狠狠撸

竞技プログラミングからみた颁++0虫
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)

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

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

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)

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);
}

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

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;

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

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;
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

int result = 0;
return result;
}
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
auto count2nd = [&] (int k) -> int {
int result = 0;
return result;
};
if(count2nd(0) == 0 && count2nd(1) == v.size()) /* 適当 */

int result = 0;
return result;
}
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
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 */

? 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

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

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 }
};

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});

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;
}

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

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

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 */
}

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);
}

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);

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(???」
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

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/

ご清聴ありがとうございました。

狠狠撸

C++0x in programming competition

More Related Content

C++0x in programming competition