1-STL(上)

STL容器

在我们写算法的过程中，常常会使用到链表，集合等常见的数据结构，但是如果我们每次都要自己实现它的话，无疑大大浪费了我们的时间。

这个时候STL就来了，它就是一些模板类的集合，容器中封装的是组织数据的方法（数据结构），它分为以下类别：

种类	功能
序列容器	主要包括 vector 向量容器、list 列表容器以及 deque 双端队列容器。之所以被称为序列容器，是因为元素在容器中的位置同元素的值无关，即容器不是排序的。将元素插入容器时，指定在什么位置，元素就会位于什么位置。
排序容器	包括 set 集合容器、multiset多重集合容器、map映射容器以及 multimap 多重映射容器。排序容器中的元素默认是由小到大排序好的，即便是插入元素，元素也会插入到适当位置，关联容器在查找时具有非常好的性能。
哈希容器	C++ 11 新加入的 4 种关联式容器，分别是 unordered_set 哈希集合、unordered_multiset 哈希多重集合、unordered_map 哈希映射以及 unordered_multimap 哈希多重映射。和排序容器不同，哈希容器中的元素是未排序的，元素的位置由哈希函数确定。

迭代器

上述提到的容器，最常做的操作无疑是遍历容器中存储的元素，那么我们遍历的元素具有很多种类型，我们需要用泛型技术将它们设计成所有容器都适用的通用算法，那么迭代器就是其中的中介。

• 前向迭代器    假设p是一个前向迭代器，那么它支持p++,++p,*p操作，同时还可以被复制或赋值，可以用==等比较符号进行比较。

• 双向迭代器 它具有前向的全部功能，同时它还能执行--p,p--等后向功能。

• 随机访问迭代器 它支持双向迭代器的所有功能，除此之外，假设i为一个整型变量或者constant，那么它可以移动i个前后位置。

注：我们可以注意到一直到双向迭代器，是不支持<,>这种比较符进行比较的。

序列容器

序列容器就是以线性排列（类似普通数组的存储方式）来存储某一指定类型（例如 int、double 等）的数据。

• array (数组容器）：表示可以存储 N 个 T 类型的元素，是C++本身提供的一种容器。此类容器一旦建立，其长度就是固定不变的，这意味着不能增加或删除元素，只能改变某个元素的值；（所以用的不多）
• vector(向量容器）：用来存放 T 类型的元素，是一个长度可变的序列容器，在存储空间不足时，会自动申请更多的内存。使用此容器，在尾部增加或删除元素的效率最高（时间复杂度为 O(1) 常数阶），在其它位置插入或删除元素效率较差（时间复杂度为 O(n) 线性阶，其中 n 为容器中元素的个数）；（可以看出是很像一个数组的）
• deque(双端队列容器）：和 vector 非常相似，区别在于使用该容器不仅尾部插入和删除元素高效，在头部插入或删除元素也同样高效，时间复杂度都是 O(1) 常数阶，但是在容器中某一位置处插入或删除元素，时间复杂度为 O(n) 线性阶；
• list(链表容器）：是一个长度可变的、由 T 类型元素组成的序列，它以双向链表的形式组织元素，在这个序列的任何地方都可以高效地增加或删除元素（时间复杂度都为常数阶 O(1)），但访问容器中任意元素的速度要比前三种容器慢，这是因为 list 必须从第一个元素或最后一个元素开始访问，需要沿着链表移动，直到到达想要的元素。
• forward_list(正向链表容器）：和 list 容器非常类似，只不过它以单链表的形式组织元素，它内部的元素只能从第一个元素开始访问，是一类比链表容器快、更节省内存的容器。

其实也可以注意到，有些容器用的很多，但有些容器我们基本上不怎么使用，首先来讲讲序列容器的主要使用的内置方法。

vector

vector<int> v;//初始化一个int型容器
v.begin(),v.end();//显而易见返回第一个元素和最后一个元素位置
v.size();//定义长度时常使用
v.empty();//判断容器中是否有元素
v.resize();//改变实际元素的个数
v.front(),v.back();//返回第一个和最后一个元素的引用
v.push_back();//用的最多,在序列尾部添加一个元素
v.pop_back();//移除序列尾部的元素
v.erase();//移除一个元素或一段元素
v.emplace();//在指定位置生成一个元素
v.emplace_back();//在序列尾部生成一个元素

注：deque无非就是增加了能在结构的头部添加数据，但是vector的方法是包含了deque的，所以没有要在存储头部添加数据需求时使用vector即可

        同时对于（C++ 11 new function）emplace()类的成员函数，相比和它同功能的函数，emplace 系列函数都只调用了构造函数，而没有调用移动构造函数，这无疑提高了代码的运行效率。push_back() 在底层实现时，会优先选择调用移动构造函数，如果没有才会调用拷贝构造函数。

        显然完成同样的操作，push_back() 的底层实现过程比 emplace_back() 更繁琐，换句话说，emplace_back() 的执行效率比 push_back() 高。因此，在实际使用时，建议大家优先选用 emplace_back()

list

list<int> l;
l.begin(),l.end();//与vector相同
l.assign();//用新元素替换掉原有内容
//注意到大部分vector能用的我们list都能用!
l.empty();//判断容器中是否有元素
l.resize();//改变实际元素的个数
l.front(),l.back();//返回第一个和最后一个元素的引用
l.push_back();//用的最多,在序列尾部添加一个元素
l.pop_back();//移除序列尾部的元素
l.erase();//移除一个元素或一段元素
l.emplace();//在指定位置生成一个元素
l.emplace_back();//在序列尾部生成一个元素
new
l.push_front();//表示起始位置新添一个元素
l.pop_front();//移除序列头部元素
l.reverse();//反转容器某一段元素
l.unique();//移除所有连续重复的元素
l.remove();//移除所有与参数匹配的元素
l.sort();//sort哪都有，会用就行
l.merge();//合并两个有序容器

要突出声明一个list的函数:splice()，splice() 成员方法的作用对象是其它 list 容器，其功能是将其它 list 容器中的元素添加到当前 list 容器中指定位置处。

语法格式	功能
void splice (iterator position, list& a);	position 为迭代器，用于指明插入位置；x 为另一个 list 容器。此格式的 splice() 方法的功能是，将 a 容器中存储的所有元素全部移动当前 list 容器中 position 指明的位置处。
void splice (iterator position, list& a, iterator i);	position 为迭代器，用于指明插入位置;a为另一个 list 容器；i 也是一个迭代器，用于指向a容器中某个元素。此格式的 splice() 方法的功能是将a容器中 i 指向的元素移动到当前容器中 position 指明的位置处。
void splice (iterator position, list& a, iterator first, iterator last);	position 为迭代器，用于指明插入位置；a为另一个 list 容器；first 和 last 都是迭代器，[fist,last) 用于指定 a 容器中的某个区域。此格式的 splice() 方法的功能是将 a 容器 [first, last) 范围内所有的元素移动到当前容器 position 指明的位置处。

也就是这个方法可以将iterator指向某一元素，然后将其他的元素插入到这一元素的后面，这对某些算法的具体实现会有帮助。

注：forward_list 容器具有和 list 容器相同的特性，即擅长在序列的任何位置进行插入元素或删除元素的操作，但对于访问存储的元素，没有其它容器（如 array、vector）的效率高。

        另外，由于单链表没有双向链表那样灵活，因此相比 list 容器，forward_list 容器的功能受到了很多限制。比如，由于单链表只能从前向后遍历，而不支持反向遍历，因此 forward_list 容器只提供前向迭代器，而不是双向迭代器。这意味着，forward_list 容器不具有 rbegin()、rend() 之类的成员函数。

        效率高是选用 forward_list 而弃用 list 容器最主要的原因，换句话说，只要是 list 容器和 forward_list 容器都能实现的操作，应优先选择 forward_list 容器。