C++标准模板库复习

张明奇（卡哥）

一、主要内容        泛型程序设计
与标准模板库有关的概念和术语
C++标准模板库中的容器
迭代器
标准C++库中的算法
函数对象
泛型程序设计
将程序写得尽可能通用
将算法从特定的数据结构中抽象出来，成为通用的
C++的模板为泛型程序设计奠定了关键的基础
二、STL是泛型程序设计的一个范例
容器(container)
迭代器(iterator)
算法（algorithms）
函数对象（function object）
三、命名空间（namespace）
一个命名空间将不同的标识符集合在一个命名作用域（named scope）内
为了解决命名冲突
例如，声明一个命名空间NS：
namspace NS {
class File;
void Fun ();
}
    则引用标识符的方式如下，
NS:: File obj;
NS:: Fun ();
没有声明命名空间的标识符都处于无名的命名空间中

可以用using来指定命名空间
例如，经过以下声明： using NS::File; 在当前作用域中就可以直接引用File
using namespace std; 命名空间std中所有标识符都可直接引用
在新的C++标准程序库中，所有标识符都声明在命名空间std中，头文件都不使用扩展名
四、容器
容器类是容纳、包含一组元素或元素集合的对象。
异类容器类与同类容器类
顺序容器与关联容器
七种基本容器：
向量（vector）、双端队列（deque）、列表（list）、集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）

五、容器的接口
通用容器运算符
==，!=，>，>=，<，<=，=
方法（函数）
迭代方法
begin()，end()，rbegin()，rend()
访问方法
size()，max_size()，swap()，empty()

七、适配器
适配器是一种接口类
为已有的类提供新的接口。
目的是简化、约束、使之安全、隐藏或者改变被修改类提供的服务集合。
三种类型的适配器：
容器适配器
用来扩展7种基本容器，它们和顺序容器相结合构成栈、队列和优先队列容器
迭代器适配器
函数对象适配器。
迭代器
迭代器是面向对象版本的指针，它们提供了访问容器、序列中每个元素的方法。
八、算法
C++标准模板库中包括70多个算法
其中包括查找算法，排序算法，消除算法，记数算法，比较算法，变换算法，置换算法和容器管理等等。
这些算法的一个最重要的特性就是它们的统一性，并且可以广泛用于不同的对象和内置的数据类型。
顺序容器
顺序容器的接口
插入方法
push_front()，push_back()，insert()，运算符“=”
删除方法
pop() ，erase()，clear()
迭代访问方法
使用迭代器
其他顺序容器访问方法（不修改访问方法）
front()，back()，下标[]运算符
顺序容器——向量
向量属于顺序容器，用于容纳不定长线性序列（即线性群体），提供对序列的快速随机访问（也称直接访问）
向量是动态结构，它的大小不固定，可以在程序运行时增加或减少。
求范围2~N中的质数，N在程序运行时由键盘输入。
//.cpp
#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <vector> //包含向量容器头文件
using namespace std ;
int main()
{   
  vector<int>  A(10); 
  int n; 
  int primecount = 0, i, j;
  cout<<"Enter a value>=2 as upper limit: ";
  cin >> n;
  A[primecount++] = 2; 

  for(i = 3; i < n; i++)
  { if (primecount == A.size()) 
     A.resize(primecount + 10);
    if (i % 2 == 0)
     continue;
    j = 3;
    while (j <= i/2 && i % j != 0)
      j += 2;       
    if (j > i/2) A[primecount++] = i;
  }
  for (i = 0; i<primecount; i++)//输出质数
  { cout<<setw(5)<<A[i];
    if ((i+1) % 10 == 0) //每输出10个数换行一次
      cout << endl;
  }
  cout<<endl;
}
顺序容器——双端队列
双端队列是一种放松了访问权限的队列。元素可以从队列的两端入队和出队，也支持通过下标操作符“[]”进行直接访问。
使用双端队列容器保存双精度数值序列
顺序容器——列表
列表主要用于存放双向链表，可以从任意一端开始遍历。列表还提供了拼接（splicing）操作，将一个序列中的元素从插入到另一个序列中。
从键盘输入10个整数，用这些整数值作为结点数据，生成一个链表，按顺序输出链表中结点的数值。然后从键盘输入一个待查找整数，在链表中查找该整数，若找到则删除该整数所在的结点（如果出现多次，全部删除），然后输出删除结点以后的链表。在程序结束之前清空链表。
//.cpp
#include <iostream>
#include <list>
using namespace std ;

int main()
{
 list<int> Link; //构造一个列表用于存放整数链表
 int i, key, item;   
 for(i=0;i < 10;i++)// 输入10个整数依次向表头插入
 {
   cin>>item;
   Link.push_front(item);
 }
 cout<<"List: "; // 输出链表

 list<int>::iterator p=Link.begin();
 while(p!=Link.end())//输出各节点数据，直到链表尾
 { cout <<*p << "  ";
   p++;  //使P指向下一个节点
 }
 cout << endl;
 cout << "请输入一个需要删除的整数: ";
 cin >> key;
 Link.remove(key);  
 cout << "List: "; // 输出链表
 p=Link.begin(); // 使P重新指向表头
 while(p!=Link.end()) 
 { cout <<*p << "  ";
   p++; // 使P指向下一个节点
 }
 cout << endl;
}
九、容器适配器
容器适配器是用来扩展7种基本容器的
栈容器
使用适配器与一种基础容器相结合来实现
应用标准库中的deque顺序容器生成一个整数栈stack。
队列容器
使用适配器与一种基础容器相结合来实现的先进先出数据结构。
应用标准库中的deque顺序容器生成一个整数标准队列queue。
什么是迭代器
迭代器是面向对象版本的指针
指针可以指向内存中的一个地址
迭代器可以指向容器中的一个位置
STL的每一个容器类模版中，都定义了一组对应的迭代器类。使用迭代器，算法函数可以访问容器中指定位置的元素，而无需关心元素的具体类型。
迭代器的类型
输入迭代器
可以用来从序列中读取数据
输出迭代器
允许向序列中写入数据
前向迭代器
既是输入迭代器又是输出迭代器，并且可以对序列进行单向的遍历
双向迭代器
与前向迭代器相似，但是在两个方向上都可以对数据遍历
随机访问迭代器
也是双向迭代器，但能够在序列中的任意两个位置之间进行跳转。
迭代器适配器
迭代器适配器是用来扩展（或调整）迭代器功能的类。它本身也被称为迭代器，只是这种迭代器是通过改变另一个迭代器而得到的
逆向迭代器
通过重新定义递增运算和递减运算，使其行为正好倒置
插入型迭代器
将赋值操作转换为插入操作。通过这种迭代器，算法可以执行插入行为而不是覆盖行为
应用逆向迭代器和后插迭代器来操作向量容器中的元素
迭代器相关的辅助函数
advance()函数
将迭代器的位置增加，增加的幅度由参数决定
distance()函数
返回迭代器之间的距离
函数iter_swap()
交换两个迭代器所指向的元素值
用三个迭代器辅助函数来操作列表容器中的元素。
标准C++库中的算法
算法本身是一种函数模板
不可变序列算法（non-mutating algorithms）
不直接修改所操作的容器内容的算法
可变序列算法（mutating algorithms）
可以修改它们所操作的容器的元素。
排序相关算法
数值算法
算法应用举例
应用不可变序列算法对数据序列进行分析
以可变序列算法对数据序列进行复制，生成，删除，替换，倒序，旋转等可变性操作。 
应用排序相关算法对序列进行各项操作
应用数值算法对数据序列进行操作
函数对象
一个行为类似函数的对象，它可以没有参数，也可以带有若干参数，其功能是获取一个值，或者改变操作的状态。
任何普通的函数和任何重载了调用运算符operator()的类的对象都满足函数对象的特征
STL中也定义了一些标准的函数对象，如果以功能划分，可以分为算术运算、关系运算、逻辑运算三大类。为了调用这些标准函数对象，需要包含头文件<functional>。
小结与复习建议
主要内容
泛型程序设计、与标准模板库有关的概念和术语、C++标准模板库中的容器、迭代器、标准C++库中的算法、函数对象
达到的目标
初步了解泛型程序设计的概念，学会C++标准模板库（STL）的使用方法