std::shift_left a std::shift_right: Efektivní manipulace s daty v C++

C++ je známý svou bohatou standardní knihovnou, která nabízí širokou škálu nástrojů pro práci s daty. Mezi méně známé, ale velmi užitečné funkce patří std::shift_left a std::shift_right, které byly představeny ve standardu C++20. Tyto funkce umožňují efektivní manipulaci s obsahem kontejnerů, konkrétně posun prvků doleva nebo doprava. V tomto článku si vysvětlíme, jak tyto funkce fungují, a ukážeme si jejich praktické využití.

---

Co jsou std::shift_left a std::shift_right?

Obě funkce jsou součástí hlavičkového souboru <algorithm> a slouží k posunu prvků v rozsahu iterátorů. Při posunu se uvolněné pozice na jednom konci rozsahu vyplní výchozími hodnotami (pro daný typ), zatímco prvky na opačném konci se „ztratí“.

Syntaxe

#include <algorithm>

// Posun doleva
std::shift_left(begin, end, n);

// Posun doprava
std::shift_right(begin, end, n);

• begin a end: Iterátory určující rozsah prvků, které mají být posunuty.
• n: Počet pozic, o které se mají prvky posunout.

---

Jak fungují?

std::shift_left

Funkce std::shift_left posune prvky v rozsahu iterátorů o n pozic doleva. Prvky na začátku rozsahu se přesunou na nižší indexy, zatímco poslední n prvků se odstraní a nahradí výchozími hodnotami.

Příklad:

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

int main() {
    std::vector<int> data = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::shift_left(data.begin(), data.end(), 2);

    for (int x : data) {
        std::cout << x << " ";
    }
    return 0;
}

Výstup:

3 4 5 0 0

V tomto příkladu se prvky posunuly o dvě pozice doleva. První dva prvky (1 a 2) byly odstraněny a poslední dvě pozice byly vyplněny nulami.

---

std::shift_right

Funkce std::shift_right funguje opačně – posune prvky o n pozic doprava. Prvky na konci rozsahu se přesunou na vyšší indexy, zatímco první n pozic se vyplní výchozími hodnotami.

Příklad:

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

int main() {
    std::vector<int> data = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::shift_right(data.begin(), data.end(), 2);

    for (int x : data) {
        std::cout << x << " ";
    }
    return 0;
}

Výstup:

0 0 1 2 3

Zde se prvky posunuly o dvě pozice doprava. Poslední dva prvky (4 a 5) byly odstraněny a první dvě pozice byly vyplněny nulami.

---

Klíčové vlastnosti

1. Efektivita: Funkce provádějí posun v lineárním čase $O(n)$, což je velmi efektivní pro většinu použití.
2. Bezpečnost: Pracují přímo s iterátory, což znamená, že je lze použít na různé typy kontejnerů, jako jsou pole, vektory nebo seznamy.
3. Výchozí hodnoty: Uvolněné pozice jsou vyplněny výchozími hodnotami typu (např. 0 pro čísla, prázdný řetězec pro std::string).

---

Kdy použít?

• Úprava dat: Pokud potřebujete posunout prvky v kontejneru, například při implementaci kruhového bufferu.
• Optimalizace: Místo ručního přesouvání prvků pomocí smyček můžete použít tyto funkce pro čistší a efektivnější kód.
• Předzpracování dat: Při práci s datovými strukturami, kde je třeba odstranit nebo přidat prvky na začátku nebo konci.

---

Omezení

• Ztráta dat: Prvky, které jsou „vytlačeny“ z rozsahu, jsou nenávratně ztraceny.
• Výchozí hodnoty: Pokud potřebujete jinou hodnotu než výchozí, musíte ji explicitně nastavit po provedení posunu.

---

Závěr

Funkce std::shift_left a std::shift_right jsou užitečnými nástroji pro manipulaci s daty v C++. Umožňují efektivní posun prvků v kontejneru, což může být užitečné v mnoha situacích, od zpracování dat až po optimalizaci algoritmů. Pokud pracujete s C++20 a novějšími verzemi, rozhodně stojí za to tyto funkce zařadit do svého arzenálu.