25.09.24, Alice, CircularBuffer, Final
NumPy:
библиотека для научных вычислений в Python
Что такое
NumPy
NumPy (Numerical
Python) — это библиотека Python для работы с многомерными массивами и
выполнения математических операций над ними. Она является одной из основных
библиотек для научных и инженерных вычислений в экосистеме Python.
Основные
возможности
- Многомерные
массивы: работа с ndarray объектами для хранения и
обработки данных
- Бродкастинг:
автоматическое расширение размерности массивов для операций
- Математические
функции: широкий набор математических операций
- Линейная
алгебра: поддержка матричных операций и решения
уравнений
- Интеграция:
совместимость с другими библиотеками (SciPy, pandas, matplotlib)
Установка
и использование
Для установки библиотеки используйте команду:
python
pip install numpy
Пример базового использования:
python
import numpy as np
# Создание массива
arr = np.array([1, 2, 3, 4, 5])
print(arr) # [1 2 3 4 5]
print(arr.shape) # (5,)
print(arr.ndim) # 1
print(arr.size) # 5
Области
применения
- Анализ
данных: обработка больших наборов информации
- Машинное
обучение: работа с обучающими выборками
- Научные
исследования: моделирование и анализ данных
- Матричные
вычисления: решение сложных математических задач
- Data
Science: очистка и обработка данных
Преимущества
- Высокая
производительность благодаря реализации на C/C++
- Эффективная
работа с большими массивами данных
- Широкий
набор математических функций
- Простота
интеграции с другими библиотеками
- Компактное
хранение данных
Ограничения
- Массивы
должны содержать элементы одного типа
- Фиксированный
размер массивов
- Отсутствие
строгой проверки типов
- Высокое
потребление памяти для больших данных
- Ограниченная
поддержка многопоточности
Альтернативы
- TensorFlow —
для глубокого обучения
- PyTorch —
гибкая библиотека для машинного обучения
- Pandas —
для работы с табличными данными
- SciPy —
расширенные научные вычисления
- JAX —
быстрые численные операции
- CuPy —
работа с GPU
NumPy
остается одной из самых популярных библиотек для научных вычислений в Python
благодаря своей универсальности и эффективности.
напиши на
С# код CircularBuffer
Вот реализация кольцевого буфера (Circular
Buffer) на C#:
csharp
public class CircularBuffer<T>
{
private T[] buffer;
private int start = 0; // Индекс начала буфера
private int count = 0;
// Количество элементов в буфере
private readonly int capacity; // Максимальная вместимость
// Конструктор
public CircularBuffer(int size)
{
if (size <= 0)
throw new ArgumentException("Размер буфера должен быть положительным");
capacity = size;
buffer = new T[size];
}
//
Добавление элемента в буфер
public void Enqueue(T item)
{
if (count == capacity)
throw new InvalidOperationException("Буфер переполнен");
int end = (start + count) %
capacity;
buffer[end] = item;
count++;
}
//
Извлечение элемента из буфера
public T Dequeue()
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
T item = buffer[start];
start = (start + 1) % capacity;
count--;
return item;
}
//
Получение элемента по индексу
public T Peek(int index)
{
if (index < 0 || index >= count)
throw new IndexOutOfRangeException();
return buffer[(start + index) %
capacity];
}
// Очистка буфера
public void Clear()
{
start = 0;
count = 0;
}
// Текущая длина буфера
public int Count => count;
// Максимальная вместимость
public int Capacity => capacity;
//
Проверка на пустоту
public bool IsEmpty => count == 0;
//
Проверка на заполненность
public bool IsFull => count ==
capacity;
}
Объяснение
работы кода
Основные компоненты:
- buffer — массив для хранения элементов
- start — индекс начала буфера
- count — количество элементов в буфере
- capacity — максимальная вместимость
Методы
класса
- Конструктор инициализирует
буфер заданного размера
- Enqueue добавляет
элемент в конец буфера
- Dequeue извлекает
элемент из начала буфера
- Peek возвращает
элемент по указанному индексу без удаления
- Clear очищает
буфер
- Count возвращает
текущее количество элементов
- Capacity возвращает
максимальную вместимость
- IsEmpty проверяет,
пуст ли буфер
- IsFull проверяет,
заполнен ли буфер
Пример
использования
csharp
var buffer = new CircularBuffer<int>(5);
buffer.Enqueue(1);
buffer.Enqueue(2);
buffer.Enqueue(3);
Console.WriteLine(buffer.Dequeue()); // Выведет 1
Console.WriteLine(buffer.Peek(0)); // Выведет 2
buffer.Enqueue(4);
buffer.Enqueue(5);
buffer.Enqueue(6); // Перезапишет первый элемент
Этот кольцевой
буфер эффективно использует память и обеспечивает постоянную сложность операций
добавления и удаления элементов O(1).
Добавь в
код Кольцевого буфера меры синхронизации для конкурентного использования твоей
реализации Кольцевого буфера
Вот реализация потокобезопасного кольцевого
буфера на C#:
csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
public class ThreadSafeCircularBuffer<T>
{
private readonly T[] buffer;
private int start = 0; // Индекс начала буфера
private int count = 0; //
Количество элементов в буфере
private readonly int capacity; // Максимальная вместимость
// Мьютекс для синхронизации доступа
private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new ReaderWriterLockSlim();
// Конструктор
public ThreadSafeCircularBuffer(int size)
{
if (size <= 0)
throw new ArgumentException("Размер буфера должен быть положительным");
capacity = size;
buffer = new T[size];
}
//
Добавление элемента в буфер
public void Enqueue(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == capacity)
throw new InvalidOperationException("Буфер переполнен");
int end = (start + count) %
capacity;
buffer[end] = item;
count++;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Извлечение
элемента из буфера
public T Dequeue()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
T item = buffer[start];
start = (start + 1) % capacity;
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
//
Получение элемента по индексу
public T Peek(int index)
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
if (index < 0 || index >= count)
throw new IndexOutOfRangeException();
return buffer[(start + index) %
capacity];
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Очистка буфера
public void Clear()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
start = 0;
count = 0;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Текущая длина буфера
public int Count
{
get
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
return count;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
}
// Максимальная вместимость
public int Capacity => capacity;
//
Проверка на пустоту
public bool IsEmpty
{
get
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
return count == 0;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
}
//
Проверка на заполненность
public bool IsFull
{
get
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
return count == capacity;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
}
}
Объяснение
добавленных изменений
- ReaderWriterLockSlim —
используется для синхронизации доступа к буферу:
- Позволяет
множественный параллельный доступ для чтения
- Обеспечивает
эксклюзивный доступ для записи
- Блокировки:
- EnterWriteLock()/ExitWriteLock() — для операций модификации (Enqueue,
Dequeue, Clear)
- EnterReadLock()/ExitReadLock() — для операций чтения (Peek, Count, IsEmpty, IsFull)
- Обработка
исключений:
- Использование
блока try-finally гарантирует
освобождение блокировки даже при возникновении исключений
Рекомендации
по использованию
- При
работе с буфером в многопоточной среде используйте try-catch для обработки возможных исключений
- Избегайте
длительных операций внутри блокировок
- При
необходимости можно добавить методы с таймаутами для попыток получения
блокировки
Пример
использования в многопоточной среде
csharp
var buffer = new ThreadSafeCircular
Добавь в
Код твоей реализации Кольцевого буфера Два Итератора. Чтобы можно было бы
читать и писать из разных направлений (сторон) Слева и Справа - Слева
IteratorReadFromLeft, IteratorWriteToLeft, - Срава IteratorReadFromRight,
IteratorWriteToRight
Вот реализация кольцевого буфера с поддержкой
двустороннего итеративного доступа:
csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
public class ThreadSafeCircularBuffer<T>
{
private readonly T[] buffer;
private int start = 0; // Индекс начала буфера
private int count = 0; //
Количество элементов в буфере
private readonly int capacity; // Максимальная вместимость
// Мьютекс для синхронизации доступа
private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new ReaderWriterLockSlim();
//
Индексы для двустороннего доступа
private int leftWriteIndex = 0;
private int rightWriteIndex = 0;
private int leftReadIndex = 0;
private int rightReadIndex = 0;
// Конструктор
public ThreadSafeCircularBuffer(int size)
{
if (size <= 0)
throw new ArgumentException("Размер буфера должен быть положительным");
capacity = size;
buffer = new T[size];
}
//
Добавление элемента в буфер слева
public void EnqueueLeft(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == capacity)
throw new InvalidOperationException("Буфер переполнен");
int index = (leftWriteIndex - 1 + capacity) % capacity;
buffer[index] = item;
leftWriteIndex = index;
count++;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Добавление элемента в буфер справа
public void EnqueueRight(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == capacity)
throw new InvalidOperationException("Буфер переполнен");
int index = rightWriteIndex;
buffer[index] = item;
rightWriteIndex = (index
+ 1) % capacity;
count++;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Чтение элемента слева
public T DequeueLeft()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
T item =
buffer[leftWriteIndex];
leftWriteIndex =
(leftWriteIndex + 1) % capacity;
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
//
Чтение элемента справа
public T DequeueRight()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
int index = (rightWriteIndex - 1 + capacity) % capacity;
T item = buffer[index];
rightWriteIndex = index;
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Итератор для чтения слева
public IEnumerator<T> IteratorReadFromLeft()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int currentIndex = leftReadIndex;
int elementsRead = 0;
while (elementsRead < count)
{
yield return buffer[currentIndex];
currentIndex =
(currentIndex + 1) % capacity;
elementsRead++;
}
leftReadIndex =
currentIndex;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Итератор для записи слева
public void IteratorWriteToLeft(IEnumerable<T>
items)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
foreach (var item in items)
{
if (count == capacity)
throw new InvalidOperationException("Буфер переполнен");
int index = (leftWriteIndex - 1 + capacity) % capacity;
buffer[index] = item;
leftWriteIndex =
index;
count++;
}
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Итератор для
Напиши
теперь примеры использования твоего Применения Кольцевого Буфера. - Запись
слева, Чтение слева, Запись справа, Чтение справа в разных сочетаниях
Примеры
использования кольцевого буфера
Пример 1:
Базовая работа с буфером
csharp
var buffer = new ThreadSafeCircularBuffer<string>(5);
// Запись слева и чтение слева
buffer.EnqueueLeft("Левый
элемент 1");
buffer.EnqueueLeft("Левый
элемент 2");
Console.WriteLine(buffer.DequeueLeft());
// Выведет "Левый элемент 2"
Console.WriteLine(buffer.DequeueLeft());
// Выведет "Левый элемент 1"
// Запись справа и чтение справа
buffer.EnqueueRight("Правый
элемент 1");
buffer.EnqueueRight("Правый
элемент 2");
Console.WriteLine(buffer.DequeueRight());
// Выведет "Правый элемент 2"
Console.WriteLine(buffer.DequeueRight());
// Выведет "Правый элемент 1"
Пример 2:
Комбинированное использование
csharp
var buffer = new ThreadSafeCircularBuffer<int>(10);
// Заполняем буфер с разных сторон
buffer.EnqueueLeft(1);
buffer.EnqueueLeft(2);
buffer.EnqueueRight(3);
buffer.EnqueueRight(4);
// Читаем слева
Console.WriteLine("Чтение
слева:");
foreach (var item in buffer.IteratorReadFromLeft())
{
Console.WriteLine(item);
}
// Читаем справа
Console.WriteLine("\nЧтение справа:");
buffer.EnqueueRight(5);
buffer.EnqueueRight(6);
int rightItem = buffer.DequeueRight();
Console.WriteLine(rightItem); // Выведет 6
rightItem = buffer.DequeueRight();
Console.WriteLine(rightItem);
// Выведет 5
Пример 3:
Массовое добавление элементов
csharp
var buffer = new ThreadSafeCircularBuffer<string>(10);
// Массовое добавление слева
List<string> leftItems = new List<string> { "A", "B", "C" };
buffer.IteratorWriteToLeft(leftItems);
// Массовое добавление справа
List<string> rightItems = new List<string> { "X", "Y", "Z" };
buffer.IteratorWriteToRight(rightItems);
// Чтение всех элементов
Console.WriteLine("Содержимое буфера:");
foreach (var item in buffer.IteratorReadFromLeft())
{
Console.WriteLine(item);
}
Пример 4:
Работа в многопоточной среде
csharp
var buffer = new ThreadSafeCircularBuffer<int>(20);
// Поток для записи слева
Task.Run(() =>
{
for (int i = 1; i <= 10; i++)
{
buffer.EnqueueLeft(i);
Thread.Sleep(100);
}
});
// Поток для записи справа
Task.Run(() =>
{
for (int i = 100; i >= 91; i--)
{
buffer.EnqueueRight(i);
Thread.Sleep(150);
}
});
// Поток для чтения слева
Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(500); // Ждем
заполнения буфера
while (!buffer.IsEmpty)
{
Console.WriteLine($"Чтение
слева: {buffer.DequeueLeft()}");
Thread.Sleep(200);
}
});
// Поток для чтения справа
Task.Run(() =>
{
Thread.Sleep(500); // Ждем
заполнения буфера
while (!buffer.IsEmpty)
{
Console.WriteLine($"Чтение
справа: {buffer.DequeueRight()}");
Thread.Sleep(200);
}
});
Console.ReadLine();
Практические
сценарии использования
- Буферизация
данных в реальном времени:
- Прием
данных с датчиков с разных источников
- Обработка
потоковых данных
- Кэширование
промежуточных результатов
- Межпоточная
коммуникация:
- Очередь
сообщений между producer и consumer
- Буферизация
событий в системе мониторинга
- Синхронизация
данных между потоками
- Обработка
данных:
- Буферизация
при преобразовании данных
- Временное
хранение результатов вычислений
- Кэширование
часто используемых значений
Важные
моменты при использовании
- Всегда
проверяйте заполненность буфера перед записью
- Обрабатывайте
исключения при переполнении
- Используйте
итераторы для массовой обработки данных
В данной
реализации Переполнения быть не должно. МЫ должны всегда иметь возможность
записать новый элемент Слева или Справа с удалением противоположного элемента.
Пример применения Буфер 1,2,3,4,5 Запись слева 0 -> 1,2,3,4,5 на выходе
должны получить 0,1,2,3,4. Запись справа 6 -> 1,2,3,4,5 на выходе должны
получить 2,3,4,5,6 Вот такая должна быть реализация. Исключения Переполнения
быть не должно.
Вот обновленная реализация кольцевого буфера с
автоматической заменой элементов при заполнении:
csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
public class ThreadSafeCircularBuffer<T>
{
private readonly T[] buffer;
private int start = 0;
private int count = 0;
private readonly int capacity;
private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new ReaderWriterLockSlim();
public ThreadSafeCircularBuffer(int size)
{
if (size <= 0)
throw new ArgumentException("Размер
буфера должен быть положительным");
capacity = size;
buffer = new T[size];
}
//
Запись слева с вытеснением справа
public void EnqueueLeft(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
int index = (start - 1 + capacity) % capacity;
// Если
буфер полон, сдвигаем начало
if (count == capacity)
start = (start + 1) % capacity;
else
count++;
buffer[index] = item;
start = index;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Запись справа с вытеснением слева
public void EnqueueRight(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
int end = (start + count) %
capacity;
// Если
буфер полон, сдвигаем конец
if (count == capacity)
start = (start + 1) % capacity;
else
count++;
buffer[end] = item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Чтение слева
public T DequeueLeft()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
T item = buffer[start];
start = (start + 1) % capacity;
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Чтение справа
public T DequeueRight()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
int index = (start + count - 1) % capacity;
T item = buffer[index];
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Текущая длина буфера
public int Count
{
get
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
return count;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
}
// Максимальная вместимость
public int Capacity => capacity;
//
Проверка на пустоту
public bool IsEmpty
{
get
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
return count == 0;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
}
}
Примеры использования
csharp
// Пример 1: Базовая работа с вытеснением
var buffer = new ThreadSafeCircularBuffer<int>(5);
// Заполняем буфер
for (int i = 1; i <= 5; i++)
buffer.EnqueueRight(i); //
1,2,3,4,5
// Запись слева с вытеснением
buffer.EnqueueLeft(0); //
0,1,2,3,4
// Запись справа с вытеснением
buffer.EnqueueRight(6); // 2,3,4,5,6
// Пример 2: Последовательная запись
var buffer2 = new ThreadSafeCircularBuffer<string>(3);
buffer2.EnqueueRight("A"); // A
buffer2.EnqueueRight("B"); // A,B
buffer2.EnqueueRight("C"); // A,B,C
buffer2.EnqueueRight("D"); //
Может
быть я плохо искал. Но в Вашей реализации нет возможности итерации элементов.
Мне еще нужна возможность - итерация элементов FromLeft - итерация элементов
FromRight
Давайте добавим итераторы для обхода буфера
слева направо и справа налево.
csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
public class ThreadSafeCircularBuffer<T>
{
private readonly T[] buffer;
private int start = 0;
private int count = 0;
private readonly int capacity;
private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new ReaderWriterLockSlim();
public ThreadSafeCircularBuffer(int size)
{
if (size <= 0)
throw new ArgumentException("Размер
буфера должен быть положительным");
capacity = size;
buffer = new T[size];
}
//
Запись слева с вытеснением справа
public void EnqueueLeft(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
int index = (start - 1 + capacity) % capacity;
if (count == capacity)
start = (start + 1) % capacity;
else
count++;
buffer[index] = item;
start = index;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Запись справа с вытеснением слева
public void EnqueueRight(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
int end = (start + count) %
capacity;
if (count == capacity)
start = (start + 1) % capacity;
else
count++;
buffer[end] = item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Итератор слева направо
public IEnumerator<T> IteratorFromLeft()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = start;
int elementsRead = 0;
while (elementsRead < count)
{
yield return buffer[current];
current = (current + 1) % capacity;
elementsRead++;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Итератор справа налево
public IEnumerator<T> IteratorFromRight()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = (start + count - 1) % capacity;
int elementsRead = 0;
while (elementsRead < count)
{
yield return buffer[current];
current = (current - 1 + capacity) % capacity;
elementsRead++;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Остальные методы остаются без изменений...
}
Примеры использования итераторов
csharp
var buffer = new ThreadSafeCircularBuffer<int>(5);
// Заполняем буфер
buffer.EnqueueRight(1);
buffer.EnqueueRight(2);
buffer.EnqueueRight(3);
buffer.EnqueueRight(4);
buffer.EnqueueRight(5);
// Итерация слева направо
Console.WriteLine("Итерация
слева направо:");
foreach (var item in buffer.IteratorFromLeft())
{
Console.Write(item + "
"); //
Выведет: 1 2 3 4 5
}
// Итерация справа налево
Console.WriteLine("\nИтерация
справа налево:");
foreach (var item in buffer.IteratorFromRight())
{
Console.Write(item + "
"); //
Выведет: 5 4 3 2 1
}
// Пример с вытеснением
buffer.EnqueueLeft(0); //
0,1,2,3,4
Console.WriteLine("\nПосле
записи слева:");
foreach (var item in buffer.IteratorFromLeft())
{
Console.Write(item + " "); // Выведет: 0 1 2 3 4
}
buffer.EnqueueRight(6); // 2,3,4,5,6
Console.WriteLine("\nПосле
записи справа:");
foreach (var item in buffer.IteratorFromLeft())
{
Console.Write(item + "
"); //
Выведет: 2 3 4 5 6
}
сделай
пож-ста полный текст кода, а то код длинный не удобно вставлять в разные места,
можно ошибиться при вставках. Выложи пож-ста полный код
Вот полный код реализации кольцевого буфера с
итераторами:
csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
public class ThreadSafeCircularBuffer<T>
{
private readonly T[] buffer;
private int start = 0;
private int count = 0;
private readonly int capacity;
private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new ReaderWriterLockSlim();
// Конструктор
public ThreadSafeCircularBuffer(int size)
{
if (size <= 0)
throw new ArgumentException("Размер буфера должен быть положительным");
capacity = size;
buffer = new T[size];
}
//
Запись слева с вытеснением справа
public void EnqueueLeft(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
int index = (start - 1 + capacity) % capacity;
if (count == capacity)
start = (start + 1) % capacity;
else
count++;
buffer[index] = item;
start = index;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Запись справа с вытеснением слева
public void EnqueueRight(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
int end = (start + count) %
capacity;
if (count == capacity)
start = (start + 1) % capacity;
else
count++;
buffer[end] = item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Чтение слева
public T DequeueLeft()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
T item = buffer[start];
start = (start + 1) % capacity;
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Чтение справа
public T DequeueRight()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
int index = (start + count - 1) % capacity;
T item = buffer[index];
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Итератор слева направо
public IEnumerator<T> IteratorFromLeft()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = start;
int elementsRead = 0;
while (elementsRead < count)
{
yield return buffer[current];
current = (current + 1) % capacity;
elementsRead++;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Итератор справа налево
public IEnumerator<T> IteratorFromRight()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = (start + count - 1) % capacity;
int elementsRead = 0;
while (elementsRead < count)
{
yield return buffer[current];
current = (current - 1 + capacity) % capacity;
elementsRead++;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Текущая длина буфера
public int Count
{
get
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
return count;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
}
// Максимальная вместимость
public int Capacity => capacity;
//
Проверка на пустоту
public bool IsEmpty
{
get
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
return count == 0;
}
finally
{
Вот на этом месте код оборвался - видимо стоит ограничение на кол-во строк при выводе страницы { get {
_lock.EnterReadLock(); try { return count == 0; } finally {
------------------------ Продолжи пож-ста с места // Максимальная вместимость public int Capacity => capacity; // Проверка на пустоту public bool IsEmpty
Вот полный код с продолжением:
csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
public class ThreadSafeCircularBuffer<T>
{
private readonly T[] buffer;
private int start = 0;
private int count = 0;
private readonly int capacity;
private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new ReaderWriterLockSlim();
// Конструктор
public ThreadSafeCircularBuffer(int size)
{
if (size <= 0)
throw new ArgumentException("Размер буфера должен быть положительным");
capacity = size;
buffer = new T[size];
}
//
Запись слева с вытеснением справа
public void EnqueueLeft(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
int index = (start - 1 + capacity) % capacity;
if (count == capacity)
start = (start + 1) % capacity;
else
count++;
buffer[index] = item;
start = index;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Запись справа с вытеснением слева
public void EnqueueRight(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
int end = (start + count) %
capacity;
if (count == capacity)
start = (start + 1) % capacity;
else
count++;
buffer[end] = item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Чтение слева
public T DequeueLeft()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
T item = buffer[start];
start = (start + 1) % capacity;
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Чтение справа
public T DequeueRight()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
int index = (start + count - 1) % capacity;
T item = buffer[index];
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Итератор слева направо
public IEnumerator<T> IteratorFromLeft()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = start;
int elementsRead = 0;
while (elementsRead < count)
{
yield return buffer[current];
current = (current + 1) % capacity;
elementsRead++;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Итератор справа налево
public IEnumerator<T> IteratorFromRight()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = (start + count - 1) % capacity;
int elementsRead = 0;
while (elementsRead < count)
{
yield return buffer[current];
current = (current - 1 + capacity) % capacity;
elementsRead++;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Текущая длина буфера
public int Count
{
get
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
return count;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
}
// Максимальная вместимость
public int Capacity => capacity;
//
Проверка на пустоту
public bool IsEmpty
{
get
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
return count == 0;
}
finally
{
_lock.ExitRead
// Максимальная вместимость public int Capacity => capacity; // Проверка на пустоту public bool IsEmpty { get {
_lock.EnterReadLock(); try { return count == 0; } finally { _lock.ExitRead
-------- Выложи код с этого места, код оборвался // Максимальная вместимость public int Capacity =>
capacity; // Проверка на пустоту
public bool IsEmpty {
Вот полное завершение класса:
csharp
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
}
//
Проверка на заполненность
public bool IsFull
{
get
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
return count == capacity;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
}
// Очистка буфера
public void Clear()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
start = 0;
count = 0;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Получение элемента по индексу
public T Peek(int index)
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
if (index < 0 || index >= count)
throw new IndexOutOfRangeException();
return buffer[(start + index) %
capacity];
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
}
Теперь класс полностью завершен и включает:
- Все методы
работы с буфером
- Проверки
на пустоту и заполненность
- Очистку
буфера
- Получение
элемента по индексу
- Полную
синхронизацию доступа через ReaderWriterLockSlim
Вы можете
скопировать весь код целиком и использовать его в своем проекте.
GetAllFromLeft(IEnumerable[]
) GetAllFromRight(IEnumerable[]) TryGetAllFromLeft(IEnumerable[])
TryGetAllFromRight(IEnumerable[]) Если в реализации таких методов, то
необходимо их реализовать
Вот обновленная версия класса с методами
массовой выборки элементов:
csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Threading;
public class ThreadSafeCircularBuffer<T>
{
private readonly T[] buffer;
private int start = 0;
private int count = 0;
private readonly int capacity;
private readonly ReaderWriterLockSlim _lock = new ReaderWriterLockSlim();
// Конструктор
public ThreadSafeCircularBuffer(int size)
{
if (size <= 0)
throw new ArgumentException("Размер буфера должен быть положительным");
capacity = size;
buffer = new T[size];
}
//
Запись слева с вытеснением справа
public void EnqueueLeft(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
int index = (start - 1 + capacity) % capacity;
if (count == capacity)
start = (start + 1) % capacity;
else
count++;
buffer[index] = item;
start = index;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Запись справа с вытеснением слева
public void EnqueueRight(T item)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
int end = (start + count) %
capacity;
if (count == capacity)
start = (start + 1) % capacity;
else
count++;
buffer[end] = item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Чтение слева
public T DequeueLeft()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
T item = buffer[start];
start = (start + 1) % capacity;
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Чтение справа
public T DequeueRight()
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (count == 0)
throw new InvalidOperationException("Буфер пуст");
int index = (start + count - 1) % capacity;
T item = buffer[index];
count--;
return item;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Итератор слева направо
public IEnumerator<T> IteratorFromLeft()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = start;
int elementsRead = 0;
while (elementsRead < count)
{
yield return buffer[current];
current = (current + 1) % capacity;
elementsRead++;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Итератор справа налево
public IEnumerator<T> IteratorFromRight()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = (start + count - 1) % capacity;
int elementsRead = 0;
while (elementsRead < count)
{
yield return buffer[current];
current = (current - 1 + capacity) % capacity;
elementsRead++;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Получение всех элементов слева
public void GetAllFromLeft(List<T>
result)
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
result.Clear();
int current = start;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
result.Add(buffer[current]);
current = (current + 1) % capacity;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Получение всех элементов справа
public void GetAllFromRight(List<
Вот на этом коде обрывается вывод кода, маленкая страница // Получение всех элементов слева public void
GetAllFromLeft(List<T> result) { _lock.EnterReadLock(); try {
result.Clear(); int current = start; for (int i = 0; i < count; i++) {
result.Add(buffer[current]); current = (current + 1) % capacity; } } finally {
_lock.ExitReadLock(); } } Напиши только эти четыре метода.
GetAllFrom Также можешь еще два метода добавить ReSizeFromLeft(int newsize)
ReSizeFromRight(int newsize)
Вот реализация запрошенных методов:
csharp
// Получение всех элементов слева
public void GetAllFromLeft(List<T> result)
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
result.Clear();
int current = start;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
result.Add(buffer[current]);
current = (current + 1) % capacity;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Получение всех элементов справа
public void GetAllFromRight(List<T> result)
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
result.Clear();
int current = (start + count - 1) % capacity;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
result.Add(buffer[current]);
current = (current - 1 + capacity) % capacity;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Попытка получения всех элементов слева
(без исключения)
public bool TryGetAllFromLeft(List<T> result)
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
if (count == 0)
return false;
result.Clear();
int current = start;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
result.Add(buffer[current]);
current = (current + 1) % capacity;
}
return true;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Попытка получения всех элементов справа
(без исключения)
public bool TryGetAllFromRight(List<T> result)
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
if (count == 0)
return false;
result.Clear();
int current = (start + count - 1) % capacity;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
result.Add(buffer[current]);
current = (current - 1 + capacity) % capacity;
}
return true;
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Изменение размера буфера с сохранением
элементов слева
public void ReSizeFromLeft(int newSize)
{
if (newSize <= 0)
throw new ArgumentException("Размер должен быть положительным");
_lock.EnterWriteLock();
try
{
T[] newBuffer = new T[newSize];
int elementsToCopy =
Math.Min(count, newSize);
// Копируем элементы слева
int srcIndex = start;
for (int i = 0; i < elementsToCopy; i++)
{
newBuffer[i] =
buffer[srcIndex];
srcIndex = (srcIndex + 1) % capacity;
}
buffer = newBuffer;
start = 0;
count = elementsToCopy;
capacity = newSize;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Изменение размера буфера с сохранением
элементов справа
public void ReSizeFromRight(int newSize)
{
if (newSize <= 0)
throw new ArgumentException("Размер должен быть положительным");
_lock.EnterWriteLock();
try
{
T[] newBuffer = new T[newSize];
int elementsToCopy =
Math.Min(count, newSize);
//
Вычисляем новый start для нового буфера
int newStart = newSize -
elementsToCopy;
int srcIndex = (start + count - 1) % capacity;
// Копируем элементы справа
for (int i = newStart; i < newStart
+ elementsToCopy; i++)
{
newBuffer[i] =
buffer[srcIndex];
srcIndex = (srcIndex - 1 + capacity) % capacity;
}
buffer = newBuffer;
start = newStart;
count = elementsToCopy;
capacity = newSize;
}
finally
{
В контексте нашего CircularBuffer уместно ли реализоваить shifts (сдвиги) - с вытеснением - с зацикливанием ?
Давайте рассмотрим, как можно реализовать сдвиги
в кольцевом буфере:
Сдвиги с
вытеснением
При таком сдвиге элементы смещаются на заданное
количество позиций, а вытесненные элементы удаляются.
Сдвиги с
зацикливанием
При таком сдвиге элементы перемещаются
циклически, без потери данных.
Вот реализация этих методов:
csharp
// Сдвиг влево с вытеснением
public void ShiftLeft(int positions)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (positions <= 0) return;
positions %= capacity;
start = (start + positions) %
capacity;
count = Math.Min(count -
positions, capacity);
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Сдвиг вправо с вытеснением
public void ShiftRight(int positions)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (positions <= 0) return;
positions %= capacity;
start = (start - positions +
capacity) % capacity;
count = Math.Min(count -
positions, capacity);
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Циклический сдвиг влево
public void RotateLeft(int positions)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (positions <= 0 || count == 0) return;
positions %= count;
start = (start + positions) %
capacity;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
// Циклический сдвиг вправо
public void RotateRight(int positions)
{
_lock.EnterWriteLock();
try
{
if (positions <= 0 || count == 0) return;
positions %= count;
start = (start - positions +
capacity) % capacity;
}
finally
{
_lock.ExitWriteLock();
}
}
Объяснение методов:
- ShiftLeft/ShiftRight (с
вытеснением):
- Сдвигают
элементы на заданное количество позиций
- Вытесненные
элементы удаляются из буфера
- Размер
буфера уменьшается на количество сдвигов
- RotateLeft/RotateRight (с
зацикливанием):
- Перемещают
элементы циклически
- Ни
один элемент не теряется
- Просто
изменяется точка начала буфера
Примеры
использования:
csharp
var buffer = new ThreadSafeCircularBuffer<int>(5);
buffer.EnqueueRight(1);
buffer.EnqueueRight(2);
buffer.EnqueueRight(3);
buffer.EnqueueRight(4);
buffer.EnqueueRight(5);
// Сдвиг влево на 2 позиции с вытеснением
buffer.ShiftLeft(2); //
Буфер станет: 3,4,5
// Циклический сдвиг вправо на 1 позицию
buffer.RotateRight(1); //
Буфер станет: 5,3,4
Эти
методы делают работу с буфером более гибкой и позволяют эффективно
манипулировать данными без необходимости их явного копирования.
У нас
есть такие функции buffer.GetAllFromLeft(list); buffer.GetAllFromRight(list);
Напрашиваются еще две полезные функции IEnumerable<T> GetAllFromLeft()
IEnumerable<T> GetAllFromRight() Напиши пож-ста эти две функции, их у нас
нет.
Вот реализация методов для получения всех
элементов через IEnumerable:
csharp
// Получение всех элементов слева через
IEnumerable
public IEnumerable<T> GetAllFromLeft()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = start;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
yield return buffer[current];
current = (current + 1) % capacity;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Получение всех элементов справа через IEnumerable
public IEnumerable<T> GetAllFromRight()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = (start + count - 1) % capacity;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
yield return buffer[current];
current = (current - 1 + capacity) % capacity;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
Эти методы позволяют:
- Получить
все элементы буфера в виде последовательности
- Использовать
LINQ-операции
- Работать
с элементами через foreach
Примеры использования:
csharp
// Использование с foreach
foreach (var item in buffer.GetAllFromLeft())
{
Console.WriteLine(item);
}
// Использование с LINQ
var result = buffer.GetAllFromRight()
.Where(x => x > 5)
.OrderByDescending(x => x);
// Преобразование в список
List<T> list = buffer.GetAllFromLeft().ToList();
Эти
методы дополняют существующий функционал и делают работу с буфером более гибкой
и удобной.
Давай
напишем еще две нестандартные функции. Необходимо сделать Итератор, который
делает проходя по индексам петлю. Что это означает. Допустим у нас capasity = 5
Итератор должен возвращать следующую последовательность индексов 0,1,2,3,4,3,2,1,0
- получается Петля - .из 9-ти значений при capasity = 5. 4,2,3,1,0,1,2,3,4 Как
всегда Необходимо сделать два варианта fromLeft, fromRight
Давайте реализуем эти нестандартные итераторы с
петлей:
csharp
// Итератор с петлей слева направо
public IEnumerable<T> LoopIteratorFromLeft()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
if (count == 0) yield break;
// Определяем длину петли
int loopLength = 2 * (capacity - 1);
for (int i = 0; i < loopLength; i++)
{
// Вычисляем индекс в буфере
int offset = i < capacity ? i
: loopLength - i;
int index = (start + offset) %
capacity;
yield return buffer[index];
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Итератор с петлей справа налево
public IEnumerable<T> LoopIteratorFromRight()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
if (count == 0) yield break;
// Определяем длину петли
int loopLength = 2 * (capacity - 1);
for (int i = 0; i < loopLength; i++)
{
// Вычисляем индекс в буфере
int offset = i < capacity ? i
: loopLength - i;
int index = (start + count - 1 - offset + capacity) % capacity;
yield return buffer[index];
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
Объяснение
работы:
- LoopIteratorFromLeft:
- Создает
последовательность длиной 2 * (capacity -
1)
- Сначала
идет увеличение индекса до конца буфера
- Затем
уменьшение обратно до начала
- LoopIteratorFromRight:
- Аналогично
первому, но движение начинается с конца
- Сначала
идет уменьшение индекса
- Затем
увеличение обратно
Примеры
работы:
При capacity = 5 и буфере [1,2,3,4,5]:
- LoopIteratorFromLeft
вернет: 1,2,3,4,5,4,3,2,1
- LoopIteratorFromRight
вернет: 5,4,3,2,1,2,3,4,5
Пример использования:
csharp
var buffer = new ThreadSafeCircularBuffer<int>(5);
buffer.EnqueueRight(1);
buffer.EnqueueRight(2);
buffer.EnqueueRight(3);
buffer.EnqueueRight(4);
buffer.EnqueueRight(5);
// Использование левого итератора с петлей
Console.WriteLine("Левый
итератор с петлей:");
foreach (var item in buffer.LoopIteratorFromLeft())
{
Console.Write(item + "
"); //
Выведет: 1 2 3 4 5 4 3 2 1
}
// Использование правого итератора с
петлей
Console.WriteLine("\nПравый
итератор с петлей:");
foreach (var item in buffer.LoopIteratorFromRight())
{
Console.Write(item + "
"); //
Выведет: 5 4 3 2 1 2 3 4 5
}
Эти
методы добавляют уникальный способ обхода буфера, который может быть полезен в
специфических задачах обработки данных.
ПОзволяет
рисовать симметриччные формы
Давайте адаптируем эти итераторы для создания
симметричных форм.
Вот улучшенная версия с дополнительными
комментариями:
csharp
// Итератор с петлей слева направо для
создания симметричных форм
public IEnumerable<T> LoopIteratorFromLeft()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
if (count == 0) yield break;
// Длина петли всегда 2 * (capacity - 1)
int loopLength = 2 * (capacity - 1);
for (int i = 0; i < loopLength; i++)
{
//
Вычисляем смещение: сначала растет, потом уменьшается
int offset = i < capacity ? i
: loopLength - i;
//
Вычисляем индекс в буфере с учетом начала
int index = (start + offset) %
capacity;
yield return buffer[index];
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Итератор с петлей справа налево для
создания симметричных форм
public IEnumerable<T> LoopIteratorFromRight()
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
if (count == 0) yield break;
// Длина петли всегда 2 * (capacity - 1)
int loopLength = 2 * (capacity - 1);
for (int i = 0; i < loopLength; i++)
{
//
Вычисляем смещение: сначала уменьшается, потом растет
int offset = i < capacity ? i
: loopLength - i;
// Вычисляем индекс с конца буфера
int index = (start + count - 1 - offset + capacity) % capacity;
yield return buffer[index];
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
Примеры
использования для рисования:
- Создание
симметричных узоров:
csharp
// Пример с цветами для градиента
var colors = new ThreadSafeCircularBuffer<Color>(5);
colors.EnqueueRight(Color.Red);
colors.EnqueueRight(Color.Orange);
colors.EnqueueRight(Color.Yellow);
colors.EnqueueRight(Color.Green);
colors.EnqueueRight(Color.Blue);
// Рисование симметричного узора
foreach (var color in colors.LoopIteratorFromLeft())
{
DrawShape(color); //
Метод рисования фигуры текущим цветом
}
- Создание
симметричных паттернов:
csharp
// Пример с размерами для создания узора
var sizes = new ThreadSafeCircularBuffer<int>(5);
sizes.EnqueueRight(10);
sizes.EnqueueRight(20);
sizes.EnqueueRight(30);
sizes.EnqueueRight(40);
sizes.EnqueueRight(50);
// Создание симметричного паттерна
foreach (var size in sizes.LoopIteratorFromRight())
{
DrawCircle(size); //
Метод рисования круга заданного размера
}
Особенности
использования для графики:
- Плавные
переходы: идеально подходят для создания градиентов
- Симметричные
узоры: автоматически создают зеркальные паттерны
- Циклические
формы: позволяют создавать повторяющиеся симметричные
элементы
- Экономия
ресурсов: не требуют дополнительного хранения данных
Эти итераторы особенно полезны при:
- Создании
графических эффектов
- Анимации
с симметричными переходами
- Генерации
паттернов
- Визуализации данных с симметрией
Давайте
теперь подведем некоторые итоги. Выведи пож-ста сигнатуры всех наших функций
класса ThreadSafeCircularBuffer. и конструктор/ры этого класса. Надо посмотреть,
что у нас получилось в целом.
Вот полный список публичных методов и
конструкторов класса ThreadSafeCircularBuffer:
Конструкторы
csharp
public ThreadSafeCircularBuffer(int size)
Основные операции
csharp
// Добавление элементов
public void EnqueueLeft(T item)
public void EnqueueRight(T item)
// Удаление элементов
public T DequeueLeft()
public T DequeueRight()
Итераторы
и получение элементов
csharp
// Стандартные итераторы
public IEnumerator<T> IteratorFromLeft()
public IEnumerator<T> IteratorFromRight()
// Получение всех элементов в список
public void GetAllFromLeft(List<T> result)
public void GetAllFromRight(List<T> result)
// Получение через IEnumerable
public IEnumerable<T> GetAllFromLeft()
public IEnumerable<T> GetAllFromRight()
// Специальные итераторы с петлей
public IEnumerable<T> LoopIteratorFromLeft()
public IEnumerable<T> LoopIteratorFromRight()
Массовая
обработка
csharp
// Массовое получение элементов
public void GetAllFromLeft(List<T> result)
public void GetAllFromRight(List<T> result)
public bool TryGetAllFromLeft(List<T> result)
public bool TryGetAllFromRight(List<T> result)
Изменение
размера
csharp
// Изменение размера буфера
public void ReSizeFromLeft(int newSize)
public void ReSizeFromRight(int newSize)
Сдвиги
элементов
csharp
// Сдвиги с вытеснением
public void ShiftLeft(int positions)
public void ShiftRight(int positions)
// Циклические сдвиги
public void RotateLeft(int positions)
public void RotateRight(int positions)
Свойства
и проверки
csharp
// Базовые свойства
public int Count { get; }
public int Capacity { get; }
// Проверки состояния
public bool IsEmpty { get; }
public bool IsFull { get; }
// Получение элемента по индексу
public T Peek(int index)
Дополнительные
методы
csharp
// Очистка буфера
public void Clear()
Особенности
реализации
- Полная
потокобезопасность через ReaderWriterLockSlim
- Поддержка
generic-типа T
- Автоматическая
обработка кольцевого буфера
- Эффективное
использование памяти
Класс предоставляет полный набор инструментов
для работы с кольцевым буфером, включая:
- Базовые
операции добавления/удаления
- Различные
способы итерации
- Массовую
обработку данных
- Гибкую
работу с размером
- Безопасную многопоточную работу
Вот есть
две функции public IEnumerable<T> GetAllFromLeft() {
_lock.EnterReadLock(); try { int current = start; for (int i = 0; i < count;
i++) { yield return buffer[current]; current = (current + 1) % capacity; } }
finally { _lock.ExitReadLock(); } } // Получение всех элементов справа через
IEnumerable public IEnumerable<T> GetAllFromRight() {
_lock.EnterReadLock(); try { int current = (start + count - 1) % capacity; for
(int i = 0; i < count; i++) { yield return buffer[current]; current =
(current - 1 + capacity) % capacity; } } finally { _lock.ExitReadLock(); } }
-------------------- Сделай еще две похожие на эти функции, но чтобы можно было
делать Populate items в массивы или/и в другие коллекции. Возможно ли это
сделать через IEnumerable или ICollection. Если это невозможно, сделай масивы -
я думаю получится public GetAllFromLeft(IEnumerable<T> и/или
ICollection<T> и/или Array<T>) public
GetAllFromRight(IEnumerable<T> и/или ICollection<T> и/или
Array<T>)
Для реализации такой функциональности можно
создать несколько вариантов методов, которые будут заполнять различные типы
коллекций. Вот несколько подходов:
1. Через ICollection<T>
csharp
public void GetAllFromLeft(ICollection<T> collection)
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = start;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
collection.Add(buffer[current]);
current = (current + 1) % capacity;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
public void GetAllFromRight(ICollection<T> collection)
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = (start + count - 1) % capacity;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
collection.Add(buffer[current]);
current = (current - 1 + capacity) % capacity;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
2. Через массивы
csharp
public void GetAllFromLeft(T[] array)
{
if (array.Length < count)
throw new ArgumentException("Массив слишком мал для хранения всех элементов");
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = start;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
array[i] =
buffer[current];
current = (current + 1) % capacity;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
public void GetAllFromRight(T[] array)
{
if (array.Length < count)
throw new ArgumentException("Массив слишком мал для хранения всех элементов");
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = (start + count - 1) % capacity;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
array[i] =
buffer[current];
current = (current - 1 + capacity) % capacity;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
3. Комбинированный подход с
использованием обобщений
Можно создать универсальный метод, который будет
работать с любыми коллекциями, реализующими ICollection<T>:
csharp
public void PopulateCollection<TCollection>(TCollection collection)
where TCollection :
ICollection<T>
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = start;
for (int i = 0; i < count; i++)
{
collection.Add(buffer[current]);
current = (current + 1) % capacity;
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
Важные замечания:
- При
работе с массивами нужно заранее выделять память нужного размера.
- Методы
с ICollection<T> будут
работать с любыми коллекциями, которые реализуют этот интерфейс
(например, List<T>, HashSet<T> и т. д.).
- Для
безопасности потоков используется блокировка _lock.
- В
случае с массивами добавлена проверка на достаточный размер.
- Можно
дополнительно добавить обработку исключений и валидацию входных
параметров.
Пример использования:
csharp
List<int> list = new List<int>();
buffer.GetAllFromLeft(list);
int[] array = new int[buffer.Count];
buffer.GetAllFromRight(array);
Такой
подход обеспечивает гибкость и возможность выбора оптимального способа
извлечения данных в зависимости от конкретной задачи.
public void
PopulateCollection<TCollection>(TCollection collection) where TCollection
: ICollection<T> { _lock.EnterReadLock(); try { int current = start; for
(int i = 0; i < count; i++) { collection.Add(buffer[current]); current =
(current + 1) % capacity; } } finally { _lock.ExitReadLock(); } } Надо две таких функций -
PopulateCollectionFromLeft и -
PopulateCollectiomFromRight
Вот реализация двух методов:
csharp
// Заполнение коллекции элементами слева
направо
public void PopulateCollectionFromLeft<TCollection>(TCollection collection)
where TCollection :
ICollection<T>
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = start; //
начинаем с начальной позиции
for (int i = 0; i < count; i++)
{
collection.Add(buffer[current]); // добавляем элемент в коллекцию
current = (current + 1) % capacity; //
переходим к следующему элементу с учётом цикличности
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
// Заполнение коллекции элементами справа налево
public void PopulateCollectionFromRight<TCollection>(TCollection collection)
where TCollection : ICollection<T>
{
_lock.EnterReadLock();
try
{
int current = (start + count - 1) % capacity; // начинаем с последнего элемента
for (int i = 0; i < count; i++)
{
collection.Add(buffer[current]); // добавляем элемент в коллекцию
current = (current - 1 + capacity) % capacity; // переходим к предыдущему элементу с учётом цикличности
}
}
finally
{
_lock.ExitReadLock();
}
}
Объяснение работы методов:
- PopulateCollectionFromLeft:
- начинает
обход буфера с позиции start;
- последовательно
добавляет элементы слева направо;
- использует
операцию % capacity для корректной
работы с кольцевым буфером;
- работает
с любой коллекцией, реализующей интерфейс ICollection<T>.
- PopulateCollectionFromRight:
- начинает
обход с последнего элемента буфера (start + count -
1);
- добавляет
элементы в обратном направлении (справа налево);
- корректно
обрабатывает цикличность буфера через (current - 1 +
capacity) % capacity;
- также
работает с любыми коллекциями, реализующими ICollection<T>.
Пример использования:
csharp
var buffer = new ThreadSafeCircularBuffer<int>(5);
buffer.EnqueueRight(1);
buffer.EnqueueRight(2);
buffer.EnqueueRight(3);
buffer.EnqueueRight(4);
buffer.EnqueueRight(5);
var listLeft = new List<int>();
buffer.PopulateCollectionFromLeft(listLeft); // [1, 2, 3, 4, 5]
var listRight = new List<int>();
buffer.PopulateCollectionFromRight(listRight); // [5, 4, 3, 2, 1]
Дополнительные улучшения:
- можно
добавить проверку на null для
параметра collection;
- добавить
обработку исключений при добавлении элементов;
- добавить
проверку на достаточный размер коллекции (если это необходимо);
- создать
перегруженные версии методов с ограничением количества копируемых
элементов.
Эти
методы обеспечивают гибкую работу с кольцевым буфером и позволяют легко
переносить данные в различные типы коллекций.
Комментариев нет:
Отправить комментарий