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基于STL的油藏数据粗化程序库设计与实现

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开发案例　／　基于ＳＴＬ的油藏数据粗化程序库设计与实现　王家华　．　康国庆　（西安石油大学计算机学院，西安７１００６５）　摘要：针对油藏数据粗化的应用，研究了三维数据的数据结构，结合泛型编程与面向对象编　程，并按照ＳＴＬ的容器、算法、迭代器的模式设计了数据粗化程序库，在这个库中可以　使用ＳＴＬ中算法和设施，具有重用性和扩展性。　关键词：数据粗化程序库；标准模板库（ＳＴＬ）；容器；算法；内嵌类　

０　引言　数据粗化程序库的设计包括三维数据体和算法　的设计．而前者决定了后者如何来实现．所以三维数　据体设计是重要的　为了适应更新的粗化方法．更好　的应用于粗化数据程序．本文提供了基于标准模板库　模式．设计和实现了数据粗化程序库　

１　库设计的目标　数据粗化库的设计应该有以下几个目标：　（１）在地质建模中．地质数据的格式是多种多样　的．由于用于粗化的数据源格式的不同．所以容器要　有适应用户自定义类型的能力．这里采用的是与类型　无关的模板技术来实现　（２）油藏数据粗化的应用不同于一般的应用．粗　化的算法是作用在网格单元相邻的一组模块的．通过　

一定的计算得到一个数值在模型上来取代前面计算　所使用的一组模块（图１）。所以在使用算法之前要将　网格数据体分解成若干小网格数据体．所以要便于按　任意网格数来划分小网格体　

一　图１　２ｘ２ｘ２的体数据粗化成一个数据　（３）算法要求能够便于添加和更改算法，每个算法　都是作用于小网格体的，即算法与容器是低耦合的。　（４）接１３设计要人性化，便于使用，扩充，并封装　

内部的结构。另外对速度也提出了一定要求。　２使用标准模板库模式来设计　标准模板库（ＳＴＬ）是一个利用泛型编程思想开发　的模板库　ｓＴＬ包含计算机科学中的许多基本算法和　数据结构．并且它将算法和数据结构完全分离．互不　耦合。ＳＴＬ库主要由算￣（Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ），容器（Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）　和迭代器ｆＩｔｅｒａｔｏｒ）构成．算法通过迭代器作用于容　器。用户可以自定义仿函式，仿函式也是使用迭代器　来作用于容器的．另外为了便于与各种情况的接１３匹　配，都提供了一些配接器。它们的关系如下图：　

—————————————＼　

￣Ｆｕｎｃｔｏｒｓ　ｔ　Ｆ仿函ｔ式配接器ｄ　ｔｕｎｃｉｏｒＡｕａｐ　ｅＰｓ　

——　Ｃ　ｎｃｇａｔｅ　’　ｎｄｃ　’。。ｍｐ吣ｃｒ…　

图２　Ｓ’＿几结构图　本文安照ＳＴＬ的模式来设计这个数据粗化库．　使得满足我们的设计目标　●库容器设计部分：　我们采用两套底层容器．一套是用来保存体数据　原始数据，这个容器可以用户自己定义使用何种容器　来保存数据，默认是使用Ｖｅｃｔｏｒ：另一套是用来保存　安装用户设置粗化的小体数据结构．该小体结构里面　

收稿日期：２００７－０９－１４　修稿日期：２００７—１２—０４　作者简介：王家华（１９４５－），男，教授，研究方向为算法设计、油藏建模、数值模拟　

ＭＯＤＥＲＮ　ＣＯＭＰＵＴＥＲ　２ｏ０７－１２　

现　代　计　算　机　＾　总　

第　二　七　三　期　ｖ　

维普资讯 http://www.cqvip.com 琨　代　计　算　机　＾　总　

第　二　七　三　期　ｖ　

＼、　．：　包含一个Ｖｅｃｔｏｒ容器。这里面存的是粗化的单元数据　（图３）。　

图３保存粗化体数据的容器（２ｘ２ｘ２）　库容器提供了一个可对两套底层容器进行互相转　换的方法．这样可以在运行时自动根据用户设定的粗化　参数来更改用于粗化的单元．例如２ｘ２ｘ２单元转为３×　３ｘ３的单元。这样相应的接口函数就有两套。分别作用　于原始数据上和粗化的单元数据体上（接口加了ｍ前　缀），根据需求对用户公布一些接口，方便用户使用。使　用户可以像使用ＳＴＬ中的容器一样使用该库的容器。　／／ｃｏａｍｅ＿ｃｏｎｔａｉｎｅｒ．ｈ　￣ｍｐｌａｔｅ＜ｔｙｐｅｎａｍｅ　Ｔ．ｃｌａｓｓ，￣［ｕｅｎｃｅ　ｖｅｃｔｏｒ＜Ｔ＞＞　胴擎器保存类型Ｔ。默认底层容器ｖｅｃｔｏｒ　ｃｌａｓｓ　ＤａｍＶｆ　ｐｕｂｌｉｃ：　ｓｔｒｕｃｔ　ｍＶｏｌｕｍ，，内嵌类粗化的数据结构体　ｆ　ｔｙｐｅｄｅｆ　ｔｙｐｅ￣ｅ　ｓｔｄ：：ｖｅｅｔｏｒ＜Ｔ＞：：ｉｔｅｒａｔｏｒ＿／ｔｅｒ；　

ｉｔｅｒ　ｂｅｇｌｎＯ｛ｒ￣ｍｍ　ｍｖ．ｂｅｇｉｎＯ；ｌ　／，返回粗化单元内点的迭代器　

＿ｉｔｅｒ　ｅｎｄＯ｛ｒｅｔｕｍ　ｍｖ．ｅｎｄＯ；ｌ　ｓｔｄ：：ｖｅｃｔ　ｍｖ；，，保存上图８个点的容器　ｌ；　ｔｙｐｅｄｅｆ　ｔｙｐｅｒｌｈａｍｅ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：：ｖａｌｕｅ　ｔｙｐｅ　ｖａｌｕｅ＿ｔｙｐｅ；　

腚义ＳＴＬ默认规则使用的　

ｔｙｐｅｄｄ　ｔｙｐｅｎａ／ｉｌｅ　ＤａｔａＶ：：ｍＶｏｌｕｍ：：＿ｉｔｅｒ＿ｍｉｔｅｒ；，　

，，迭代器．值类型等　

ｔｙｐｅｄｅｆ　ｔｙｐｅｎａ／Ｉｌｅ　ｖｅｃｔｏｒ＜ｍＶｏｌｕｍ＞：：ｉｔｅｒａｔｏｒ　ｉｔｅｒａｔｏｒ，　肪便引用　ｔｙｐｅｄｅｆ　ｔｙｐｅ￣ｅ　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ：：ｓｉｚｅ＿ｔｙｐｅ　ｓｉｚｅ＿ｔｙｐｅ；　

ｔｙｐｅｄｅｆ　ｔｙｌ￣ｎａｍｅ　ＤａｔａＶ：：ｍＶｏｌｕｍ　ｃｏａｗ￣ｅ＿ｃｅＨ；　，，粗化单元　ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ：　，，底层数据容器　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｄａｔａ；　／，保存原始数据的容器　

●ＭＯＤＥＲＮ　ＣＯＭＰＵＴＥＲ　２ｏ　１＿ｌ２　

ｖｅｃｔｏ￣ｃｏａｒｓｅ＿

ｃｅｌｌ＞ｍｏｄｄａｔａ；　

，，保存粗化数据体单元的容器　ｐｕｂｌｉｃ：　，，完全利用Ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｄａｔａ的操作。完成ＤａｔａＶ的操　作。由于ｄａｔａ是ＳＴＬ容器所以支　，，持的容器操作都可以添加进来　ｂｏｏ１　ｅｍｐｔｙＯ　ｃ０ｎｓｔ　ｆ　ｒｅｔｕｒｎ　ｄａｔａ．ｓｉｚｅＯ－１；ｌ　ｓｉｚｅ＿ｔｙｐｅ　ｓｉｚｅ０　ｃｏｎｓｔ　ｆ　ｒｅｔｕｒｎ　ｄａｔａ．ｓｉｚｅｏ；ｌ　

ｖｏｉｄ　ｐｕｓｈ（ｃｏｎｓｌ　ｖａｌｕｅ＿ｔｙｐｅ　ｘ）｛　ｔｕＪ１ｌｄａｔａ．ｐｕｓｈ＿ｂａｃｋ（ｘ）；｝　ｖｏｉｄ　ｐｏｐ　Ｏ｛￣ｔｕｍ　ｄａｔａ．ｐｏｐ＿ｂａｃｋＯ；ｌ　ｉｔｅｒａｔｏｒ　ｂｅｇ．ｎ０ｆ陀ｔ啪ｍｏｄｄａｔａ．ｂｅｇｉｎＯ；ｌ　，，返回粗化数据体迭代器　ｉｔｅｒａｔｏｒ　ｅｎｄＯ｛ｒｅｔｕｒｎ　ｍｏｄｄａｔａ．ｅｎｄＯ；ｌ　ｐｕｂｌｉｃ：　，，自己添加的适合的方法（例）　

ＤａｔａＶ（ｖｏｉｄ）；　ｔｅｍｐｌａｔｅ＜ｃｌａｓｓ　Ｉｎ＞ＤａｔａＶ（ｈｌ　ｆｉｒｓＬＩｎ　ｌａｓｔ）；，，由【６　ｔ　ｒ复制，Ｉｎ为迭代器　

￣ＤａｔａＶ（ｖｏｉｄ）；　，，重载０操作符，安照ｘ，Ｙ，ｚ的坐标来访问任一体元　素原始数据　ＩＩ＆ｏｐｏｒａｔｏｒＯ（ｃｏｎｓｔ　ｉｍ　ｘ，ｃｏｎｓｔ　ｉｎｔ　Ｙ，ｃｏｎｓｔ　ｉｎｔ　ｚ）；　ｃｏａｒｓｅ＿

ｃｅｌｌ＆ｏｐｏｒａｔｏｒ［］（ｃｏｎｓｔ　ｉｎｔ　ｉｎｄｅｘ）；　

，，按索引访问粗化体　

ｂｏｏ１　ｉｓＮｏｒｍａｌＯ；　，，判断数据是否标准　，，按参数映射两个容器。原始数据ｄａｔａ到ｍｏｄｄａｔａ．成　功返回ｔｒｕｅ　ｂｏｏ１　ｉｎｉｔＶｏｌｕｍｅ（ｉｎｔ　ｊｕｍｐ．＿ｘ，ｉｎｔ　ｊｕｍｐ＿ｙ，ｉｎｔ　ｊｕｍｐ＿ｚ）；　ｌ　●库算法设计部分：　

由于使用ＳＴＬ的设计模式．所以算法设计方面　就比较容易了。可以任意添加功能函数，算法设计和　容器没有必然的关联关系．算法只作用于迭代器．所　以这就和设计一般的ｓＴＬ算法没有什么区别了。换句　话说，该算法也可以在别的容器中使用，例如Ｖｅｃｔｏｒ。　而且容器还可以使用ｓＴＬ中的已有的各种设施来和　算法搭配完成工作，可以认为该粗化库是通用库。　／／ｃｏａｒｓｅ＿ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ｈ　

／／ｇ数平均一非仿函式法　ｔｅｍｐｌａｔｅ＜ｃｌａｓｓ　ＦｏｒＩｔｅｒａｔｏｒ＞　ｄｏｕｂｌｅ　ａｌｔｈｅｍ＿ｅｑｕ（ＦｏｒＩｔｅｒａｔｏｒ　ｓｏｕｒｃｅＢｅｇ，ＦｏｒＩｔｅｒａｔｏｒ　

ｓｏｕｒｃｅＥｎｄ）｛……ｌ；　如果用户想自己添加算法．也可以用下面的仿函式法　来添加算法　膊数平均一仿函式设计　

维普资讯 http://www.cqvip.com 开发案例　ｔｅｍｐｌａｔｅ＜ｃｌａｓｓ　Ｆｏｒｌｔｅｒａｔｏｒ，ｔｙｐｅｎａｍｅ　Ｔ＞　ｓｔｒｕｃｔ　ａｒｉｔｈｍａｔｉｃ—ｍｅａｎ：ｐｕｂｌｉｃ　ｂｉｎａｒｙ＿ｆｕｎｃｔｉｏｎ＜Ｆｏｒｌｔｅｒａ—　ｔｏｒ．Ｆｏｒｌｔｅｒａｔｏｒ．　Ｉ　｛　Ｔ　ｏｐｅｒａｔｏｒ０（ＦｏｒＩｔｅｒａｔｏｒ　Ｂｅｇ，Ｆｏｒｌｔｅｒａｔｏｒ　Ｅｎｄ）　｛．．…・｝　｝；　这样设计主要具有四方面优点　①可以实现容器的空容量启动，无须开设静态　数据区，容器的容量（即可容纳数据的能力）随数据存　取规模而实时胀缩，而且，由于库是按照ＳＴＬ设计，索　引的ＳＴＬ算法、设施都可以无缝的在该库中使用。　②借助容器类模板的面向对象性质和所提供的　各种方法．可以实现更高级和复杂的结点数据操作．有　利于程序的扩展和复用　③通过适当运用继承和虚拟多态性技术，派生　出增强功能的新型容器．可以方便地实现各种操作　对用户隐藏了内部实现．用户只需知道添加数据．转　换，然后计算就可以了。做到了用户接口的简洁，容易　和ＧＵ１分离开　④通过泛型编程实现了原有目标，得到了极大的　灵活性．使用内嵌类优化了执行速度．能在线化许多　内存拷贝操作，加速了切分粗化单元的速度。　３应用扩展库来实现粗化　通过使用该粗化库就可以得到粗化后的结果．下　面以ｄｏｕｂｌｅ类型为例展示如何使用该库：　●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●－　Ｖｅｃｔｏｒ＜ｄｏｕｂｌｅ＞ｖ；　，／声明对象容器，用ｌｉｓｔ这样写：ＤａｔａＶ＜ｄｏｕｂｌｅ，ｌｉｓｔ＜　ｄｏｕｂｌｅ＞＞ｄｌ：　ＤａｔａＶ＜ｄｏｕｂｌｅ＞ｄａｔａｖ；　ｄｏｕｂｌｅ　ｄ＝１２．Ｏ：　ｄａｔａｖ．ｐｕｓｈ（ｄ）；　，／添加数据　，／也可以这样直接从容器（ｖｅｃｔｏｒ）获得数据　ＤａｔａＶ＜ｄｏｕｂｌｅ＞ｄａｔａｖ２（ｖ．ｂｅｇｉｎ０。ｖ．ｅｎｄ０）；　●●●●●●●●●●●●●●　ｉｆ（ｄａｔａｖ．ｉｎｉｔＶｏｌｕｍｅ（２，２，２））　／／初始化粗化单元　｛　ＤａｔａＶ＜ｄｏｕｂｌｅ＞：：ｉｔｅｒａｔｏｒ　ｉｔ；／／使用粗化单元迭代器　ｆｏｒ（ｉｔ＝ｄａｔａｖ．ｂｅｇｉｎ０；ｉｔ！＝ｄａｔａｖ．ｅｎｄ０；ｉｔ＋＋１　｛　ＤａｔａＶ＜ｄｏｕｂｌｅ＞：：一ｍｉｔｅｒ　ｉｔｍｂ＝ｉｔ－＞ｂｅｇｉｎ０；　，／粗化单元内迭代器　ＤａｔａＶ＜ｄｏｕｂｌｅ＞：：ｍｉｔｅｒ　ｉｔｍｅ＝ｉｔ－＞ｅｎｄ０；　ｄｏｕｂｌｅ　ＳＳ＝ａｈｈｅｍ＿ｅｑｕ（ｉｔｍｂ，ｉｔｍｅ）；　

／／使用算数平均算法　／／或使用下面的仿函式的算数平均算法．这个能　够在线化所以快些　ｄｏｕｂｌｅ　ＳＳ：ａｒｌｔｈｍａｔｉｃ—ｍｅａｎ＜ＤａｔａＶ：：一ｍｉｔｅｒ＞０　

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第13章 标准模板库(STL)

第13章 标准模板库(STL)


13.1.1 容器
• 如果没有STL的支持，在处理一些复杂问题时，要 自行设计存储模式，如数组管理，插入删除操作 等，这不但很繁琐，而且bug频出，是程序出问题 最多的地方。STL运用模板类库机制，为数据存储， 查找和其他操作提供了一整套方案，大大提高了 程序的正确性，不仅如此，类库对常用的很多操 作进行了优化处理，大大提高了程序的效率。 • 容器即是可容纳一些数据的模板类，STL中有 vector，list，deque，set，map，multimap和 multiset等容器。
13.3.1 set容器
• 要使用set，必须使用头文件包含命令“#include <set>”，和前 面介绍的序列式容器vector、deque和list相似，set也使用模板 参数来提供要存储的值的类型： • set< 存储类型 [ , 排序函数或对象 ] > 容器对象名; • 第一个模板类型参数用以指定存储类型，而可选的第2个模板类型 参数用来指定对关键字进行排序的函数或函数对象，关于函数对 象在本章稍后章节会有介绍。在默认情况下，将使用less<>模板， 字面意义上可理解为按从小到大进行排列。 • 根据set的特点，STL提供了3中创建set的方式： • 创建空set容器对象，如： • set<int> obS; • 将迭代器的区间作为参数的构造函数，如： • int sz[9]={1,2,3,4,5,6,3,5,6}; • set<int> A(sz,sz+9); • 根据已有同类型的容器创建新容器，如 • set<int> B(A);
13.4.2 元素的删除
• • • • • 关联式容器支持以下4种删除元素的方式： （1）ob.erase(keyword) （2）void ob.erase(p) （3）void ob.erase(q1,q2) （4）void clear(void)
C++STL基础及应用课程设计

C++STL基础及应用课程设计

C++STL基础及应用课程设计一、引言C++ STL(Standard Template Library)即标准模板库，是C++标准中的一个核心组件，它包括容器、算法和迭代器的概念，以及一些与之相关的模板类和函数。

它在C++中担任了存储和操作数据的重要角色，并且是C++程序开发中使用最为广泛的库之一。

在C++使用STL的过程中，深入理解STL的基本原理和实现方式，以及掌握STL各种容器的使用方法和相应的算法实现，都能够对C++程序的开发产生积极的影响。

这篇文档介绍了C++STL基础及应用课程设计的相关内容。

二、课程设计目的本课程设计的主要目的如下：•熟悉C++中STL的基本概念和分类；•掌握各种STL容器的使用方法和应用场景；•学会STL算法的实现及其原理；•综合运用STL的容器和算法，设计完整的C++程序。

三、课程设计内容本课程设计中，我们将会学习以下几个方面的内容：3.1 STL的基本概念•STL概述：STL是什么，它包含哪些内容和功能；•STL中的迭代器：什么是迭代器，如何使用迭代器；•STL中的算法：什么是算法，STL中包含哪些算法。

3.2 STL容器和相关算法•序列式容器及其应用：vector,vector的初始化和插入操作、vector 的迭代器、vector中的算法；•关联式容器及其应用：set,set的初始化和插入操作、set的迭代器、set中的算法、如何使用自定义类实现set的排序。

3.3 课程设计实例•实例一：设计一个程序，使用vector容器存储10个整数，然后使用STL中的算法对其进行排序，并输出排序后的结果；•实例二：设计一个程序，使用set容器存储5个自定义类对象，每个对象包含一个字符串数据成员，按照字符串长度从小到大排列，然后输出排列结果。

四、课程设计要求本课程设计需要达到以下要求：•准时完成教学计划中的学习任务；•认真完成相关练习和作业，积极参与课堂互动；•课程设计实例需独立完成，程序正确并且符合题目要求；•提交完整的课程设计报告，包含实验过程、结果分析和心得体会。

STL在《算法设计与分析》课程中的应用

STL在《算法设计与分析》课程中的应用


The Application of STL in the Course of Algorithm Design and Analysis
ZHANG Tianwu, WU Qihang
(College of Computer, Henan University of Engineering, Xinzheng, China, 451191)
与解决问题的能力，使学生能够理解经典算法的基 Musser等人设计的一套软件的总称。因为这些软件
本思想，并能将所学算法进行灵活应用，真正解决 实际问题。然而该课程不但内容枯燥抽象，而且要
的高质量和高可靠性，它们被陆续收入到Ｃ＋＋标 准库之中[4]。随着计算机技术的发展，STL的应用
求学生具有较强的编程能力，因此，对于一般的普 越来越广泛。STL包括大量数据结构和常用算法，
(4) 强调实验和动手能力的培养：算法讲解不 仅包含思路描述，而且以 C/C++完整源代码呈现，
不再是简单的伪代码描述，同时给出了大量的上机 实验题和在线编程题，大部分是国内外的著名 IT 企业面试题和 ACM 竞赛题，这是很多传统教材所 不能比拟的。
4 课堂教学
STL 应用于《算法设计与分析》的教学，非常 方便，但是 STL 包含内容很多，要想全部熟练掌握 STL 绝非易事，只要在教学过程中根据具体算法内 容讲解相关 STL 内容，大部分学生都能很快掌握利 用基本的 STL 技术进行编程。
比如使用 STL 中的 sort 算法实现整数型数组 b 的递增排序相关代码如下：
#include<iostream> #include <algorithm> using n,7,9,2,5,4,1,3,6,8};
油藏开发动态分析平面图形系统设计与实现

油藏开发动态分析平面图形系统设计与实现

油藏开发动态分析平面图形系统设计与实现[摘要] 本文重点阐述“油藏开发动态分析平面图形系统”设计与实现,结合现有地质图形及生产数据,开展油田动态分析,生成油田科研生产所需的各类常用平面图形，能够快速方便的绘制具有我国特色的柱状图、饼状图、开采现状图等，提高了工作效率。

[关键词] 油藏动态分析平面图形0.引言油田的动态开发分析是油藏开发中的关键步骤,是利用油藏工程方法来研究油藏的动态变化规律,立足于油田的动态生产数据,分析各项开发指标的变化规律,评价油田的动态开发效果,在此基础上确定剩余油的分布。

油田的动态分析涉及资料广泛，查找对比数据复杂，需要直观的分析研究工具。

文献[1]提出了基于Basic语言的地质计算及绘图系统；文献[2]提出了GIS技术应在油藏的生产管理与决策中发挥重要作用的思想；文献[3]提出了基于Delphi组件的动态分析图件绘制系统。

这些算法理论复杂，运算量大，功能不够全面。

针对上述情况，对油藏动态分析所需的图表数据进行分析，设计出了以油藏地质图件为基础的“油藏开发动态分析平面图形系统”。

本系统基于GIS组件编程技术，结合Surfer绘图软件，实现快速、精确的油田动态分析图形绘制功能。

1.开发动态分析平面图形系统建模编写的“油藏开发动态分析平面图形系统”通过软件测试，在多个油田数据测试运行效果理想，通过GIS组件编程技术，实现了图层式油藏现状图分析，将油藏地质与油藏开发动态有机结合，实现了在考虑了断层、尖灭等各种复杂条件影响下，油藏动态等值图的绘制方法。

图1 平面图形系统流程图开发动态分析平面图形系统的功能是根据已经制作好的电子格式的油藏小层平面图，结合生产数据库进行油藏的动态分析。

同时提供图形元素识别、图形编辑、各种指标的柱状图、饼状图、等值图等动态图形生成功能。

平面动态分析图形系统应用流程如图1所示。

2.图形导入“油藏开发动态分析平面图形系统”需要已有开发地质图件作为工作底图,它们常以DXF、BMP形式保存。