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  • 1. 競技プログラミングからみたC++0x OSC名古屋2011 8/20(土) はじめての競技プログラミング 蛇足 @yak_ex / 新 康孝 (CSNagoya)
  • 2. 自己紹介 氏名: 新 康孝 (あたらし やすたか) Twitter ID: yak_ex Web: http://yak3.myhome.cx:8080/junks C++ / Perl が主戦場 現在、仕事でコードに触れていないので 競技プログラミング(TopCoder、Codeforces)で 潤い補充 闇の軍団に憧れるただの C++ 好き
  • 3. C++0x とは 国際標準化機構 ISO で規格化されている C++ 規格(ISO 14882)の次期版仮称  200x 年代に発行予定だったが間に合わなかったため 0x は 16 進プ レフィクスということに http://www2.research.att.com/~bs/C++0xFAQ.html 先頃 Final Draft が承認され規格発行を待つ状態であり正 式名称 14882:2011 となる予定 小修正だった 14882:2003 とは異なり、言語自体また標準ラ イブラリに非常に大きな変更が加えられている 本稿では競技プログラミングから見た C++0x の利点につい て紹介する  Codeforces で gcc 4.6 での C++0x 機能が使えるのでそれを基準と して説明する
  • 4. 目次 auto Range-based for Lambda tuple initializer_list unordered_map / unordered_set 新規アルゴリズム (iota, all_of) ちょっとした改善 (map::at) 対応微妙(regex / emplace)
  • 5. auto 例えば set の要素についてループする場合、 Iterator の型を書くのが面倒 set<int> s; for(set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); ++it) { if(*it == 5) it = s.erase(it); } →auto にしておけばコンパイラが型を導出してくれる set<int> s; for(auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) { if(*it == 5) it = s.erase(it); }
  • 6. Range-based for 例えば単純に set の要素についてループする場合、 C++03では色々と面倒 std::set<int> s; for(std::set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); ++it) std::cout << *it << std::endl; auto でもやっぱり微妙 std::set<int> s; for(auto it = s.begin(); it != s.end(); ++it) std::cout << *it << std::endl; Range-based for ループですっきり set<int> s; for(auto v : s) std::cout << v << std::endl; コンテナ s の各要素を v に割り当ててループ
  • 7. lambda (無名関数オブジェクト) <algorithm>は便利だけど関数オブジェクト書くのが 面倒でループで書いてしまう // 関数オブジェクト struct check2nd { check2nd(const int &n) : n(n) {} bool operator()(const std::pair<int, int> &p) { return p.second == n; } const int &n; }; std::vector<std::pair<int, int>> v; int k; return std::count_if(v.begin(), v.end(), check2nd(k)); // 自前ループ std::vector<std::pair<int, int>> v; int k; int result = 0; for(int i=0;i<v.size(); ++i) if(v[i].second == k) ++result; return result;
  • 8. lambda (無名関数オブジェクト) <algorithm>は便利だけど関数オブジェクト書くのが 面倒でループで書いてしまう↓ その場で関数オブジェクトが書ける スコープ内の変数を参照可能 // lambda vector<std::pair<int, int>> v; int k; return std::count_if(v.begin(), v.end(), [&](const std::pair<int, int>& p) { return p.second == k; }); 中身が return だけなら戻り値の型を省略可能 [&](const std::pair<int, int>& p) -> bool { return p.second == k; } [&] はスコープ内変数の参照の仕方の指定
  • 9. lambda (関数内関数風) ヘルパ関数として切り出したいけど状態渡すのが面倒 int count2nd(const std::vector<std::pair<int, int>> &v, int k) { int result = 0; for(int i=0;i<v.size(); ++i) if(v[i].second == k) ++result; return result; } std::vector<std::pair<int, int>> v; if(count2nd(v, 0) == 0 && count2nd(v, 1) == v.size()) /* 適当 */ マクロは C++er として認められないし グローバル変数は未初期化とか上書きの問題がある
  • 10. lambda (関数内関数風) ヘルパ関数として切り出したいけど状態渡すのが面倒 int count2nd(const std::vector<std::pair<int, int>> &v, int k) { int result = 0; for(int i=0;i<v.size(); ++i) if(v[i].second == k) ++result; return result; } std::vector<std::pair<int, int>> v; if(count2nd(v, 0) == 0 && count2nd(v, 1) == v.size()) /* 適当 */ 関数内関数的にその場でヘルパ関数を定義できる std::vector<std::pair<int, int>> v; auto count2nd = [&] (int k) -> int { int result = 0; for(int i=0;i<v.size(); ++i) if(v[i].second == k) ++result; return result; }; if(count2nd(0) == 0 && count2nd(1) == v.size()) /* 適当 */
  • 11. lambda (関数内関数風) ヘルパ関数として切り出したいけど状態渡すのが面倒 int count2nd(const std::vector<std::pair<int, int>> &v, int k) { int result = 0; for(int i=0;i<v.size(); ++i) if(v[i].second == k) ++result; return result; } std::vector<std::pair<int, int>> v; If(count2nd(v, 0) == 0 && count2nd(v, 1) == v.size()) /* 適当 */ 関数内関数的にその場でヘルパ関数を定義できる ※内部でも lambda を使った場合 std::vector<std::pair<int, int>> v; auto count2nd = [&] (int k) { return count_if(v.begin(), v.end(), [&] (const std::pair<int, int>&p) { return p.second == k; }); }; if(count2nd(0) == 0 && count2nd(1) == v.size()) /* 適当 */
  • 12. lambda (関数内関数風) 応用編 再帰関数を定義したい → std::function と組み合わせ std::vector<std::vector<int>> adj; int goal; std::vector<bool> visited(adj.size()); // auto dfs = … だとエラーが出る std::function<bool(int)> dfs = [&](int n) -> bool { if(n == goal) return true; visited[n] = true; for(int i: adj[n]) { if(!visited[i]) { bool res = dfs(i); if(res) return true; } } return false; };※std::funciton は関数オブジェクトも持てる関数ポインタ的イメージ
  • 13. tuple いちいち構造体を宣言し、かつ比較演算子を 用意するのがかったるい struct data { int level, value, cost; }; bool operator<(const data& d1, const data &d2){ return d1.level < d2.level || d1.level == d2.level && d1.value < d2.value || d1.level == d2.level && d1.value == d2.value && d1.cost < d2.cost; } std::set<data> s; tuple にお任せ typedef std::tuple<int, int, int> data; // 辞書式比較演算子定義済み std::set<data> s; // こういう用意をしておくてアクセスが分かりやすいかも enum { LEVEL, VALUE, COST }; std::get<LEVEL>(*s.begin()); ref. http://topcoder.g.hatena.ne.jp/cafelier/20110816/1313498443
  • 14. initializer_list vector とかの内容を自由に初期化する方法がない std::vector<int> v(5); int init[5] = { 1, 3, 2, 5, 4 }; std::copy(init, init + 5, v.begin()); →初期化リスト(initializer_list)をとるコンストラクタを定義できる std::vector<int> v({1, 3, 2, 5, 4}); // コンストラクタ呼び出しは () じゃなくて {} でもできるようになったので // 以下も OK std::vector<int> v{1, 3, 2, 5, 4}; map だって初期化できる std::map<std::string, int> v = { { "first", 1 }, { "second", 2 } };
  • 15. initializer_list 応用編 min / max min / max は 2 引数だったので複数値の min / max をとりたい場合は多段で適用する必要があった int minimum = std::min(std::min(a, b), std::min(c, d)); →initializer_list を受けられるようになったので一発で OK int minimum = std::min({a, b, c, d});
  • 16. initializer_list 応用編 固定値のリストでループ 固定値を持つ配列を用意して添え字でループ int init[] = { 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21 }; for(std::size_t i = 0; i < sizeof(init) / sizeof(init[0]); ++i) { std::cout << init[i] << std::endl; } →Range-based for と initializer_list の組み合わせで こんな簡潔に for(int i : { 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21} ) { std::cout << i << std::endl; }
  • 17. unordered_map / unordered_set map / set はあるけど計算量が O(log n) std::set<int> s; s.insert(5); // 挿入 O(log n) s.erase(5); // 削除 O(log n) s.count(3); // 検索 O(log n) →いわゆるハッシュテーブルとして unordered_map / unordered_set が導入 ※hash_map / hash_set だと既存実装とぶつかるので別名で導入 std::unordered_set<int> s; s.insert(5); // 挿入 O(1) s.erase(5); // 削除 O(1) s.count(3); // 検索 O(1) // トレードオフはメモリ使用量
  • 18. 新規アルゴリズム(iota)インデックス用配列の初期化めんどい std::vector<int> vdata; std::vector<int> index(vdata.size()); for(std::size_t i = 0; i < index.size(); ++i) index[i] = i; std::sort(index.begin(), index.end(), [&](int n1, int n2) { return vdata[n1] < vdata[n2]; }); for(int i: index) { std::cout << i << " : " << vdata[i] << std::endl; } →地味に仕事をする std::iota std::vector<int> vdata; std::vector<int> index(vdata.size()); std::iota(index.begin(), index.end(), 0); // 0 が初期値で 0, 1, 2, … std::sort(index.begin(), index.end(), [&](int n1, int n2) { return vdata[n1] < vdata[n2]; }); for(int i: index) { std::cout << i << " : " << vdata[i] << std::endl; } #define RNG(c) (c).begin(), (c).end() でさらに便利
  • 19. 新規アルゴリズム(*_of)→all_of / any_of / none_of 名前通り std::vector<int> v; if(std::all_of(v.begin(), v.end(), [](int n){ return n >= 5; })) { /* 全要素 5 以上の場合 */ } if(std::any_of(v.begin(), v.end(), [](int n){ return n >= 5; })) { /* どれか1要素でも 5 以上の場合 */ } if(std::none_of(v.begin(), v.end(), [](int n){ return n >= 5; })) { /* 5 以上の要素がない場合 */ }
  • 20. ちょっとした改善(map::at)map::operator[] のせいで const 性の維持が 面倒 int get(const std::map<std::string, int> &m, const std::string &s) { // map::operator[] に const 版はないのでこう書けない // return m[s]; return m.find(s)->second; } →const 版のある at() で OK int get(const std::map<std::string, int> &m, const std::string &s) { return m.at(s); }
  • 21. 対応微妙(regex, emplace)→regex(正規表現)で文字列処理が容易に! ※でも gcc(libstdc++) は対応微妙→emplace で insert 時等の生成を省略 ※でも gcc(libstdc++) はコンテナ毎に対応微妙 std::vector<pair<std::string, int>> v; v.push_back(std::make_pair(std::string("hoge"), 5)); ※直接、挿入する場所に値を生成するイメージ std::vector<pair<std::string, int>> v; v.emplace_back("hoge", 5);
  • 22. まとめ今なら Codeforces でも C++0x 使用者は 尐ないので 「同一言語使用者内で世界10位以内(キリッ」 とか言えるC++0x は大変便利なので 競技プログラミングでもばりばり使うべき
  • 23. 参考文献競技プログラマのためのC++0xB http://topcoder.g.hatena.ne.jp/cafelier/201 10816/1313498443Wikipedia C++0x http://ja.wikipedia.org/wiki/C%2B%2B0xcpprefjp https://sites.google.com/site/cpprefjp/
  • 24. ご清聴ありがとうございました。