11.3. Вычисление суммы и среднего значения элементов контейнера

11.3. Вычисление суммы и среднего значения элементов контейнера

Проблема

Требуется вычислить сумму и среднее значение чисел, содержащихся в контейнере.

Решение

Для расчета суммы можно использовать функцию accumulate из заголовочного файла <numeric> и затем разделить ее на количество элементов, получая среднее значение. Пример 11.5 демонстрирует, как это можно сделать, используя вектор.

Пример 11.5. Вычисление суммы и среднего значения элементов контейнера

#include <numeric>

#include <iostream>

#include <vector>

using namespace std;

int main() {

 vector<int> v;

 v.push_back(1);

 v.push_back(2);

 v.push_back(3);

 v.push_back(4);

 int sum = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);

 double mean = double(sum) / v.size();

 cout << "sum = " << sum << endl;

 cout << "count = " << v.size() << endl;

 cout << "mean = " << mean << endl;

}

Программа примера 11.5 выдает следующий результат.

sum = 10

count = 4

mean = 2.5

Обсуждение

Как правило, функция accumulate обеспечивает самый эффективный и самый простой способ вычисления суммы всех элементов, содержащихся в контейнере.

Несмотря на то что данный рецепт имеет относительно простое решение, не так уж просто написать свою собственную обобщенную функцию по расчету среднего значения. В примере 11.6 показан один из способов написания такой обобщенной функции.

Пример 11.6. Обобщенная функция по расчету среднего значения

template<class Iter_T>

double computeMean(Iter_T first, Iter_T last) {

 return static_cast<double>(accumulate(first, last, 0.0))

  / distance(first, last);

}

Функция computeMean из примера 11.6 подойдет в большинстве случаев, но она имеет одно ограничение: не работает она с такими итераторами ввода, как istream_iterator.

Итераторы istream_iterator и ostream_iterator

Шаблоны классов istream_iterator и ostream_iterator представляют собой специализированные итераторы, определенные в заголовочном файле <iterator> которые позволяют рассматривать потоки как однопроходные контейнеры.

istream_iterator является итератором ввода, который выступает в роли оболочки такого потока ввода, как cin или ifstream, позволяя использовать его в качестве параметра во многих обобщенных функциях. ostream_iterator является итератором вывода, который позволяет использовать потоки вывода, как будто они являются контейнерами. Использование итераторов istream_iterator и ostream_iterator является хорошей привычкой, так как с их помощью легче создавать повторно используемый программный код

Итератор istream_iterator позволяет выполнить только один проход по данным, поэтому вы можете вызвать либо accumulate, либо distance, но если вы вызываете обе функции, данные становятся недействительными, и всякая последующая попытка их просмотра, вероятно, приведет к неудаче. Пример 11.7 показывает, как можно написать более обобщенную функцию по расчету среднего значения за один проход последовательности чисел.

Пример 11.7. Более обобщенная функция по расчету среднего значения

#include <stdexcept>

#include <iostream>

#include <iterator>

using namespace std;

template<class Value_T, class Iter_T>

Value_T computeMean(Iter_T first, Iter_T last) {

 if (first == last) throw domain_error("mean is undefined");

 Value_T sum;

 int cnt = 0;

 while (first != last) {

  sum += *first++;

  ++cnt;

 }

 return sum / cnt;

)

int main() {

 cout << "please type in several integers separated by newlines" << endl;

 cout << "and terminated by an EOF character (i.e , Ctrl-Z)" << endl;

 double mean = computeMean<double>(

  istream_iterator<int>(cin), istream_iterator<int>());

 cout << "the mean is " << mean << endl;

}

При написании обобщенного программного кода следует, по мере возможности, пытаться пользоваться наиболее общим типом итератора. Это подразумевает, что, когда возможно, вы должны стараться писать обобщенные алгоритмы с единственным проходом по потоку ввода. При таком подходе ваш обобщенный программный код не ограничивается только контейнерами, а может также использоваться с такими итераторами ввода, как istream_iterator. Кроме того, алгоритмы с единственным проходом часто более эффективны.

Возможно, вас удивляет то, что я решил тип, возвращаемый функцией computeMean из примера 11.7, передать в качестве параметра шаблона, а не выводить его из типа итератора. Это сделано по той причине, что обычно статистические расчеты выполняются с более высокой точностью, чем точность значений, содержащихся в контейнере. Так, в программном коде примера 11.7 возвращаемое среднее значение набора чисел целого типа имеет тип double.