C++设计模式-策略模式 转载 设计模式 2021年12月6日 16:18 夏至未至 922 当前内容 7228 字，在路上，马上到，马上到 ### 模式介绍 软件开发中，实现某一个功能有多条途径，每一条途径对应一种算法，通过策略模式的使用来实现灵活地选择解决途径，方便地增加新的解决途径。工厂模式是解耦对象的创建和使用，观察者模式是解耦观察者和被观察者。策略模式跟两者类似，也能起到解耦的作用，不过，它解耦的是策略的定义、创建、使用这三部分。 #### 模式意图 策略模式(Strategy Pattern)： 定义一系列算法类，将每一个算法封装起来，并让它们可以相互替换，策略模式让算法独立于使用它的客户而变化（客户端代指使用算法的代码）。 #### 解决问题 解决某一问题的一个算法族，允许用户从该算法族中任选一个算法来解决某一问题，同时可以方便地更换算法或者增加新的算法。 #### 实现概述 策略类的定义比较简单，包含一个策略接口和一组实现这个接口的策略类。策略的创建由工厂类来完成，封装策略创建的细节。策略模式包含一组策略可选，客户端代码如何选择使用哪个策略，有两种确定方法：编译时静态确定和运行时动态确定。其中，“运行时动态确定”才是策略模式最典型的应用场景。 #### 应用场景 - 一个系统需要动态地在几种算法中选择一种，可以将这些算法封装到具体算法类中，它们都是一个抽象算法类的子类。 - 转移一个对象中行为选择的多重条件选择语句到具体策略类里面，避免使用难以维护的多重条件选择语句。 - 将算法以及复杂的、与算法相关的数据结构封装到具体策略类中，让客户端感知不到提高算法的保密性与安全性。 #### 模式特点 ##### 优点 1. 符合开闭原则，策略模式易于扩展，可以在不修改原有系统的基础上选择算法或行为，也可以灵活地增加新的算法或行为。并为算法族提供一种管理机制和维护机制 2. 策略模式提供了一种算法的复用机制，客户端可以无差别地通过公共接口调用，利用里式替换原则，灵活使用不同的算法策略；避免了多重条件选择语句的使用 ##### 缺点 1. 客户端需要知道所有的策略，并在适当的时候选择恰当的算法； 2. 会产生很多具体策略类，增加了系统中类的数量； 3. 客户端在同一时间只能使用一种策略，无法使用多个策略类。 ### 模式结构 - Context（上下文类） ：环境类是使用算法的角色，在解决某个问题时可以采用多种策略，通过对抽象策略类的引用实例定义所采用的策略。 - Strategy（抽象策略类）：声明所支持的算法的抽象方法，可以是抽象类或具体类，也可以是接口，是所有具体策略类的父类。 - ConcreteStrategy（具体策略类）：实现了在抽象策略类中声明的算法。 ### 示例代码 策略模式，通过选择不同的排序策略对数据排序 - Context（上下文类）：Context - Strategy（抽象策略类）： Sort - ConcreteStrategy（具体策略类）： BubbleSort、SelectionSort、InsertionSort Context（上下文类） /// Context（上下文类）：Context class Context { public: Context() { sortStrategy = nullptr; arr = nullptr; len = 0; std::cout << "Context Hello" << std::endl; } ~Context() { delete sortStrategy; std::cout << "Context Bye" << std::endl; } void setSortStrategy(Sort* sort){ delete sortStrategy; sortStrategy = sort; } void sort(){ sortStrategy->sort(arr, len); std::cout << "输出：" << std::endl; printSortedArr(); } void setSortArr(int arr[], int len){ this->arr = arr; this->len = len; } void printSortedArr(){ std::string arrString; for (int i = 0; i < len; i++){ arrString += std::to_string(arr[i]) + " "; } std::cout << arrString <<std::endl; } private: Sort* sortStrategy; int* arr; int len; }; Strategy（抽象策略类） /// Strategy（抽象策略类）： Sort class Sort { public: virtual ~Sort() = default; virtual void sort(int arr[], int len) = 0; protected: Sort() = default; }; ConcreteStrategy（具体策略类） /// ConcreteStrategy（具体策略类）： BubbleSort、SelectionSort、InsertionSort class BubbleSort : public Sort { public: BubbleSort() { std::cout << "BubbleSort Hello" << std::endl; } ~BubbleSort() override { std::cout << "BubbleSort Bye" << std::endl; } /**冒泡排序 1 比较相邻的元素。如果第一个比第二个大，就交换它们两个； 2 对每一对相邻元素作同样的工作，从开始第一对到结尾的最后一对，这样在最后的元素应该会是最大的数； 3 针对所有的元素重复以上的步骤，除了最后一个； 4 重复步骤1~3，直到排序完成。 */ /// 待排序区间 分 有序区间 无序区间， 每次循环从无序区间中两两比较并交换位置，将最大（最小）冒出来，放入有序区间 void sort(int arr[], int len) override { // 冒泡排序 for (int i = 0; i < len; ++i) { for (int j = 0; j < len - i - 1; ++j) { if (arr[j] > arr[j + 1]) { // 比较相邻的元素 auto temp = arr[j+1]; // 元素交换 arr[j+1] = arr[j]; arr[j] = temp; } } } } }; class SelectionSort : public Sort { public: SelectionSort() { std::cout << "SelectionSort Hello" << std::endl; } ~SelectionSort() override { std::cout << "SelectionSort Bye" << std::endl; } /**选择排序 1 初始状态：无序区为R[1..n]，有序区为空； 2 第i趟排序(i=1,2,3…n-1)开始时，当前有序区和无序区分别为R[1..i-1]和R(i..n）。 该趟排序从当前无序区中-选出关键字最小的记录 R[k]，将它与无序区的第1个记录R交换， 使R[1..i]和R[i+1..n)分别变为记录个数增加1个的新有序区和记录个数减少1个的新无序区； 3 n-1趟结束，数组有序化了。 */ /// 待排序区间 分 有序区间 无序区间， 每次循环从无序区间找出最小数据插入有序区间尾部 void sort(int arr[], int len) override { // 选择排序 从小到大排序 int minIndex; for (int i = 0; i < len - 1; ++i) { minIndex = i; for (int j = i + 1; j < len; ++j) { // 无序区 if (arr[j] < arr[minIndex]) { minIndex = j; // 找最小 } } auto temp = arr[i]; // 交换 arr[i] = arr[minIndex]; arr[minIndex] = temp; } } }; class InsertionSort : public Sort { public: InsertionSort() { std::cout << "InsertionSort Hello" << std::endl; } ~InsertionSort() override { std::cout << "InsertionSort Bye" << std::endl; } /**插入排序 1 从第一个元素开始，该元素可以认为已经被排序； 2 取出下一个元素，在已经排序的元素序列中从后向前扫描； 3 如果该元素（已排序）大于新元素，将该元素移到下一位置； 4 重复步骤3，直到找到已排序的元素小于或者等于新元素的位置； 5 将新元素插入到该位置后； 6 重复步骤2~5。 */ /// 待排序区间 分 有序区间 无序区间， 每次循环取无序区间第一个数据，在有序区间比较找到插入位置 void sort(int arr[], int len) override { // 插入排序 从小到大排序 int current; for (int i = 0; i < len - 1; i++) { // 从第一个元素开始 current = arr[i + 1]; // 取出下一个元素 待排序 int preIndex = i; // 已排序 最后一个元素 while (preIndex >= 0 && arr[preIndex] > current ) { // 已排序大于待排序元素current，说明 current 在 arr[preIndex] 前面 arr[preIndex + 1] = arr[preIndex]; // 移位 留出 插入位置 preIndex--; // 从后向前扫描 } arr[preIndex + 1] = current; // 插入 } } }; #### 测试 int main() { auto* ctx = new Context(); // 冒泡排序 std::cout << "==========冒泡排序：==========" << std::endl; int arr1[] = { 3,40,-1,-45,44,56,9,-33 }; ctx->setSortArr(arr1, sizeof(arr1)/sizeof(int)); std::cout << "输入：" << std::endl; ctx->printSortedArr(); ctx->setSortStrategy(new BubbleSort()); ctx->sort(); // 选择排序 std::cout << "==========选择排序：==========" << std::endl; int arr2[] = { 13,4,-11,-5,14,6,9,-3 }; ctx->setSortArr(arr2, sizeof(arr2)/sizeof(int)); std::cout << "输入：" << std::endl; ctx->printSortedArr(); ctx->setSortStrategy(new SelectionSort()); ctx->sort(); // 插入排序 std::cout << "==========插入排序：==========" << std::endl; int arr3[] = { 30,-40,1,45,-4,1,-9,3 }; ctx->setSortArr(arr3, sizeof(arr3)/sizeof(int)); std::cout << "输入：" << std::endl; ctx->printSortedArr(); ctx->setSortStrategy(new InsertionSort()); ctx->sort(); delete ctx; return 0; } > 原文链接：https://blog.csdn.net/leacock1991/article/details/112548288 本文标题： C++设计模式-策略模式 本文作者： 夏至未至 发布时间： 2021年12月6日 16:18 最近更新： 2022年1月10日 13:54 原文链接： 许可协议： 署名-非商业性-禁止演绎 4.0 国际(CC BY-NC-ND 4.0) 请按协议转载并保留原文链接及作者 设计模式(25) 上一个 C++设计模式-模板方法模式 下一个 C++设计模式-状态模式 当前文章评论暂未开放,请移步至留言处留言。
