STL小结
本文介绍了 STL（标准模板库）的基本概念、各类容器及相关算法。主要内容包括：1) 说明 STL 是存放数据的容器集合，比静态数组更灵活；2) 详细介绍 vector、stack、queue、string、pair、set、map 等容器的定义、特性、常用函数及注意事项；3) 列举排序、查找等常用算法及使用示例，提及 sort 函数可自定义排序规则；4) 总结 STL 遵循泛型编程思想，是 C++ 标准库核心组件，也是解题利器。文章通过具体定义和函数说明，帮助理解 STL 的实际应用，适合初学者学习。
一、概述
STL全称Standard Template Library，直译出来就是标准模板库。简单来说就是一套盘子、木桶、水杯，随你怎么理解吧，总而言之言而总之就是——容器。放什么的容器？放数据的容器。要我说，数组它也算容器，只不过面对某些特殊情况拿数组去模拟实在是太为难人了，所以就有了STL中多种多样的容器。
二、容器简介
1、vector（动态数组）
器如其名，就是把静态数组弄活了。
定义很简单：
vector<int> a;//定义了一个空动态数组;
vevtor<int> a(n);//定义了一个长度为n的动态数组（下标从0开始）;
vector<int> a(n,0);//定义了一个长度为n、每一个元素为0的动态数组（下标从0开始）;
！！！静态数组可不能为空哦
注意：当你数组大小为0或想要在尾部添加一项时...
v.push_back(x)//x为添加的数
我在这里也随便说一句，我能用vector就用vector，因为vector不仅十分灵活，可添可减，而且STL还给我们提供了一系列函数供我们使用，除了时间复杂度有一点点多之外，其他都要比静态数组强。函数打起来太过麻烦，故在此列表陈述：
| 常用函数 | 使用说明 |
|---|---|
a.pop_back() |
删除末尾元素 |
a[i] |
访问元素 |
a.size() |
返回元素个数 |
a.begin() 和 v.end() |
返回迭代器（开头和结尾） |
a.insert(pos,val) |
插入元素 |
a.erase(pos) |
删除指定位置元素 |
！！！注意：
（1）insert和erase在使用时第一个参数是迭代器（即a.begin()+位置整数）；
（2）insert可以在pos和val中间加一个参数，即所插入之数的个数；
2、stack（栈）
这个玩意也很简单（至少是理解层面的），他就是先进后出，即我先放进去的数后出来，有点像往木桶中塞东西，木桶只能容一只手通过，于是先塞进去的必然就是后出来。
它的缺点也十分明显：无法实现快速的查找，但是对于括号这种后进去先匹配的玩意儿来说实在是好用至极。
如图：
函数不多，简单写一下吧：
差点忘了，先说定义：
stack<int> s;
| 常用函数 | 使用说明 |
|---|---|
s.push(x) |
入栈 |
s.pop() |
出栈 |
s.top() |
查看栈顶元素 |
s.empty() |
判空 |
s.size() |
栈大小 |
!!! 当然还有—— 单！调！栈！即——在入栈和出栈过程中保持单调性的特殊栈结构。
停停停停！还有一个小知识：
栈和递归的关系：本质是一回事！
✅ 一句话总结：
递归 = 隐式地使用了栈结构
每一次递归调用函数，系统都会将当前函数的状态压入栈中，直到递归终止条件满足，再按调用顺序反向出栈，逐步回溯。
想到什么了：DFS
3、queue（队列）
可以说是跟栈一样玩意儿，也是不能查找元素，也是在某些范围有极高的适用强度，甚至函数也跟栈有很多相像的地方，只有一个地方有亿一点点不同：它是先进先出。就像排队买票一样，先排队的人先买票，插队是大大的不行滴！
如图：
定义真的有必要说吗，没有！
queue<int> s;//只能说是如出一辙
| 常用函数 | 使用说明 |
|---|---|
q.push(x) |
入队 |
q.pop() |
出队 |
q.front() |
查看队首元素 |
q.back() |
查看队尾元素 |
q.empty() |
判空 |
q.size() |
队列大小 |
关于队列还有另外一些东西，打在这儿吧：
（1）priority_queue（优先队列）
（2）deque（双端队列）
- priority_queue ：适用于需要快速获取最大或最小值的场景，如任务调度、贪心算法等。它通过堆结构实现，队首元素总是当前队列中优先级最高的元素。默认情况下，priority_queue 是一个最大堆，但可以通过自定义比较器实现最小堆。
|
名称 | 意义 |
|---|---|
| q.push(x) | 入队 |
| q.top() | 队首元素 |
| q.pop() | 弹出队首元素 |
1. 大根堆
priority_queue<int> q;
在里面写直接的“int”，表示队内元素按照从大到小排序
2. 小根堆
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;- deque ：适用于需要在队列两端进行高效插入和删除的场景，如滑动窗口、缓存机制等。它支持在头部和尾部进行操作，并且支持随机访问元素，但中间的插入和删除操作效率较低。
还是挺好用的。
4、string（字符串）
熟悉吧？没错，就是这玩意儿，处理字符数组即字符串相关问题相当好用。
定义：
string s;
string s1="hello";
string s2=(5,'a');//即"aaaaa"
!!!注意单个字符应该是'a'，即单字母；而字符串应该是"hello"，即双引号，不然编译会出错的。
它的函数虽然不如存储数据多，但是用于处理字符串，实在是够用了：
| 常用函数 | 使用说明 |
|---|---|
s+=str |
拼接 |
reverse(s.begin(),s.end()) |
反转字符串 |
s.substr(pos,len) |
截取子串 |
s.find(sub) |
查找子串位置 |
s.size() |
长度 |
5、pair（二元组）
过掉简单的的字符串，迎来更加简单的的二元组；这个东西是真简单，就是一次能放两个数据的变量，第一个数据是first，直接用a.first就可以调用，第二个则使用a.second。其实就我个人而言，结构体（struct）似乎更好用。当然，嵌套是它的一般使用方式。
定义：
pair<int,pair<int,int>> b(1, {2,3});
//嵌套就这么用，可以设初始值也可以不设。
!!! 注意：不能直接cin>>a.first，只能先int n;cin>>n;再a.first=n;这也是其它一些容器的问题。
附：在进行pair排序时，默认先排first，first相等再排second，可以合理运用。
6、set（集合）
去重加排序，你说怎么用？
补：unordered_set & multiset
简单说明：
| 类型 | 有序 | 可重复 | 底层 | 示例定义 |
|---|---|---|---|---|
set |
✔ | × |
红黑树 | set<int> s; |
unordered_set |
× |
哈希表(懂否） | unordered_set<int> us; |
|
multiset |
✔ | 红黑树 | multiset<int> ms; |
|
set 基本特性：
- first 存储唯一元素
- second 自动排序（升序）
- third 查询、插入、删除时间复杂度为 O(log n)（红黑树实现）
基于以上特性，我一般都只拿它存稳定数据，其内存占用也有点高，且不直接支持修改元素。
| 常用函数 | 使用说明 |
|---|---|
s.insert(x) |
插入元素（自动去重） |
s.count(x) |
检查元素是否存在，返回0或1 |
s.erase(x) |
删除元素 |
s.find(x) |
查找元素并返回迭代器 |
s.lower_bound(x) |
返回第一个 ≥x 的元素迭代器 |
s.upper_bound(x) |
返回第一个 >x 的元素迭代器 |
附：后面两个函数应该只有特特殊环境（such as 配合二分）下才能使用。
所谓应用就是配合其特性好好使用，不过多赘述。
7、map（映射表）
本人认为继动态数组，二元组，字符数组后的又一实用的玩意儿。
补：unordered_map & multimap
简单说明：
| 类型 | 有序 | 可重复 | 底层 | 示例定义 |
|---|---|---|---|---|
map |
✔ | × |
红黑树 | map<string, int> m; |
unordered_map |
× |
哈希表 | unordered_map<int, string> um; |
|
multimap |
✔ | 红黑树 | multimap<char, int> mm; |
|
这个东西就是存储键值对并按键自动排序，提供 O(log n) 的查找、插入和删除复杂度，可以通过m[key]来快速查询。key就是定义中的第一项，第二项就是所存储的数据类型。另外，也可以用first & second来查询第一项 & 第二项。
| 常用函数 | 使用说明 |
|---|---|
m[key] = val |
插入或更新值 |
m.at(key) |
访问值，越界会报错 |
m.count(key) |
判断 key 是否存在，返回0或1 |
m.find(key) |
返回指向 key 的迭代器 |
m.erase(key) |
删除键值对 |
m.lower_bound(k) |
返回第一个 ≥k 的键迭代器 |
m.upper_bound(k) |
返回第一个 >k 的键迭代器 |
遍历：
for (auto& [key,val]:m)
{
cout<<key<<" "<<val<<endl;
}
// 旧式写法
for (auto it=m.begin();it!=m.end();it++)
{
cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;
}
三、算法简介
| 类别 | 常用函数 | 示例 |
|---|---|---|
| 排序 | sort(begin, end) |
升序 |
| 稳定排序 | stable_sort() |
保持相对顺序 |
| 查找 | find() / binary_search() |
线性 / 二分 |
| 区间查找 | lower_bound() / upper_bound() |
前闭后开区间 |
| 数值操作 | accumulate() , count() , max_element() |
求和、计数、最大值 |
| 修改容器 | reverse() , rotate() , unique() |
反转、旋转、去重 |
| 其他 | next_permutation() , iota() , __gcd() |
枚举排列、填充序列、求GCD |
看着用吧
附：如要使用sort(a,a+n);的这种形式，则指针或迭代器必须支持随机访问，这边也推荐使用容器的begin()和end()。sort中也可以加排序函数，如：
bool cmp(int x,int y)
{
return x>y;
}//降序比较函数
int main()
{
vector<int> a={3,1,2,4};
sort(a.begin(),a.end(),cmp);//cmp决定排序规则，如此时是降序排列，即若cmp判断为true，那么x就在y前。
//即此时a内数据为4 3 2 1。
}
所以STL是很简单滴！这就写完小结了，但要做到炉火纯青的运用怕是还要一阵子吧
四、总结
STL（Standard Template Library）是 C++ 标准库的核心组件，提供了一套高效、通用的模板化数据结构和算法，主要包括：容器（如 vector、map、set）、迭代器（用于遍历容器）、算法（如 sort、find）和 函数对象（如仿函数、Lambda）。STL 的设计遵循泛型编程思想，通过迭代器解耦容器与算法，实现高度复用性，同时保证性能（如大多数操作的时间复杂度明确标注）。对我们来说亦是解题的利器！
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