Task #2: Templates

course: Programación III
unit: 2
cmake project: prog3_unit2_templates_v2023_2

Instructions

Subir a gradescope los siguientes archivos:

P1.h y P1.cpp
P2.h y P2.cpp
P3.h y P3.cpp
P4.h y P4.cpp
P5.h y P5.cpp
P6.h y P6.cpp
P7.h y P7.cpp
P8.h y P8.cpp
P9.h y P9.cpp
P10.h y P10.cpp
P11.h y P11.cpp
P12.h y P12.cpp

Question #1 - python input - template de función (1 points)

Crear la función template input que simula el funcionamiento de la función de python input.

Use Case:

    // Por default el template retorna un std::string
auto text = input();
auto entero = input<int>("Ingrese un numero: ");
auto real = input<double>("Ingrese un numero: ");
std::cout << "El texto es: " << text << endl;
std::cout << "El entero es: " << entero << endl;
std::cout << "El real es: " << real << endl;

Question #2 - print - template de función (1 points)

Crear la función template print que permita imprimir el contenido de un contenedor, incluyendo un delimitador, un objeto del tipo std::ostream que recibirá el contenido del contenedor.

Use Case:

    // Vector
std::vector<int> vec = {10, 20, 30, 40, 50, 60};
// Imprimir en consola
print(begin(vec), end(vec), std::cout, "-");
// Grabarlos en un archivo
std::ofstream file("out.txt");
print(begin(vec), end(vec), file, "|");
// Imprimir la mitad de valores
auto last_it = next(begin(vec), vec.size() / 2);
print(begin(vec), last_it, std::cout, "-");

Question #3 - sumarizar - template de función (1 points)

Crear la función template sumarizar que permita sumar el contenido de un contenedor con valores numéricos, que incluya un parámetro que defina un valor inicial.

Use Case:

    // Contenedor 
std::list<double> lst = {10.5, 20.4, 30.2, 40.5, 50.9, 60.5};
cout << "Total: " << sumarizar(begin(lst), end(lst), 0) << endl;
// Calcular la mitad de valores inferior
auto last_it = next(begin(lst), size(lst) / 2);
cout << "Sumatoria de la mitad: " << sumarizar(begin(lst), last_it, 0) << endl;

Question #4 - puntero inteligente - template de clase (2 points)

Crear la clase template smart_ptr que simule un puntero inteligente (la memoria es liberada automáticamente) y la función template make_smart_ptr que simule el operador new. Sobrecargar el operador de-referencia *, el operador arrow ->.

Use Case #1:

    smart_ptr<int> sp1; // puntero inteligente no inicializado
sp1 = make_smart_ptr<int>(10);

cout << *sp1 << endl;   // Imprimiendo el contenido

// puntero inteligente no inicializado
smart_ptr<string> sp2 = make_smart_ptr<string>("Hola");
cout << *sp2 << endl;

Use Case #2:

    class point {
int x;
int y;
public:
point(int x, int y): x{x}, y{y} {}
point() = default;

friend ostream& operator<< (ostream& os, const point& p) {
os << "{" << x <<", " << y << "}" << endl;
return os;
}

int get_x() { return x; }
int get_y() { return y; }
};

smart_ptr<point> sp1; // puntero inteligente no inicializado
sp1 = make_smart_ptr<point>(20, 30);

cout << *sp1 << endl;   // Imprimiendo el contenido

smart_ptr<point> sp2 = make_smart_ptr<point>(10, 40); // puntero inteligente no inicializado
cout << sp2->get_x() << endl;
cout << sp2->get_y() << endl;

Question #5 - suma producto - template de función (1 points)

Crear la función template suma_producto del tipo variadic que permita tomar de 2 en 2 los parámetros de la función template, calcule el producto y que realice la suma de todos los productos. En caso la cantidad de valores variados sea impar el último valor será considerado en la suma.

Use Case #1:

    std::cout << suma_producto(1, 10, 3, 5) << endl; // El resultado seria: 25

Use Case #2:

    std::cout << suma_producto(1) << endl; // El resultado seria: 1

Use Case #3:

    std::cout << suma_producto(2, 10.5, 14.0, 1, 11.0) << endl; // El resultado seria: 46

Use Case #4:

    std::cout << suma_producto(-2, 0, 1, 0, 0) << endl; // El resultado seria: 0

Question #6 - Retornar el indice - template de función (2 points)

Crear la función template index_of que retorne la posición del tipo de dato del parámetro de la funcion, comparado con una lista de tipos, en caso el tipo no se encuentra entonces la funcion retornara -1.

Use Case #1:

    char var1{};
    std::cout << index_of<int, char>(var1) << endl; // El resultado seria: 1

Use Case #2:

    string var2;
    std::cout << index_of<int, char, double, float, string>(var2) << endl; // El resultado seria: 4

Use Case #3:

    vector<int> var3;
    std::cout << index_of<int, char, vector<int>, list<double>>(var3) << endl; // El resultado seria: 2

Use Case #4:

    vector<double> var4;
    std::cout << index_of<int, char, vector<int>, list<double>>(var4) << endl; // El resultado seria: -1

Question #7 - Operador << - template de función (2 points)

La librería de C++ no permite usar directamente el operador std::cout de forma similar que en el caso de variables simples, por ejemplo:

    int var = 20
    std::cout << "El valor de var es: " << var << std::endl;    // El valor de var es: 20

En cambio en contenedores por ejemplo del tipo std::array, std::vector, std::list o std::map no permite por ejemplo:

    std::list<int> lst = {10, 20, 30};
    std::cout << "Los valores de lst son: " << lst << std::endl; // NO PERMITIDO
    std::map<char, int> mp = {{'a', 10}, {'b', 20}, {'c', 30}};
    std::cout << "Los valores de mp son: " << mp << std::endl; // NO PERMITIDO

Desarrollo el template de sobrecarga del operador << que permita generalizar el uso de std::cout para el caso de los siguientes contenedores:

std::array
std::vector
std::list
std::map

Use Case #1:

    std::array<int, 3> arr = {10, 20, 30};
    std::cout << "Los valores de arr son: " << arr << std::endl; // Los valores de lst son: {10, 20, 30}

Use Case #2:

    std::vector<int> vec = {10, 20, 30};
    std::cout << "Los valores de vec son: " << vec << std::endl; // Los valores de lst son: {10, 20, 30}

Use Case #3:

    std::list<int> lst = {10, 20, 30};
    std::cout << "Los valores de lst son: " << lst << std::endl; // Los valores de lst son: {10, 20, 30}

Use Case #4:

    std::map<char, int> mp = {{'a', 10}, {'b', 20}, {'c', 30}};
    std::cout << "Los valores de mp son: " << mp << std::endl; // Los valores de mp son: {{a: 10}, {b: 20}, {c: 30}}

Question #8 - los mismos tipos - template de clase (2 points)

Generar un template funcion are_same que verifique si todos los tipos de una lista de tipos son iguales.

Use Case #1:

    cout << boolalpha << are_same<int>::value << endl; // true

Use Case #2:

    cout << boolalpha << are_same<int, int , char>::value << endl; // false

Use Case #3:

    cout << boolalpha << are_same<vector<int>, vector<int> , vector<int>>::value << endl; // true

Use Case #4:

    cout << boolalpha << are_same<int, const int, int&, int &&>::value << endl; // false

Question #9 - valores consecutivos en un arreglo estático - template de función (2 points)

Generar un template función init_array que inicie un arreglo estático de cualquier tipo y tamaño.

Use Case #1:

    int arreglo[10];
    init_array(arreglo);    // Valor inicial 0
    for (const auto& i: arreglo)
        std::cout << i << " ";
    std::cout << std::endl;
    // output: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Use Case #2:

    int arreglo[15];
    init_array(arreglo, 5); // Se puede configurar el valor inicial (5)
    for (const auto& i: arreglo)
        std::cout << i << " ";
    std::cout << std::endl;
    // output: 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Use Case #3:

    float arreglo[14];
    init_array(arreglo, 1, 3);  // Se puede configurar el valor inicial (1) y 
                                // el paso (3)
    for (const auto& i: arreglo)
        std::cout << i << " ";
    std::cout << std::endl;
    // output: 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40

Use Case #4:

    double arreglo[] {0, 0, 0, 4, 5, 6};
    init_array(arreglo, 2, 8, 2);   // Se puede configurar el valor inicial (2)
                                    // valor siguiente al final (8) y 
                                    // el paso (2)
    for (const auto& i: arreglo)
        std::cout << i << " ";
    std::cout << std::endl;
    // output: 2 4 6 4 5 6

Question #10 - Búsqueda binaria - template de clase (2 points)

Desarrollar el template de clase searcher que permita ordenar los valores al momento de crear el research o al momento de asignarle un arreglo o contenedor y realice la búsqueda de la posición de un valor en un contenedor del tipo secuencia como:

std::array
std::vector

En caso el valor no sea encontrado, la posición que se devolverá será -1.

Use Case #1:

    array<int, 4> arr = { 40, 10, 25, 20 };
    searcher<array<int, 4>> s = arr;
    for (const auto& i: arr)
        cout << i << " ";
    cout << endl;                // 10 20 25 40
    auto index = (s << 10);
    cout << index << endl;      // 0

Use Case #2:

    vector<int> vec = {5, 1, 2, 3, 5, 7, 7};
    searcher<vector<int>> s = vec;
    for (const auto& i: vec)
        cout << i << " ";
    cout << endl;                // 1 2 3 5 5 7 7
    cout << (s << 10) << endl;  // -1

Use Case #3:

    vector<double> vec = {5, 1, 2, 3, 5, 4, 7, -1};
    searcher<vector<double>> s = vec;
    for (const auto& i: vec)
        cout << i << " ";
    cout << endl;               // -1 1 2 3 4 5 5 7
    cout << (s << 3) << endl;  // 3

Use Case #4:

    array<float, 8> arr = {-1, 1, 2, 3, 5, 4, 7, 8};
    searcher<array<float, 8>> s = arr;
    for (const auto& i: arr)
        cout << i << " ";
    cout << endl;               // -1 1 2 3 4 5 7 8
    cout << (s << 2) << endl;   // 2

Question #11 - Generar Polinomio - template de clase (2 points)

Desarrollar el template de clase polynomial que retorne el valor de un polinomio f(x) para un valor determinado de x. el template de función podría tener dos o más parámetros que permitan generar el polinomio:

f(x) = a + bx + cx^2 + dx^3 + ex^4 +...

Use Case #1: f(x) = 10 + 7x^2 + 2x^3 + 11x^6

    auto f = polynomial<int, 10, 0, 7, 2, 0, 0, 11>();
    cout << f(5);

Use Case #2: f(x) = 21.0 + 3.5x + 5.0x^3

    auto f = polynomial<double, 21.0, 3.5, 0.0, 5.0>();
    cout << f(4.5);

Use Case #3: f(x) = 2x^3 + 11x^6

    auto f = polynomial<int, 0, 0, 0, 2, 0, 0, 11>();
    cout << f(4);

Question #12 - cache - template de clase (2 points)

Generar el template de clase cache que permita almacenar cualquier tipo de información hasta un limite (limit), cada vez que se supere el limite se eliminara el valor insertado más antiguo.

Para insertar un valor debera implementarse el metodo push
Para retirar un elemento debera implementarse el metodo pop
Solo se obtendra el ultimo valor con el metodo top
Para limpiar todo el cache se implementara el metodo clear
Para imprimir todo su contenido se sobrecargara el operador <<
Para verificar si esta vacio se implementara el metodo empty

Use Case #1:

    cache<int, 10> c;  // El primer parametro define el tipo de contenido, 
                       // El segundo parametro define el limite

Use Case #2:

    c = {1, 2, 3, 4, 10}; // sobrecargar el operador = para aceptar 
                          // std::initializer list
                          // si se agrega mas del limite se descarta
                          // los valores

Use Case #3:

    c.push(11);     // Se agrega nuevos valores usando el metodo push
    c.push(15);

Use Case #4:

    std::cout << c.top() << std::endl; // retorna el ultimo valor ingresado
    c.pop(); // retira el ultimo 15
    c.pop(); // retira el ultimo 11
    c.pop(); // retira el ultimo 10
    c.pop(); // retira el ultimo 4
    c.pop(); // retira el ultimo 3
    c.pop(); // retira el ultimo 2
    c.pop(); // retira el ultimo 1
    c.pop(); // Si esta vacio no retira ningun valor

Use Case #5:

    c.clear();
    std::cout << std::boolalpha << c.empty() << std::endl;

Use Case #6:

    cache<std::string, 3> c;
    c.push("apple");
    c.push("banana");
    c.push("orange");
    c.push("lemon");    // Se elimina apple del cache
    c.push("grape");    // Se elimina banana del cache
    
    std::cout << c << std::endl; // grape lemon orange

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