C++ STL :: pair

কিছু কথাঃ

যারাই কিনা সি/সি++ নিয়ে বেশকিছুদিন নাড়াচাড়া করছেন, তারা প্রায় সবাই সি এর একটা দারুন জিনিস স্ট্রাকচার-এর সাথে পরিচিত, আর, আরেকটু অ্যাডভান্সডরা তো মনে হয় অলরেডি সি++ এর ক্লাস নামের জিনিসটা মোয়া বানিয়ে ফেলেছে।
সি একটা ফাটাফাটি ল্যাঙ্গুয়েজ আর সি++ এর কথা তো বলাই বাহুল্য। যারা অবজেক্ট ওরিয়েন্টেড প্রোগ্রামিং এর সুবাতাস পেয়েছেন তারা এটা আরো ভাল করে জানেন। আমরা জানি, সি++ এ কিছু প্রিমিটিভ ডাটা টাইপ ডিফাইন করা আছে, যাদের উপরে আমরা খুব সহজেই বিভিন্ন অপারেশন চালাতে পারি, কিন্তু মাঝে মাঝে এই রকমের ডাটা টাইপের ব্যবহার আমাদের কে ঝামেলায় ফেলতে পারে। যেমন, মনে করা যাক আমাকে একটা 2D গ্রিডের কিছু পয়েন্ট স্টোর করতে হবে। শুধু int টাইপের অ্যারে দিয়ে এটা মেইনটেইন করাটা বেশ মুশকিলের ব্যাপার। কিন্তু যদি এরকম একটা ডাটা টাইপ থাকতো ‘point’ নামে, যা কিনা (x, y) আকারে কো-অর্ডিনেট রাখতে পারতো!!! সি এ সেই ব্যাবস্থা করেই দেয়া আছে, যেন প্রোগ্রামাররা চাইলেই ইচ্ছা মতো ডাটা টাইপ বানিয়ে নিতে পারেন, আর সি++ এটাকে আরেক ডিগ্রি এগিয়ে নিয়ে গেছে। এখানে প্রোগ্রামার চাইলে তার বানানো ডাটা টাইপের আচার আচরণও বলে দিতে পারেন।
কিন্তু, প্রশ্ন হল, এটা কন্টেস্ট প্রোগ্রামিং এর জন্য কতটা সুইটেবল?

পেয়ার কি?

কন্টেস্ট প্রোগ্রামিং-এ সাধারনতঃ খুব কমপ্লেক্স ডাটা টাইপ বানাতে হয় না। সেখানে বেশি প্রয়োজন খুব দ্রুত আর নির্ভুল কোডিং। যেমন, প্রায়ই দেখা যায়, একটা গ্রাফের এজ গুলো স্টোর করতে হবে, বা জিয়োমেট্রির প্রবলেমের জন্য কো-অর্ডিনেট নিয়ে কাজ করতে হবে, কখনো বা দেখা যায় কিছু স্ট্রিং-এর জন্য কিছু নাম্বার দিতে হবে, অথবা একগাদা ডাটা বিভিন্ন ক্রাইটেরিয়ার ভিত্তিতে সর্ট বা সার্চ করতে হবে। সাধরনতঃ এসব ক্ষেত্রে প্রোগ্রামার যদি নিজে থেকে ডাটাটাইপ বানাতে যায়, কোন সন্দেহ নাই তাতে তার মূল্যবান কিছু সময় নষ্ট হবে। যেমন, নিচের প্রবলেমটা দেখিঃ
আমাকে একগাদা 2D পয়েন্ট থাকবে, আমাকে সেগুলা সর্ট করতে হবে। এখন, আমি চাইলেই একটা স্ট্রাকচার বানাতে পারিঃ

structpoint { int x, y; } P[128];

অর্থাৎ, P[] হল একটা পয়েন্ট টাইপের অ্যারে, এখন এটাকে সর্ট করতে হবে। কাজ তো সোজাই, অ্যালগোরিদমের হেডারটা ইনক্লুড করে sort() মেরে দিলেই হয়… কিন্তু আসলে এটা এত সিম্পল না, কারন, sort() একটা টেমপ্লেট ফাংশন, মানে যে কোন ডাটাটাইপের জন্য কাজ করবে, কিন্তু তার আগে তাকে ডাটাটাইপের ভাবগতি জানাতে হবে। আমি ‘struct point’ দিয়ে কি বুঝাতে চাই, এটা তার বুঝার কোন কারনই নাই যদি না আমি বলে দেই। তার মানে খালি sort() কে ডাকলেই চলবে না, তার সাথে অপারেটর ওভারলোড বা কম্পেয়ার ফাংশন লিখে বুঝিয়ে দিতে হবে যে আমি আসলে কি চাই। আর এখানেই std::pair এর প্লাস পয়েন্ট।
std::pair জিনিশটা তেমন কিছুই না, জাস্ট দুইটা ভ্যালু কে একসাথে করে রাখে, যেখানে ভ্যালু দুইটা যে কোন টাইপের হতে পারে, ডিফারেন্ট টাইপেরও হতে পারে। পেয়ার ক্লাসটা ডিফাইন করা থাকে std <utility> নামের হেডারে।

#include <utility>

using namespace std;

pair ক্লাসের ডেফিনিশনঃ

template <class T1, class T2> struct pair {

    T1 first;

    T2 second;

    pair(): first(T1()), second(T2()) {}

    pair(const T1 &x, const T2 &y): first(x), second(y) {}

    template <class U, class V> pair(const pair<U, V> &p): first(p.first), second(p.second) {}

};

যাদের টেমপ্লেট সম্পর্কে আইডিয়া নাই, তাদের জন্য অল্প কথায়, টেমপ্লেট একটা সিস্টেম যেখানে কোন অ্যাকচুয়াল টাইপের জন্য ডিজাইন থাকে না, বরং যে কোন টাইপের জন্য তার একটা ইন্সট্যান্স তৈরি করা যায়। টেমপ্লেট শিখতে হলেএই পেজটি দেখা যেতে পারে।
pair এর সুবিধা হল, এটা টেমপ্লেট টাইপ, তাই STL algorithm এর ফাংশন গুলার জন্য সাধারনতঃ pair অবজেক্ট গুলার আলাদা করে কোন পরিচয় দেওয়ার দরকার পড়ে না। যেমন আগের প্রবলেমে জাস্ট sort() কল দিলেই চলে, সে অটমেটিক প্রথমে পেয়ারের প্রথম মেম্বার, তার পর ২য় টা, তার পর ৩য় টা, এভাবে বাকি গুলা কম্পেয়ার করে দেখবে। প্রোগ্রামারকে এর জন্য কিছুই বলতে হবে না।

কিভাবে ব্যবহার করে?

pair নিয়ে কাজ করতে চাইলে <utility> হেডার ইনক্লুড করা উচিৎ, অবশ্য যে কোন STL হেডার ইনক্লুড করলেই pair ব্যবহারের সুবিধা পাওয়া যায়। আর pair টাইপের অবজেক্ট সহজে ক্রিয়েট করার জন্য <utility> হেডারের make_pair() ফাংশন ব্যবহার করা যায়। আর pair-এর ১ম আর ২য় এলিমেন্টকে যথাক্রমে .first আর .second মেম্বার দিয়ে অ্যাক্সেস করা যায়। নিচে একটা উদাহরন দেখানো হলঃ

#include <iostream>

#include <string>

#include <utility>

using namespace std;

int main() {

    // simple constructions

    pair< int, int > px, py;

    pair< int, int > p1(23, 43);

    pair< int, int > p2 = pair< int, int >(234, 534);

    px = p1;

    py.first = p2.first * px.second, py.second = p2.second * px.first;

    cout << "py: (" << py.first << ", " << py.second << ")\n";

    

    // bit more complex

    pair< pair< int, int >, pair< int, int > > p3;

    p3 = pair< pair<int, int>, pair< int, int > > (px, py);

    cout << "p3: ((";

    cout << p3.first.first << ", " << p3.first.second << "), (";

    cout << p3.second.first << ", " << p3.second.second << "))\n";

    

    // using make_pair()

    pair< double, pair< string, int > > p4;

    p4 = make_pair(3.14159, make_pair("pi", 5) );

    cout << "this is " << p4.second.first << ", value: " << p4.first;

    cout << " precision: " << p4.second.second << " digits\n";

    return 0;

}

pair নিয়ে সবচেয়ে বেশি যে কথাটা শোনা যায় তা হল, মানুষজন নাকি .first.second.second.first…. এরকম চেইন লিখতে লিখতে টায়ার্ড হয়ে যায়। কিন্তু একটু কাজ করেই এইটাকে সহজ করে ফেলা যায়, যেমন, নিচের কোডে pair কে #define করে নেওয়া হয়েছেঃ

#include <iostream>

using namespace std;

#define pii pair< int, int >

#define ppi pair< pii, int >

#define ff first

#define ss second

int main() {

    ppi p1;

    pii p2;

    cin >> p2.ff >> p2.ss;

    p1 = ppi( p2, p2.ss * p2.ff );

    cout << "entry: " << p1.ff.ff << ", " << p1.ff.ss << endl;

    cout << "product: " << p1.ss << endl;

    return 0;

}

অন্যান্য STL কন্টেইনারের ডাটা টাইপ হিসাবেও pair ব্যবহার করা যায়। যেমন, বি.এফ.এস. অ্যালগরিদমে প্রায়ই কিউতে একজোড়া নাম্বার রাখতে হতে পারে, অথবা ডায়াকস্ট্রার অ্যালগরিদমে পুরা একটা এজকে প্রাইওরিটি কিউতে রাখার ব্যাবস্থা করতে হয়। এটাও খুব সহজেই করা যায়ঃ

#include <queue>

using namespace std;

#define pii pair< int, int >

#define edge pair< int, pii >

// edge.first is weight, edge.second is a pair indicating endpoints

queue< pii > Q;

priority_queue< edge, vector< edge >, greater< edge > > PQ;

সতর্কতাঃ

অন্যান্য সব STL অবজেক্টের মত, এখানেও একটা ব্যাপার খেয়াল করতে হবে তা হলঃ উপরের উদাহরন গুলাতে দেখা যায় কন্সট্রাকশন শেষ করার সময় মাঝে মাঝে পর পর দুইটা > ব্যবহার করতে হয়, (যেমন প্রাইওরিটি কিউ এর উদাহরনে শেষে ……greater< edge > >, এখানে শেষ ২টা > এর মাঝখানে একটা স্পেস ব্যবহার করা হয়েছে, এটা কিন্তু সৌন্দর্য বর্ধনের জন্য না। এটা না দিলে অনেক সময় কম্পাইলারের মাথা গরম হয়ে যায়। কারন সি++ এ >> আরো কয়েকটা অপারেটরের কাজ করে। আর যেসব যায়গায় দেখা যায় pair ইউজ করলে আরো ঝামেলা হয়, সেখানে নরমাল স্ট্রাকচার ব্যবহার করাটাই বেশি ভাল। এটা জেনে রাখা ভাল, আর জানলেই যে বসাতে হবে এমনও কোন কথা নাই।

ব্যবহারঃ

সাধারনতঃ STL এর টেমপ্লেট ক্লাসগুলোর ওভারলোডিং সুবিধা নেওয়ার জন্য এবং ছোটো খাটো স্ট্রাকচারের শর্টহ্যান্ড হিসাবে pair ব্যবহার করা হয়ে থাকে। এছাড়া std::map এ হাশিং এর সময় pair ব্যবহার করা হয়। প্রোগ্রামিং প্রবলেমগুলাতে গ্রাফ আর জিওমেট্রিক রিপ্রেজেন্টেশনে pair অনেক ব্যবহার করা হয়।