STL

STL标准模板库

list 的使用

在使用list必须包括头文件#include <list>，
1)、如何定义一个list对象

#include <list>int main (void){ list<char > cList; //声明了list<char>模板类 的一个实例}2)、使用list的成员函数push_back和push_front插入一个元素到list中

cList. push_back(‘a’); //把一个对象放到一个list的后面cList. push_front (‘b’); //把一个对象放到一个list的前面3)、使用list的成员函数empty()判断list是否为空

if (cList.empty()){ printf(“this list is empty”);}4)、用list< char >::iterator得到指向list的指针

list< char>::iterator charIterator;for(cIterator = cList.Begin();cIterator != cList.end();cIterator++){ printf(“%c”, *cIterator);} //输出list中的所有对象说明：cList.Begin()和cList.end()函数返回指向list< char >::iterator的指针，由于list采用链表结构，因此它不支持随机存取，因此不能用cList.begin()+3来指向list中的第 四个对象，vector和deque支持随机存取。

5）、用STL的通用算法count()来统计list中的元素个数

int cNum;char ch = ’b’;cNum = count(cList.Begin(), cList.end(), ch); //统计list中的字符b的个数说明：在使用count()函数之前必须加入#include <algorithm>

6）、用STL的通用算法count_if ()来统计list中的元素个数

const char c(‘c’);class IsC{public: bool operator() ( char& ch ) {  return ch== c; }};int numC;numC = count_if (cList.begin(), cList.end(),IsC());//统计c的数量；说明：count_if() 带一个函数对象的参数,函数对象是一个至少带有一个operator()方法的类函数对象被约定为STL算法调用operator时返回true或 false。它们根据这个来判定这个函数。举个例子会 说的更清楚些。count_if()通过传递一个函数对象来作出比count()更加复杂的评估以确定一个对象是否应该被记数。

7）、使用STL通用算法find()在list中查找对象

list<char >::iterator FindIterator;FindIterator = find(cList.begin(), cList.end(), ‘c’);If (FindIterator == cList.end()){ printf(“not find the char ‘c’!”);}else{ printf(“%c”, * FindIterator);}说明：如果没有找到指定的对象，就会返回cList.end()的值，找到了就返回一个指向对象iterator的指针。

8）、使用STL通用算法find_if()在list中查找对象

const char c(‘c’);class c{public: bool operator() ( char& ch ) {  return ch== c; }};list<char>::iterator FindIteratorFindIterator = find_if (cList.begin(), cList.end(),IsC());//查找字符串c；说明：如果没有找到指定的对象，就会返回cList.end()的值，找到了就返回一个指向对象iterator的指针。

9）、使用list的成员函数sort()排序

cList.sort();10)、使用list的成员函数insert插入一个对象到list中

cList.insert(cLiset.end, ‘c’); ///在list末尾插入字符‘c’char ch[3] ={‘a’, ‘b’, ‘c’};cList.insert(cList.end, &ch[0], & ch[3] ); //插入三个字符到list中说明：insert()函数把一个或多个元素插入到指出的iterator位置。元素将出现在 iterator指出的位置以前。

11)、如何在list中删除元素

cList.pop_front(); //删除第一个元素cList.pop_back(); //删除最后一个元素cList. Erase(cList.begin()); //使用iterator删除第一个元素；cList. Erase(cList.begin(), cList.End()); //使用iterator删除所有元素；cList.remove(‘c’); //使用remove函数删除指定的对象；list<char>::iterator newEnd;//删除所有的’c’ ,并返回指向新的list的结尾的iteratornewEnd = cList.remove(cList.begin(), cList.end(), ‘c’);

标准C++中的Iterator（迭代器）简介

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一、概述
Iterator（迭代器）模式又称Cursor（游标）模式，用于提供一种方法顺序访问一个聚合对象中各个元素, 而又不需暴露该对象的内部表示。或者这样说可能更容易理解：Iterator模式是运用于聚合对象的一种模式，通过运用该模式，使得我们可以在不知道对象内部表示的情况下，按照一定顺序（由iterator提供的方法）访问聚合对象中的各个元素。
由于Iterator模式的以上特性：与聚合对象耦合，在一定程度上限制了它的广泛运用，一般仅用于底层聚合支持类，如STL的list、vector、stack等容器类及ostream_iterator等扩展iterator。
根据STL中的分类，iterator包括：
Input Iterator：只能单步向前迭代元素，不允许修改由该类迭代器引用的元素。
Output Iterator：该类迭代器和Input Iterator极其相似，也只能单步向前迭代元素，不同的是该类迭代器对元素只有写的权力。
Forward Iterator：该类迭代器可以在一个正确的区间中进行读写操作，它拥有Input Iterator的所有特性，和Output Iterator的部分特性，以及单步向前迭代元素的能力。
Bidirectional Iterator：该类迭代器是在Forward Iterator的基础上提供了单步向后迭代元素的能力。
Random Access Iterator：该类迭代器能完成上面所有迭代器的工作，它自己独有的特性就是可以像指针那样进行算术计算，而不是仅仅只有单步向前或向后迭代。
这五类迭代器的从属关系，如下图所示，其中箭头A→B表示，A是B的强化类型，这也说明了如果一个算法要求B，那么A也可以应用于其中。

图1、五种迭代器之间的关系
vector 和deque提供的是RandomAccessIterator，list提供的是BidirectionalIterator，set和map提供的 iterators是 ForwardIterator，关于STL中iterator的更多信息，请阅读参考1或2。

二、结构
Iterator模式的结构如下图所示：

图2、Iterator模式类图示意

三、应用
Iterator模式有三个重要的作用：
1）它支持以不同的方式遍历一个聚合 复杂的聚合可用多种方式进行遍历，如二叉树的遍历，可以采用前序、中序或后序遍历。迭代器模式使得改变遍历算法变得很容易: 仅需用一个不同的迭代器的实例代替原先的实例即可，你也可以自己定义迭代器的子类以支持新的遍历，或者可以在遍历中增加一些逻辑，如有条件的遍历等。
2）迭代器简化了聚合的接口 有了迭代器的遍历接口，聚合本身就不再需要类似的遍历接口了，这样就简化了聚合的接口。
3）在同一个聚合上可以有多个遍历 每个迭代器保持它自己的遍历状态，因此你可以同时进行多个遍历。
4）此外，Iterator模式可以为遍历不同的聚合结构（需拥有相同的基类）提供一个统一的接口，即支持多态迭代。
简 单说来，迭代器模式也是Delegate原则的一个应用，它将对集合进行遍历的功能封装成独立的Iterator，不但简化了集合的接口，也使得修改、增 加遍历方式变得简单。从这一点讲，该模式与Bridge模式、Strategy模式有一定的相似性，但Iterator模式所讨论的问题与集合密切相关， 造成在Iterator在实现上具有一定的特殊性，具体将在示例部分进行讨论。

四、优缺点
正如前面所说，与集合密切相关，限制了 Iterator模式的广泛使用，就个人而言，我不大认同将Iterator作为模式提出的观点，但它又确实符合模式“经常出现的特定问题的解决方案”的 特质，以至于我又不得不承认它是个模式。在一般的底层集合支持类中，我们往往不愿“避轻就重”将集合设计成集合 + Iterator 的形式，而是将遍历的功能直接交由集合完成，以免犯了“过度设计”的诟病，但是，如果我们的集合类确实需要支持多种遍历方式（仅此一点仍不一定需要考虑 Iterator模式，直接交由集合完成往往更方便），或者，为了与系统提供或使用的其它机制，如STL算法，保持一致时，Iterator模式才值得考 虑。

五、举例
可以考虑使用两种方式来实现Iterator模式：内嵌类或者友元类。通常迭代类需访问集合类中的内部数据结构，为此，可在集合类中设置迭代类为friend class，但这不利于添加新的迭代类，因为需要修改集合类，添加friend class语句。也可以在抽象迭代类中定义protected型的存取集合类内部数据的函数，这样迭代子类就可以访问集合类数据了，这种方式比较容易添加新的迭代方式，但这种方式也存在明显的缺点：这些函数只能用于特定聚合类，并且，不可避免造成代码更加复杂。

STL的list::iterator、deque::iterator、rbtree::iterator等采用的都是外部Iterator类的形式，虽然STL的集合类的iterator分散在各个集合类中，但由于各Iterator类具有相同的基类，保持了相同的对外的接口（包括一些traits及tags等，感兴趣者请认真阅读参考1、2），从而使得它们看起来仍然像一个整体，同时也使得应用algorithm成为可能。我们如果要扩展STL的iterator，也需要注意这一点，否则，我们扩展的iterator将可能无法应用于各algorithm。

以下是一个遍历二叉树的Iterator的例子，为了方便支持多种遍历方式，并便于遍历方式的扩展，其中还使用了Strategy模式（见笔记21）：
（注：1、虽然下面这个示例是本系列所有示例中花费我时间最多的一个，但我不得不承认，它非常不完善，感兴趣的朋友，可以考虑参考下面的参考材料将其补充完善，或提出宝贵改进意见。2、 我本想考虑将其封装成与STL风格一致的形式，使得我们遍历二叉树必须通过Iterator来进行，但由于二叉树在结构上较线性存储结构复杂，使访问必须 通过Iterator来进行，但这不可避免使得BinaryTree的访问变得异常麻烦，在具体应用中还需要认真考虑。3、以下只提供了Inorder<中序>遍历iterator的实现。）
#include <assert.h>

#include <iostream>
#include <xutility>
#include <iterator>
#include <algorithm>
using namespace std;

template <typename T>
class BinaryTree;
template <typename T>
class Iterator;

template <typename T>
class BinaryTreeNode
{
public:
     typedef BinaryTreeNode<T> NODE;
     typedef BinaryTreeNode<T>* NODE_PTR;

     BinaryTreeNode(const T& element) : data(element), leftChild(NULL), rightChild(NULL), parent(NULL) { }
     BinaryTreeNode(const T& element, NODE_PTR leftChild, NODE_PTR rightChild)
         :data(element), leftChild(leftChild), rightChild(rightChild), parent(NULL)
     {
         if (leftChild)
             leftChild->setParent(this);
         if (rightChild)
             rightChild->setParent(this);
     }
   
     T getData(void) const { return data; }
     NODE_PTR getLeft(void) const { return leftChild; }
     NODE_PTR getRight(void) const { return rightChild; }
     NODE_PTR getParent(void) const { return parent; }
     void SetData(const T& data) { this->data = item; }
     void setLeft(NODE_PTR ptr) { leftChild = ptr; ptr->setParent(this); }
     void setRight(NODE_PTR ptr) { rightChild = ptr; ptr->setParent(this); }
     void setParent(NODE_PTR ptr) { parent = ptr; }
private:
     T data;
     NODE_PTR leftChild;
     NODE_PTR rightChild;
     NODE_PTR parent;   // pointer to parent node, needed by iterator

     friend class BinaryTree<T>;
};

标准C++中string类及STL容器类简介

一.标准C++库字符串类std::string的用法
#include
std::string s1;
std::string s3(s2);
std::string s2("this is a string");
begin 得到指向字符串开头的Iterator
end 得到指向字符串结尾的Iterator
rbegin 得到指向反向字符串开头的Iterator
rend 得到指向反向字符串结尾的Iterator
size 得到字符串的大小
length() 和size函数功能相同
max_size 字符串可能的最大大小
capacity 在不重新分配内存的情况下，字符串可能的大小
empty 判断是否为空
operator[] 取第几个元素，相当于数组
c_str 取得C风格的const char* 字符串
data 取得字符串内容地址
operator= 赋值操作符
reserve 预留空间
swap 交换函数
insert 插入字符
append 追加字符
push_back 追加字符
erase 删除字符串
clear 清空字符容器中所有内容
resize 重新分配空间
assign 和赋值操作符一样
replace 替代
copy 字符串到空间
find 查找,返回基于0的索引号
rfind 反向查找
find_first_of 查找包含子串中的任何字符，返回第一个位置
find_first_not_of 查找不包含子串中的任何字符，返回第一个位置
find_last_of 查找包含子串中的任何字符，返回最后一个位置
find_last_not_of 查找不包含子串中的任何字符，返回最后一个位置
substr(n1,len) 得到字符串从n1开始的长度为len的子串
比较字符串(支持所有的关系运算符)
compare 比较字符串
operator+ 字符串链接
operator+= += 操作符
operator== 判断是否相等
operator!= 判断是否不等于
operator
从输入流中读入字符串
operator
getline 从输入流中读入一行
二.向量类模板std::vector成员函数：
#include
std::vector name;
std::vector name(size);
std::vector name(size,value);
std::vector name(myvector);
std::vector name(first,last);
assign(first,last) 用迭代器first,last所指定的元素取代向量元素
assign(num,val) 用val的num份副本取代向量元素
at(n) 等价于[]运算符，返回向量中位置n的元素
front() 返回向量中第一个元素的引用
back() 返回向量中最后一个元素的引用
begin() 返回向量中第一个元素的迭代器
end() 返回向量中最后一个元素的迭代器
max_size() 返回向量的最大容量（向量所能容纳的最多元素个数）
capacity() 返回向量当前所能容纳的最多元素个数
clear() 删除向量中所有元素
empty() 如果向量为空，返回真
erase(start,end) 删除迭代器start end所指定范围内的元素
erase(i) 删除迭代器i所指向的元素
insert(i,x) 把x插入到迭代器i所指定的位置
insert(i,n,x) 把x的n份副本插入到迭代器i所指定的位置
insert(i,start,end) 把迭代器start和end所指定的范围内的值插入到迭代器i所指定的位置
push_back(x) 把x插入到向量的尾部
pop_back() 删除向量中最后一个元素
rbegin() 返回一个反向迭代器，该迭代器指向的元素越过了向量中的最后一个元素
rend() 返回一个反向迭代器，该迭代器指向向量中第一个元素
reverse() 反转元素顺序
resize(n,x) 把向量的大小改为n,新元素的初值赋为x
size() 返回向量的大小
swap(vectorref) 交换2个向量的内容
三.双端队列类模板std::deque成员函数：
#include
std::deque name;
std::deque name(size);
std::deque name(size,value);
std::deque name(mydeque);
std::deque name(first,last);
其成员函数大部分和std::vector相同
PS:
push_front(x)把x放到双向队列的头部
pop_front() 把双向队列的第一个元素删除

四.链表类模板std::list成员函数：
#include
std::list name;
std::list name(size);
std::list name(size,value);
std::list name(mylist);
std::list name(first,last);
其成员函数大部分和std::vector相同
PS:
push_front(x)把x放到链表头部
pop_front() 把链表第一个元素删除
merge(listref) 把listref所引用的链表中的所有元素插入到链表中
remove(val) 从链表中删除所有值为val的元素
remove_if(pred) 删除链表中谓词pred为真的元素
（谓词即为元素存储和检索的描述，如std::less，std::greater那么就按降序/升序排列，你也可以定义自己的谓词）
sort() 根据默认的谓词对链表排序
sort(pred) 根据给定的谓词对链表排序
unique() 删除所有重复的元素，使链表中没有重复元素
unique(pred) 根据谓词pred删除所有重复的元素，使链表中没有重复元素

注意：vector和deque支持随机访问，而list不支持随机访问，因此不支持[]访问！
五.容器适配器堆栈类std::stack成员函数：
#include
stack实现先进后出的操作
std::stack name;
type为堆栈操作的数据类型
container为实现堆栈所用的容器类型，可以为std::vector,std::deque,std::list
例如
std::stack IntStack;
管理成员函数只有：empty(),size(),top(),push(),pop()
六.容器适配器队列类std::queue成员函数：
#include
queue实现先进先出的操作
std::queue name;
type为队列操作的数据类型
container为实现队列所用的容器类型，可以为std::vector,std::deque,std::list
管理成员函数只有：empty(),size(),front(),back(),push(),pop()
七．关联式容器：
集合类std::set,
多重集合类std::multiset,
映射类std::map,
多重映射类std::multimap,
位集合std::bitset
八．通用算法(对以上STL均适用)
#include
1．非修正序列算法：
2．修正序列算法：
3．排序算法：
4．数值算法：
九．迭代器(类似指针的功能,对容器的内容进行访问)
#include
例如：
std::vector IntVector;
std::vector::iterator first=IntVector.begin();
//begin()得到指向vector开头的Iterator,*first得到开头一个元素的值

std::vector::iterator last=IntVector.end();
//end()得到指向vector结尾的Iterator,*last得到最后一个元素的值

STL--stack/queue的使用方法

stack(栈)和queue(队列)也是在程序设计中经常会用到的数据容器，STL为我们提供了方便的stack(栈)的queue(队列)的实现。

准确地说，STL中的stack和queue不同于vector、list等容器，而是对这些容器的重新包装。这里我们不去深入讨论STL的stack和queue的实现细节，而是来了解一些他们的基本使用。

1、stack
stack模板类的定义在<stack>头文件中。

stack模板类需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，但只有元素类型是必要的，在不指定容器类型时，默认的容器类型为deque。

定义stack对象的示例代码如下：

stack<int> s1;
stack<string> s2;

stack的基本操作有：

入栈，如例：s.push(x);

出栈，如例：s.pop();注意，出栈操作只是删除栈顶元素，并不返回该元素。

访问栈顶，如例：s.top()

判断栈空，如例：s.empty()，当栈空时，返回true。

访问栈中的元素个数，如例：s.size()

2、queue
queue模板类的定义在<queue>头文件中。

与stack模板类很相似，queue模板类也需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，元素类型是必要的，容器类型是可选的，默认为deque类型。

定义queue对象的示例代码如下：

queue<int> q1;
queue<double> q2;

queue的基本操作有：

入队，如例：q.push(x); 将x接到队列的末端。

出队，如例：q.pop(); 弹出队列的第一个元素，注意，并不会返回被弹出元素的值。

访问队首元素，如例：q.front()，即最早被压入队列的元素。

访问队尾元素，如例：q.back()，即最后被压入队列的元素。

判断队列空，如例：q.empty()，当队列空时，返回true。

访问队列中的元素个数，如例：q.size()

3、priority_queue
在<queue>头文件中，还定义了另一个非常有用的模板类priority_queue(优先队列）。优先队列与队列的差别在于优先队列不是按照入队的顺序出队，而是按照队列中元素的优先权顺序出队（默认为大者优先，也可以通过指定算子来指定自己的优先顺序）。

priority_queue模板类有三个模板参数，第一个是元素类型，第二个容器类型，第三个是比较算子。其中后两个都可以省略，默认容器为vector，默认算子为less，即小的往前排，大的往后排（出队时序列尾的元素出队）。

定义priority_queue对象的示例代码如下：

priority_queue<int> q1;
priority_queue< pair<int, int> > q2; // 注意在两个尖括号之间一定要留空格。
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q3; // 定义小的先出队

priority_queue的基本操作与queue相同。

初学者在使用priority_queue时，最困难的可能就是如何定义比较算子了。

如果是基本数据类型，或已定义了比较运算符的类，可以直接用STL的less算子和greater算子——默认为使用less算子，即小的往前排，大的先出队。

如果要定义自己的比较算子，方法有多种，这里介绍其中的一种：重载比较运算符。优先队列试图将两个元素x和y代入比较运算符(对less算子，调用 x<y，对greater算子，调用x>y)，若结果为真，则x排在y前面，y将先于x出队，反之，则将y排在x前面，x将先出队。

看下面这个简单的示例：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
class T
{
public:
int x, y, z;
T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c)
{
}
};
bool operator < (const T &t1, const T &t2)
{
return t1.z < t2.z; // 按照z的顺序来决定t1和t2的顺序
}
main()
{
priority_queue<T> q;
q.push(T(4,4,3));
q.push(T(2,2,5));
q.push(T(1,5,4));
q.push(T(3,3,6));

while (!q.empty())
{
T t = q.top(); q.pop();
cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
}
return 1;
}

输出结果为(注意是按照z的顺序从大到小出队的)：

3 3 6
2 2 5
1 5 4
4 4 3

再看一个按照z的顺序从小到大出队的例子：

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;
class T
{
public:
int x, y, z;
T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c)
{
}
};
bool operator > (const T &t1, const T &t2)
{
return t1.z > t2.z;
}
main()
{
priority_queue<T, vector<T>, greater<T> > q;
q.push(T(4,4,3));
q.push(T(2,2,5));
q.push(T(1,5,4));
q.push(T(3,3,6));

while (!q.empty())
{
T t = q.top(); q.pop();
cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
}
return 1;
}

输出结果为：

4 4 3
1 5 4
2 2 5
3 3 6

如果我们把第一个例子中的比较运算符重载为：

bool operator < (const T &t1, const T &t2)
{
return t1.z > t2.z; // 按照z的顺序来决定t1和t2的顺序
}

则第一个例子的程序会得到和第二个例子的程序相同的输出结果。