STL

STL概述

c++标准模板库

——c++ Standard Template Libarary

  • STL是C++标准程序库的核心，深刻影响了标准程序库的整体结构

  • STL是泛型(generic）程序库，利用先进、高效的算法来管理数据

  • STL由一些可适应不同需求的集合类(collection class)，以及在这些数据集合上操作的算法( algorithm)构成

  • STL内的所有组件都由模板(template）构成，其元素可以是任意类型

  • STL是所有C+＋编译器和所有操作系统平台都支持的一种库

STL六大部件

  • 容器

  • 分配器

  • 算法

  • 迭代器

  • 适配器

  • 仿函数

STL容器

分类

循序式容器 （sequence container）

排列次序取决于插入时机和位置

array（c++11）、vector、stack、queue、deque、priority_queue、list

关联式容器 （associative container）

排列次序取决于特定准则

set/multimap、map/multimap

 

STL容器的共通操作

初始化 （initialization）

容器<类型>对象名(参数)

  • 产生一个空容器

list<int>a ;
vector<float>a;
deque<int>a;
stack<T>a;

 

  • 以另一个容器元素为初值完成初始化

list<int>a;
...
vector<float>c(a.begin(),a.end());

 

  • 以数组元素为初值完成初始化

int array[]={2,4,6,8};
...
set<int>c(array,array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));

 

元素存取

操作 效果
at(idx) 返回索引idx所标识的元素的引用，进行越界检查
operater[] (idx) 返回索引idx所标识的元素的引用，不进行越界检查
front() 返回第一个元素的引用，不检查元素是否存在
back() 返回最后一个元素的引用，不检查元素是否存在

赋值操作

操作 效果
c1=c2 将c2的全部元素赋值给c1
c.assign(n,e) 将元素e的n个拷贝赋值给c
c.assign(beg,end) 将区间[begin;end]的元素赋值给c
c1.swap(c2) 将c1和c2元素值互换
swap(c1,c2) 同上，全局函数

迭代器相关函数

操作 效果
begin() 返回一个迭代器，指向第一个元素
end() 返回一个迭代器，指向最后一个元素之后
rbegin() 返回一个逆向迭代器，指向逆向遍历的第一个元素
rend() 返回一个逆向迭代器，指向逆向遍历的最后一个元素

迭代器持续有效，除非：

  1. 删除或插入元素

  2. 容量变化而引起内存重新分配

插入（insert）函数
操作 效果
c.insert(pos,e) 在pos位置插入元素e的副本，并返回新元素位置
c.insert(pos,n,e) 在pos位置插入n个元素e的副本
c.insert(pos,beg,end) 在pos位置插入区间[beg;end]内所有元素的副本
c.push_back(e) 在尾部添加一个元素e的副本

 

移除( remove）元素操作
操作 效果
c.pop_back() 移除最后一个元素但不返回最后一个元素
c.erase(pos) 删除pos位置的元素，返回下一个元素的位置
c.erase(beg,end) 删除区间[beg;end]内所有元素，返回下一个元素的位置
c.clear() 移除所有元素，清空容器
c.resize(num) 将元素数量改为num(增加的元素用defalut构造函数产生，多余的元素被删除)
c.resize(num,e) 将元素数量改为num（增加的元素是e的副本)

容器

Vector

动态数组，运行时根据需要改变数组大小。

  • 以数组形式存储，内存空间是连续的，索引可以在常数时间内完成；

  • 但是在中间进行插入和删除操作，会造成内存块的拷贝

Stack 栈

特点：先进后出(FILO)

#include<stack> //头文件

Queue 队列

特点：先进先出 (FIFO)

#include<queue>//头文件

Pritrity_queue 优先队列

以某种排序准则（默认为less）管理队列中的元素

#include<queue>//头文件

  • 优先队列：优先级最高的最先出列

  • 队列和排序的完美结合，不仅可以存储数据，还可以价格这些数据按照设动的规则进行排序

  • 每次的push和pop操作，优先队列都会动态调整，把优先级最高的元素放在前面

​

priority_queue<int,vector<int>,less<int> > q;//降序排列（默认）
priority_queue<int,vector<int>,greater<int> >g;//升序排列
​
priority_queue<double> i;//默认降序排列
​
q.top();//返回具有最高优先级的元素值，但不删除元素
q.pop();//删除最高优先级的元素
q.push(item);//插入新元素
​
​
struct Node{//结构体
    int x,y;
    //重载 "<"小于符号
    bool operator < (const Node &a) const{
        if(x!=a.x) return x<a.x;//按照x升序排列
        else return y>a.y;//x相等时，按照y降序排序
    }
};
​
priority_queue<Node> q;//调用

 


​

List 双向链表

内存空间不一定连续，通过指针来进行数据的访问，高效率的在任意地方进行插入和删除，插入、删除操作是常数时间；

list的元素可以是任意类型T，但是必须具备赋值和拷贝的能力；

#include <list>//头文件

list不支持随机存取，因此不提供下标操作符；

list和vector优缺点：

  • vector：插入和删除操作少，随机访问元素频繁

  • list：插入和删除操作频繁，随机访问少

构造、拷贝和析构
操作 效果
list<T>c 产生空的list
list<T>c1(c2) 产生同类型的c1，并复制c2的所有元素
list<T>c(n) 利用类型T的默认构造函数和拷贝构造函数生成一个大小为n的list
list<T>c(n,e) 产生一个大小为n的list，每个元素都是e
list<T>c(beg,end) 产生一个list，以区间[beg；end]为元素初值
~list<T>() 销毁所有元素并释放内存

 

非变动性操作
操作 效果
c.size() 返回元素个数
c.empty() 判断容器是否为空
c.max_size() 返回元素最大可能数量
…… ……

 

特殊变动性操作
操作 效果
c.unque 移除重复元素，只留下一个
c.unque(op) 移除使op()结果为true的重复元素
c1.splice(pos,c2,c2pos) 将c2内c2pos所指元素转移到c1内的pos之前
c1.splice(pos,c2,c2beg,c2end) 将c2内[c2beg;c2end)区间内所有元素转移到c1的pos之前
   

迭代器(Iterator)

容器<类型> ::iterator 

  • 可遍历STL容器内全部或部分元素的对象

  • 指出容器中的一个特定位置

  • 迭代器的基本操作

操作 效果
* 返回当前位置上的元素值。如果该元素有成员，可以通过迭代器以operator->取用
++ 将迭代器前进至下一元素
==和！= 判断两个迭代器是否指向同一位置
= 为迭代器赋值

  • 所有容器都提供两种迭代器

    1. container::iterator 以“读/写”模式遍历元素

    2. container::const_iterator 以“只读”模式遍历元素

迭代器分类

  • 双向迭代器

    1. 可以双向行进，以递增运算前进或以递减运算后退，可以用 == 和 != 比较。

  • 随机存取迭代器

    1. 除了具备双向迭代器的所有属性外，还具备随机访问能力；

    2. 可以对迭代器增加或减少一个偏移量，处理迭代器之间的距离或者使用 < 和 > 之类的关系运算符比较两个迭代器；

    3. vector、deque和string 提供随机存取迭代器

    4. stack、queue、priority_queueq不支持迭代器

Set 集合

STL中的set用二叉搜索树实现,集合中的每个元素只出现一次，且是排好序的；

访问元素的时间复杂度是O(logn)的；

例子 说明
set<Type> A; 定义
A.insert(item); 把item放进set
A.erase(item); 删除元素item
A.clear(); 清空set
A.empty(); 判断是否为空
A.size(); 返回元素个数
A.find(k); 返回一个迭代器，指向键值k
A.lower_bound(k); 返回一个迭代器，指向键值不小于k的第一个元素
A.upper_bound(k); 返回一个迭代器，指向键值大于k的第一个元素

Multiset 多重集合

与set最大区别：multiset可以插入重复的元素

如果删除，则相同的元素同时被删除

如果查找，返回该元素的迭代器的位置，如果相同则返回第一个元素的地址

其他使用与set基本类似

 

Map/Multimap

使用平衡二叉树管理元素

元素包含两部分(key,value)，key 和 value 可以是任意类型

#include <map>//头文件

根据元素的key自动对元素排序

不能直接改变元素的key，可以通过operator[]直接存取元素值

map中不允许key相同的元素，multimap允许key相同并的元素

赋值方法

map<int,string> mapStudent;//定义

//1) insert函数插入pair数据

mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"student_one"));

//2) 数组方式插入数据

mapStudent[2]="student_two";


map<int,string>::iterator iter; //定义迭代器

//循环输出

for(iter=mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++){

cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;

}


iter.find(1);//查找元素

mapStudent.erase(iter);//迭代器删除

int n = mapStudent.erase(1);//关键字删除，删除成功返回1，否则返回0

mapStudent.erase(mapStudent.begin(),mapStudent.end());//成片删除