C++STL学习笔记

C++STL泛型编程

ANSI C++中包含了一个C++ STL（Standard Template Library），即C++标准模板库，又称C++泛型库，它在std命名空间中定义了常

用的数据结构和算法，使用起来很方便。

STL提供三种类型的组件：容器、迭代器、算法，它们都支持泛型程序设计标准。

容器主要有两类：顺序容器和关联容器。顺序容器和关联容器又称为一级容器。

顺序容器：顺序容器表示线性数据结构，包括vector、list、deque

关联容器：关联容器是非线性数据结构，可快速定位容器中的数据，包括set、multiset、map、multimap

容器适配器：容器适配器是顺序容器的受限版本，用于处理特殊情况，包括stack、queue、priority_queue

迭代器的作用是遍历容器。

STL算法包含四类：排序算法、不可变序算法、变序性算法、数值算法

STL容器类及其头文件：

vector <vector>  直接访问任意元素，快速插入、删除尾部元素

duque <deque> 直接访问任意元素，快速插入、删除头部和尾部元素

list    <list>  快速插入、删除任意位置元素

set   <set>  快速查询元素，无重复关键字

multiset  <set>  与set相同，但允许重复关键字

map  <map>  关键字/值对映射，不允许重复关键字，使用关键字快速查询元素

multimap  <map>  与map相同，但允许重复关键字

stack  <stack>  后进先出容器

queue  <queue>  先进先出容器

priority_queue  <queue>  高优先级元素先删除

STL迭代器：

每个容器都有自己的迭代器类型，函数begin()返回指向容器首元素的迭代器，函数end()返回指向容器尾元素之后位置的迭代器。

迭代器的类型：

1.输入迭代器：用于从容器中读取元素，每一步只能沿向前的方向移动一个元素；

2.输出迭代器：用于从容器中写入元素，每一步只能沿向前的方向移动一个元素；

3.向前迭代器：包含输入输出迭代器的所有功能，既支持读操作又支持写操作；

4.双向迭代器：包含向前迭代器的所有功能，还有向后移动的能力，每一步可以自由选择向前还是向后移动；

5.随机访问迭代器：好汉双向迭代器的所有功能，具有按任意顺序访问任意元素的能力，即能向前或向后跳过任意多个元素

预定义的迭代器：

STL容器使用关键字来预定义迭代器。STL中预定义的迭代器有iterator、const_iterator、reverse_iterator和const_reverse_iterator。

每个一级容器中读定义了这些迭代器。

由于迭代器是容器类中用typedef定义的，因此，需要用作用域解析运算符来引用它们。

例如：vector<int>::inerator  p1 =  intVector.begin()

const_iterator与iterator类似，差别在于不能通过const_iterator修改元素值，即const_iterator是只读的。

reverse_iterator：反向迭代器。

vector<int>::reverse_iterator p1 = intVector.rbegin();   函数rbegin()返回一个指向容器尾元素的reverse_iterator，函数rend()返回一个

指向容器首元素(逆序中)下一个位置的reverse_iterator

istream_iterator和ostream_iterator

 这两个迭代器用于序列化元素，既可以用它们序列化容器中的元素，也可以用于序列化输入/输出流中的元素。

一个例子：使用istream_iterator从输入流中读取数据，以及使用ostream_iterator向输出流写入数据。

#include <iostream>#include <iterator>#include <cmath>using namespace std;int main(){cout<<"please input three numbers:";istream_iterator<int> inputIterator(cin);//输入迭代器ostream_iterator<int> outputIterator(cout);//输出迭代器int number1 = *inputIterator;//解引用，从cin读取一个整数inputIterator++;//将迭代器移动到输入流中下一个数据int number2 = *inputIterator;inputIterator++;int number3 = *inputIterator;cout<<"the largest number is:";*outputIterator = max(max(number1, number2), number3);//解引用，向cout写入了一个整数return 0;}

顺序容器：

STL提供了三个顺序容器：vector、list、deque。deque和vector都是用数组实现的，list是用链表实现的。

vector：如果数据以附加方式加入到vector(即加入到尾部)，那么vector具有很好的效率，但是在其他任意位置(除了尾部)插入和删除

元素，vector效率则很低。

deque：(double-ended queue)双端队列，与向量很像，在其两端进行插入操作则效率很高，但是在内部进行插入和删除操作，效率

还是很低。

list：适合于需要频繁在容器中间进行插入和删除操作的应用。

顺序容器中的共同函数：

assign(n, elem)    将指定元素的n份拷贝加入到容器中

assign(beg, end)   赋值从迭代器beg和end之间的元素

push_back(elem)   将元素附加到容器

pop_back()   删除容器尾元素

front()    返回容器首元素

back()   返回容器尾元素

insert(position, elem)   将元素插入到容器的指定位置

1.vector：

vector的构造函数：

vector(n, element)  构造一个向量，填入指定元素的n份拷贝

vector(beg, end)  构造一个向量，用迭代器beg至end之间的 元素进行初始化

vector(size)   构造一个指定规模的向量

  一个使用vector的例子：

#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){double values[] = {1,2,3,4,5,6,7};vector<double> doubleVector(values, values + 7);//构造一个响亮for(vector<double>::iterator it = doubleVector.begin(); it != doubleVector.end(); it++){cout<<*it<<" ";}cout<<"\n";doubleVector.assign(5, 9.9);//assgn()函数会清除容器中的所有元素for(vector<double>::iterator it = doubleVector.begin(); it != doubleVector.end(); it++){cout<<*it<<" ";}cout<<"\n";return 0;}

2.deque：

双端队列在两端进行插入和删除操作都是很高效的。

deque的两个特有函数：

push_front(element): 将元素插入到队首

pop_front() ： 删除队首元素

3.list：

list是作为双向链表实现的，因此，可高效地在列表的任意位置进行插入和删除操作。

list的两个特有函数：

push_front(element): 将元素插入到列表头

pop_front() ： 删除列表头元素

remove(element)：删除列表中所有与指定元素相等的元素

remove_if(oper)：  删除所有令oper(element)为真的元素

splice(pos, list2)： 将list2中所有元素移动到此列表指定位置之前，调用此函数后，list2变为空

splice(pos1, list2, pos2)： 将list2中从pos2开始的元素移动到本列表pos1之前，调用此函数后，list2变为空

splice(pos1, list2, beg, end)： 将list2中从beg至end之间的元素移动到本列表pos1之前，调用此函数后，list2变为空

sort()： 将列表按升序排序

sort(oper)： 排序列表，排序标准由oper指定

merge(list2)： 假定本列表和list2都已排序，将list2合并至本列表，调用此函数后，list2变为空

merge(list2, oper)： 假定本列表和list2都已排序，按oper指出的排序标准将list2合并至本列表

reverse()：  反转本列表

vector和deque的迭代器都是随机访问迭代器，而list的迭代器是双向迭代器。因此，不能用下标运算符[ ]访问列表中的元素。

list、set、multiset、map和multimap支持双向迭代器；

stack、queue、priority_queue不支持迭代器。

关联容器：

STL提供了4个关联容器：set、multiset、map、multimap。这些容器提供了通过关键字快速存储和访问数据元素的能力。关联容器

中的数据元素根据某种排序标准进行了排序，默认情况下，使用<运算符进行排序。、

关联容器的共同函数：

find(key)： 搜索容器中具有指定关键字的元素，返回指向此元素的迭代器

lower_bound(key)： 搜索容器中具有指定关键字的第一个元素，返回指向此元素的迭代器

upper_bound(key)： 搜索容器中具有指定关键字的最后一个元素，返回指向此元素之后位置的迭代器

count(key)： 返回容器中具有指定关键字的元素的数目。

默认情况下，集合中的元素是按升序存放的，为了指定降序方式，可以这样写：

multiset<int, greater<int>>set1(values, values + 3);  greater<int> 之后的空格是必须的，如果缺少这个空格，C++会将其与>>运算

符混淆。

greater<int>和less<int>,下面看它们的定义：

// TEMPLATE STRUCT greatertemplate<class _Ty>struct greater: public binary_function<_Ty, _Ty, bool>{// functor for operator>bool operator()(const _Ty& _Left, const _Ty& _Right) const{// apply operator> to operandsreturn (_Left > _Right);}};// TEMPLATE STRUCT lesstemplate<class _Ty>struct less: public binary_function<_Ty, _Ty, bool>{// functor for operator<bool operator()(const _Ty& _Left, const _Ty& _Right) const{// apply operator< to operandsreturn (_Left < _Right);}};

 

set和multimap的用法的例子

#include <iostream>#include <set>using namespace std;int main(){int values[] = {1, 8, 2, 1, 3, 1, 2, 4, 5};set<int> set1(values, values + 8);set<int>::iterator it;//multiset<int> set1(values, values + 8);//multiset<int>::iterator it;cout<<"set:";for(it = set1.begin(); it != set1.end(); it++){cout<<*it<<" ";}cout<<endl;//it = set1.lower_bound(2);it = set1.upper_bound(3);cout<<*it<<endl;return 0;}

map的用法的例子：

#include <iostream>#include <map>#include <String>using namespace std;int main(){map<int, string> map1;map1.insert(map<int, string>::value_type(001, "hello"));//添加元素map1.insert(map<int, string>::value_type(002, "my"));map1.insert(map<int, string>::value_type(003, "love"));map<int, string>::iterator it = map1.begin();for(; it != map1.end(); it++){cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;}}

 

容器适配器：

STL提供了三种容器适配器：stack、queue、priority_queue。这些容器称为适配器(adapter)，因为它们是由顺序容器变化而来，用

于处理特殊情况。

1.stack：

栈是一种后进先出的容器，可以选择vector、deque、或list来构造一个stack对象。默认情况下，stack基于deque实现。

栈支持的函数：

push(element)： 将元素添加到栈顶

pop()：  删除栈顶元素

top()：   返回栈顶元素，不删除它

size()：  返回栈的大小

empty()： 若栈空返回真

一个使用stack的例子：

#include <iostream>#include <stack>#include <vector>using namespace std;template<typename T>void printStack(T &s){while(!s.empty()){cout<<s.top()<<" ";s.pop();}cout<<"\n";}int main(){stack<int> s1;stack<int, vector<int> >s2;for(int i = 0; i < 8; i++){s1.push(i);//入栈s2.push(i);}cout<<"s1:";printStack(s1);cout<<"s2:";printStack(s2);return 0;}

 

2.queue：

队列是一种先进先出容器，可以选择deque或list来构造一个queue对象。默认情况下，queue用deque实现。

队列支持的函数：

push()： 将元素插入到队尾

pop()： 删除队首元素

front()：  返回队首元素，但不删除它

back()：  返回队尾元素，但不删除它

size()：  返回队列的大小

empty()： 若队列空则返回真

一个使用queue的例子：

#include <iostream>#include <queue>#include <list>using namespace std;template<typename T>void printQueue(T &q){while(!q.empty()){cout<<q.front()<<" ";q.pop();}cout<<"\n";}int main(){queue<int> q1;queue<int, list<int> > q2;for(int i = 0; i < 8; i++){q1.push(i);q2.push(i);}cout<<"q1:";printQueue(q1);cout<<"q2:";printQueue(q2);return 0;}

 

3.priority_queue：

在优先队列中，每个元素都被赋予一个优先级，优先级最高的元素首先被访问/删除，业就是说，优先队列是最高优先级最先出的。

可以选择vector或deque来构造一个priority_queue，默认是用vector来实现的，priority_queue类支持的函数与stack类相同。

priority_queue类支持的函数与stack类相同。

一个使用priority_queue的例子：

#include <iostream>#include <queue>#include <deque>using namespace std;template<typename T>void printPQueue(T &pq){while(!pq.empty()){cout<<pq.top()<<" ";pq.pop();}cout<<"\n";}int main(){priority_queue<int> pq1;priority_queue<int, deque<int> > pq2;for(int i = 0; i < 8; i++){pq1.push(i);pq2.push(i);}cout<<"pq1:";printPQueue(pq1);cout<<"pq2:";printPQueue(pq2);return 0;}