C++提高编程 2 STL初识

2.1  STL的诞生

　　长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西；C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是提升代码的复用性。大多数情况下，数据结构和算法都未能有一套标准，导致被迫从事大量重复的工作，为建立一套数据结构和算法的标准，诞生了STL；

2.2  STL基本概念

　　STL（Standard Template Library 标准模板库）从广义上分为：容器（container）、算法（algorithm）、迭代器（iterator）；容器和算法之间可以通过迭代器进行无缝连接，STL的所有代码几乎都采用了模板类或者模板函数。

2.3  STL六大组件

　　STL大体分为六大组件，分别是：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器；

1、容器：各种数据结构，如vector、list、daque、set、map等，用来存放数据。

2、算法：各种常用算法，如sort、find、copy、for_each等

3、迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂

4、仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略

5、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

6、空间配置器：负责空间的配置与管理

 

2.4  STL中容器、算法、迭代器 

容器：置物之所也

STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来，常用的数据结构：数组、链表、树、栈、队列、集合、映射表等...这些容器分为序列式容器和关联式容器两种：

序列式容器：强调值的排序，序列式容器中每个元素都有固定的位置。

关联式容器：二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系。

如一个数组{1，3，2，5，4}，存到序列式容器中是：{1，2，3，4，5}；存到关联式容器中是{1，3，2，5，4}；

 

算法：问题之解法也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，称为算法（Algorithms）。算法分为：质变算法和非质变算法。

质变算法：是指运算过程中会更改区间内的元素内容，如拷贝，替换、删除等...

非质变算法：是指运算过程中不会更改区间内的元素内容，如查找、计数、遍历、寻找极值等...

 

迭代器：容器和算法之间的胶合剂

　　提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方式。每个容器都有自己专属的迭代器。迭代器使用非常类似指针，初学阶段可以先理解为指针。

迭代器种类：

 

 

2.5  容器算法迭代器初识

2.5.1 vector存放内置数据类型

容器：vector

算法：for_each

迭代器：vector<int>::iterator

 

 

 第一种遍历

#include<iostream>
using namespace std;
#include <vector>

//vector容器存放内置数据类型

void test1()
{
    //创建了一个vector容器，数组
    vector<int> v;

    //向容器中插入数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);

    //通过迭代器访问容器中的数据
    vector<int>::iterator itBegin = v.begin();    //v.begin() 起始迭代器  指向容器中第一个元素
    vector<int>::iterator itEnd = v.end();        //v.end()    结束迭代器  指向容器中最后一个元素的下一个位置
    
    //第一种遍历方式
    while (itBegin != itEnd)
    {
        cout << *itBegin << endl;
        itBegin++;
    }
}

int main()
{
    test1();

    system("pause");
    return 0;
}

v.begin()和v.end() 位置图解，当v.begin()指向v.end()的位置，退出循环。

第二种

#include<iostream>
using namespace std;
#include <vector>

//vector容器存放内置数据类型

void test1()
{
    //创建了一个vector容器，数组
    vector<int> v;

    //向容器中插入数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);

    //第二种遍历
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << endl;
    }

}

int main()
{
    test1();

    system("pause");
    return 0;
}

第三种

#include<iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>  //标准算法头文件

//vector容器存放内置数据类型

void myPrint(int val)
{
    cout << val << endl;
}


void test1()
{
    //创建了一个vector容器，数组
    vector<int> v;

    //向容器中插入数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);

    //第三种遍历  利用STL提供的遍历算法
    for_each(v.begin(),v.end(),myPrint)；
}

int main()
{
    test1();

    system("pause");
    return 0;
}

2.5.2  Vector存放自定义数据类型

#include<iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <string>

//vector容器存放自定义数据类型

class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};

void test1()
{
    //创建了一个vector容器，数组
    vector<Person> v;

    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 20);
    Person p3("ccc", 30);

    //向容器中添加数据
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);

    //遍历容器中数据
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << "姓名：" << (*it).m_Name << "年龄：" << (*it).m_Age << endl;     //(*it)对标vector<Person>中括号中的数据类型（此处是Person），(*it).m_Name等同于Person.m_Name   此处是解引用后.出来
        //it->m_Name;      //把it当成指针，此处也可以直接指出来  
        cout << "姓名：" << it->m_Name << "年龄：" << it->m_Age << endl;        //此处是当成指针->出来
    }

}

//vector容器存放自定义数据类型指针
void test2()
{
    vector<Person*> v;

    Person p1("aaa", 10);
    Person p2("bbb", 20);
    Person p3("ccc", 30);

    //向容器中添加数据
    v.push_back(&p1);
    v.push_back(&p2);
    v.push_back(&p3);

    //遍历容器
    for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << "**姓名：" << (**it).m_Name << "年龄：" << (**it).m_Age << endl;    //(**it) 此处是Person*解引用后.出来  此处是举一反三自己想出来的 夸夸~
        cout << "*姓名：" << (*it)->m_Name << "年龄：" << (*it)->m_Age << endl;        //(*it)指针数据类型就是vector<>中括号中的类型 Person*。此处是Person*指针指出来
    }
}


int main()
{
    //test1();
    test2();

    system("pause");
    return 0;
}

 

 2.5.3  Vector容器嵌套容器

容器嵌套容器，将所有数据遍历输出

#include<iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <string>

//容器嵌套容器

void test1()
{
    vector<vector<int>> v;

    //创建小容器
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    vector<int>v3;
    vector<int>v4;

    //向小容器中添加数据
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        v1.push_back(i + 1);
        v2.push_back(i + 2);
        v3.push_back(i + 3);
        v4.push_back(i + 4);
    }

    //将小容器插入到大容器
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    v.push_back(v4);

    //通过大容器遍历所有数据
    for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        //(*it)解出来的数据类型为 容器vector<int> 所以还得再次for循环遍历出来int数据
        for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++)
        {
            cout << *vit << " ";    //*vit解出来的数据类型是vector<int>中括号中的int类型，可以直接输出；
        }
        cout << endl;
    }
}


int main()
{
    test1();

    system("pause");
    return 0;
}