STL

1.【STL概论】

目标

提升复用性

尝试

函数(functions)，类别(classes)，到函数库(function libraries)，类别库(class libraries)、各种组件，从模块化设计，到面向对象(object oriented )

目标

建立数据结构和算法的一套标准，并且降低他们之间的耦合关系，以提升各自的独立性、弹性、交互操作性(相互合作性,interoperability)

结果

STL诞生

1.1【STL基本概念】

容器(container)

算法(algorithm)

迭代器(iterator)

     

1.2【STL六大组件简介】

容器

各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据，从实现角度来看
STL容器是一种class template。

算法

各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each。
从实现的角度来看，STL算法是一种function tempalte.

迭代器

扮演了容器与算法之间的胶合剂，共有五种类型.
从实现角度来看，迭代器是一种将operator* , operator-> ,operator++,operator–等指针相关操作予以重载的class template.
所有STL容器都附带有自己专属的迭代器，只有容器的设计者才知道如何遍历自己的元素。
原生指针(native pointer)也是一种迭代器。

仿函数

行为类似函数，可作为算法的某种策略。
从实现角度来看，仿函数是一种重载了operator()的class 或者class template

适配器

一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西。

空间配置器

负责空间的配置与管理。
从实现角度看，配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的class tempalte.

STL六大组件的交互关系，容器通过空间配置器取得数据存储空间，算法通过迭代器存储容器中的内容，仿函数可以协助算法完成不同的策略的变化，适配器可以修饰仿函数。 

 

2. string

 

2.1【函数】

//定义
    string s0 ("abcdefghijklmn");
	string s1;
	string s2 (s0);
	string s3(s0,3);
	string s4 (s0,3, 4);
	string s5 ("let us learn string");
	string s6 ("let us learn string",6);
	string s7 (10, 'x');    
	string s8 (s0.begin(), s0.begin()+7);

总结：

  • string(直接输入数组/已有数组名）
  • string(数组，开始的下标，取几个）
  • string(数组开始的位置，数组结束的位置）
  • string(几个，字符）
//操作
    =,assign() //赋以新值
    swap() //交换两个字符串的内容
    +=,append(),push_back() //在尾部添加字符
	
//增删替换
    insert() //插入字符
    insert(要被插入的地方，插入的字符）
    erase() //删除字符
    clear() //删除全部字符
    replace() //替换字符

总结：

  • replace(替换的下标，多少个字符被替换，替换的字符）
  • replace(替换的字符的开始位置，替换字符的最后一个位置的后一个位置，替换字符）
  • replace(替换字符的下标，多少个字符被替换，替换成多少遍个，替换字符）
  • erase（要删除的位置）
  • erase（要删除的第一个字符位置，要删除的最后一个字符的后一个位置）
//大小
    size(),length() //返回字符数量
    capacity() //返回重新分配之前的字符容量
    reserve() //保留一定量内存以容纳一定数量的字符
	
//其他操作
    copy() //将某值赋值为一个C_string
    c_str() //将内容以C_string返回
    data() //将内容以字符数组形式返回
    substr() //返回某个子字符串

 

2.2【函数总结】

string

构造

添加

删除

替换

查找(find,rfind)

比较

普遍

string s；
string s("a b c");
string s(n,'c');
string s(s1);

+=
append(n,'c');
push_back()

s.clear();
s.pop_back()

  

find("a b c");
find_first(last)_of("a b")
find_first(last)_not_of("a b")

compare(s)
compare("a b")

location

  

insert(index,'c');
insert(index,s2);
insert(index,"abc");

  

  

find('c'(,index));

  

pos,n

string s(s1,pos,n);

  

erase(pos(,n));

replace(pos,n,(a,)"a b c");

  

compare(pos,n,s);

first,last

string s(s1,first,last);

  

erase(first,last);

replace(first,last,"a b c");

  

  

大小

size();
length();
capacity();
max_size();
empty();

遍历

for(0 - length())    s[i]
for(0 - length())    s.at(i)
string::iterator i    for(begin()-end())    *i;

【注意】 

注1)：last大多为该元素的前一个，而非本元素。即[first,last);

注2)：().end不是最后一个元素，而是\0

注3)：cout << s[1] << endl;没毛病；但是cout << s.begin() << endl;有错，要加*。 

注4)：c中那样的(a[i]='1'；)赋值方法是错的。下标只能用来获取已经存在的元素。 

注5)：注意begin()与front()异同 

               

【其他函数】 

resize()

reserve()

swap()

reverse (first,last);

 

2.3【getline()用法】

形式

头文件< istream >中输入流成员函数

头文件< string >中普通函数

语法结构

getline(str,size(,delim));

getline(cin,str,(,delim));

意义

从istream中读取字符保存在str对应的数组中
结束标志：字符个数到达size || 字符读取到delim

读取的istream是作为参数传进函数的。
读取的字符串保存在string类型的str中

 

2.4 【sprintf、strcpy及memcpy】

区别在于 实现功能 以及 操作对象 不同。 

            

操作对象

目的

strcpy

字符串

拷贝字符串

sprintf

任意基本类型的数据

基本数据类型向字符串的转换

memcpy

任意数据类型

内存拷贝

利弊_单论拷贝字符串： 

strcpy 是最合适的选择：效率高且调用方便。 

sprintf 要额外指定格式符并且进行格式转化，麻烦且效率不高。 

memcpy 虽然高效，但是需要额外提供拷贝的内存长度这一参数，易错且使用不便；（可以用来实现对结构或者数组的拷贝，目的是高效或者使用方便） 

                                      

2.5 【size、length、capacity】

size()=length()——string的有效字符个数 

capactiy()——string的容量 

如果 value值为空，则capactiy()==0;否则，capacity() 初始值为32，根据string 存储的量的变化而变化。初始值=32，步长=32；

 

3. vector

         

说明： 

连续存放：为了支持快速的随机访问，vector容器的元素以连续方式存放，每一个元素都紧挨着前一个元素存储。 

增长原理：重新分配空间、拷贝元素、撤销旧空间 

改进：自增长：每当vector容器不得不分配新的存储空间时，会以加倍当前容量的分配策略实现重新分配。 

         

3.1 【size，capacity，reserve】

size()——指当前拥有的元素个数； 

capacity()——指当前(容器必须分配新存储空间之前)可以存储的元素个数。 

reserve()成员可以用来控制容器的预留空间。 

         

3.2【函数总结】

vector

构造

赋值

添加

删除

大小

普遍

vector a(n(,num));
voctor<int>a={1,2,3};

     

push_back();

a.clear();

size();
capacity();
max_size();
empty();

vector<int>a(b);

assign(n,elem);

     

a.pop_back()

location

     

     

insert(position,(n,)elem);

erase(location);

first,last

vector a(b,b+n);
注意：这里和string不一样，不是a(b.begin(),b.end())

assign(b.first,b.last)

insert(position,b.first,b.last)

erase(first,last);

pos,n

为什么vector不用这招了呢？

【2021.10.16错误修正】 

上面表格里的第二列，vector(b,b+n)的用法并不是那样。 

b,b+5 是用于数组，因为b为数组名，即数组地址 

b.begin()是用于map型数据，此时b.begin()是迭代器，也是可以用的。 

所以该单元格可以是vector a(b,b+n);也可以是vector a(b.begin(),b.begin()+2);取决于b的类。 

         

【其他函数】

sort（first,last);
reverse(first,last);
copy(a.first,a.last,b.first);
find(first,last,elem);
swap(b);

 

4. deque

4.1【deque和vector的差别】

vector

单项开口

连续的内存空间

deque

双向开头

动态的分段连续空间

     

4.2 【容器实现原理】

vector的假象成长

deque的成长：

(1) 申请更大空间
(2)原数据复制新空间
(3)释放原空间

(1)配置一段连续定量的空间
(2)串接在deque的头端或者尾端

     

4.3【deque原理】

中央控制：缓冲区：deque采取一块所谓的map，其中每一个元素都是一个指针，指向一段连续性内存空间。 

优点：避开了重新配置空间，复制，释放的轮回 

缺点：迭代器架构复杂。 

     

4.4 【使用场景】

首尾两端都能快速的安插、删除元素，因此需要在两端安插、删除元素时，最好采用deque。 

存在元素时，deque的内部结构会多一个间接过程，操作元素的效率会比vector低一些。所以可以尽量使用vector。如：对deque进行的排序操作，为了最高效率，可将deque先完整的复制到一个vector中，对vector容器进行排序，再复制回deque.

 

 

4.5 【函数总结】

deque

构造

赋值

添加

删除

大小

普遍

deque<T> c;

   

push_back(elem)

pop_back()

size();
max_size();
resize(n(,elem));
empty();

deque<T> c(c2);

   

push_front(elem)

pop_front()

deque<T>c(n,elem);

assign(n,elem);

   

clear();

location

   

   

insert(position,(n,)elem);(n个)

erase(location);

first,last

deque<T> c(first,last);

assign(first,last);

insert(position,b.first,b.last);

erase(first,last);

     

【其他函数】

swap();

【注意】 

deque不提供容量操作：capacity()和reverse()。 

deque直接提供函数完成首尾元素的插入和删除。 

 

5 map

 

  • Map提供一对一的数据处理能力
  • map以红黑树为底层实现机制，红黑树具有对数据自动排序的功能，会根据键值（key）自动排序。
  • map不允许相同键值存在，不能通过迭代器修改键值，只能修改实质值。
  • key和value可以具有不同的数据类型，可以分别用pair的两个公有函数first和second访问。

 

 

5.1 【函数总结】

map

pair创建

构造

赋值

添加

删除

大小

普遍

pair<T1,T2>e(1,1);
pair<T1,T2>e=make_pair(1,1);
pair<T1,T2>e=e2;
调用：pair.first/pair.second

头文件：#include<utility>

map<T1,T2>d;
map<T1,T2>d={{1,1}};

d[index]=elem;
d={{1,1},{2,2}};

d.insert(pair<T1,T2>(10,10));
d.insert(make_pair(20,20));
d.insert(map<T1,T2>::value_type(30,30));
d['a']=5;
d.insert({{'a',1},{'b',2}};
说白就是insert(pair)和insert(map)

clear();
erase(key);
删除后返回1

size();
empty();
max_size()

location

 

 

 

d.insert(location,pair<T1,T2>(10,10));

erase(position);

first,last

 

 

 

d.insert(first,last);

erase(first,last);

 

 

【注意】

d[index]访问map中不存在的值，将会在map中插入访问的key值，并给value默认初始化值。

map的迭代器只有++，--功能，没有+1，-1的功能（即不能it+=1），这点和vector等容器不一样

insert的前三种方法：插入时如果key已经存在，将会插入失败。

insert的第四种方法：如果key存在，对应value将会被新插入的值覆盖。

 

所以牵涉到一个问题：即

判断是否插入成功

pair < map<int,int>::iterator,bool> j
j = d.insert(pair<int, int>(10, 10))

j.second 如果是1，则插入成功

 

5.2【遍历】

//方法一
for(iter=d.begin();iter!=d.end;iter++)
{
cout<<iter->first<<"="<<iter->second<<" ";
}


//方法二

for (auto it:mymap)  ////it就是一个pair
{
    cout << "key:" << it.first << "value:" << it.second << endl;
}

 

5.3【其他函数】

count(key) //确定key是否存在，存在返回1，不存在返回0

find(key) // 找到则返回该关键字的迭代器，否则返回指向end的迭代器

 

lower_bound() 返回键值>=给定元素的第一个位置

upper_bound() 返回键值>给定元素的第一个位置

equal_range() 返回特殊条目的迭代器对，即pair< lower_bound(),upper_bound() >

 

key_comp() 返回比较元素key的函数

swap()

value_comp() 返回比较元素value的函数

 

6 set 

 

  • set是STL中一种标准关联容器。
  • 底层实现机制是平衡的搜索树——红黑树实现，插入删除操作时仅仅需要指针操作节点即可完成，不涉及到内存移动和拷贝，所以效率比较高。 
  • 支持集合的交(set_intersection),差(set_difference) 并(set_union)，对称差(set_symmetric_difference) 等一些集合上的操作。 
  • set里面的元素是有序的且唯一的，如果需要集合中的元素允许重复那么可以使用multiset。 

 

   

6.1 【总结】

set

构造

添加

删除

大小

普遍

set<T>d;
set<T>d={1,2};
set<T>d(d2);

d.insert(elem);

clear();
erase(key);

size();
empty();
max_size()

location

  

  

erase(position);

first,last

set<T>d(first,last);

d.insert(first,last);

erase(first,last);

   

【注意】 

不能直接修改容器内数据，所以只能删除某元素再插入要修改的数值。 

迭代器：双向访问迭代器，不支持随机访问，支持星号解除引用，仅支持"++"，"--"这两个算术操作 

在multiset中s.erase(x)会删除所有值为x的元素 

   

6.2【其它函数】 

（其实跟map差不多） 

s.find() 查找一个元素，如果容器中不存在该元素，返回值等于s.end()

s.count()

s.lower_bound() 返回第一个大于或等于给定关键值的元素

s.upper_bound() 返回第一个大于给定关键值的元素

s.equal_range() 返回一对定位器，分别表示 第一个大于或等于给定关键值的元素 和 第一个大于给定关键值的元素，这个返回值是一个pair类型，如果这一对定位器中哪个返回失败，就会等于s.end()

6.3【set的交，并，补】 

（假如有两个集合a,b） 

//并集
set_union(a.first, a.last, b.first, b.last, std::inserter(c,c.end()));
//交集
set_intersection(a.first, a.last, b.first, b.last, std::inserter(d,d.end()));
//差集
set_difference(a.first, a.last, b.first, b.last, std::inserter(e,e.end()));

 

【copy】 

copy(a.first, a.last, b.first, b.last, std::inserter(s,s.end()));

意义：可以用于类型的转换 

   

6.4 【应用举例】：数据去重（考点copy） 

①构造set

如果是从外部读入的，先储存到数组a[]或者vector

用构造函数或者insert转移到set中 

②set还原到vector

copy(s.begin(),s.end(),std::back_inserter(v));

   

【应用举例2】：【多串数据去重】（考点：copy+set的交并补） 

①使用应用1的做法把数据初始化到集合a,b,c内 

②按需对abc求交并补。 

 

参考：

C++：什么是STL？

stl之string类用法详细总结

字符串的拷贝可以使用sprintf、strcpy 及 memcpy 函数，这些函数有什么区别

deque用法详解

https://blog.csdn.net/sinat_37158899/article/details/79328104 

https://blog.csdn.net/w55100/article/details/99459029 

https://blog.csdn.net/qq_40692109/article/details/104318986

https://blog.csdn.net/bat603/article/details/1456141

posted @ 2021-10-16 22:17  fw_48925  阅读(84)  评论(0)    收藏  举报