое-что интересное. Напишем квадратичную функцию, которая регулярно будет упоминаться в нашей книге.
double square(double x) { return x*x; }
Если вы помните школьную геометрию (и даже если забыли), то поймете, что эта функция определяет параболу, симметричную относительно оси y, а ее самая нижняя точка имеет координаты
(0,0)
, т.е.
(x,y)==(x,x*x)
. Итак, самая нижняя точка параболы касается наклонной линии в точке
(0,0)
.
Ниже приведен фрагмент кода, который рисует три указанные выше линии.