C++STL专题

STL概述

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。
容器（Container） － 管理某类对象的集合
容器分为序列式容器和关联式容器，所有容器中存放的都是值而非引用。如果希望存放的不是副本，容器元素只能是指针。

迭代器（Iterator） － 在对象集合上进行遍历
算法（Algorithm） － 处理集合内的元素
STL内的所有组件都由模板（template）构成，其元素可以是任意类型。
一定不要忘记<>！！

STL的区间一般都是左闭右开：[first，last)。

常用操作

与大小相关的操作

size()－返回当前容器的元素数量
empty()－判断容器是否为空
max_size()－返回容器能容纳的最大元素数量
如果两个容器内的所有元素按序相等，那么这两个容器相等(==),一般不作比较。

赋值和交换

swap()

与迭代器（iterator）相关的操作

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之后

对元素操作

insert(pos,e)－将元素e的拷贝安插于迭代器pos所指的位置
erase(beg,end)－移除[beg，end]区间内的所有元素
clear()－移除所有元素

常用容器

vector

vector模拟动态数组，可以实现动态的增删，也可以随机的存取

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。map容器是键-值对的集合。
map中不允许key相同的元素，multimap允许key相同的元素。
根据元素的key自动对元素排序，因此根据元素的key进行定位很快（树形结构），因此可用作索引。
map集合元素插入后自动排序

set/multiset

使用平衡二叉树管理元素，集合(Set)是一种包含已排序对象的关联容器。set容器只是单纯的键的集合。可用于判断某值是否存在。
set中不允许key相同的元素，multiset允许key相同的元素。
set集合元素插入后自动排序

pair

pair模板可以用于生成 key-value对

实际使用

利用map进行查找

可以使用vector动态数组来存储原始信息，当需要查找的时候如果直接查找的话要一个一个的从头开始遍历，效率较低，借助map的键值对的特点，我们可以利用map来建立索引。
实现方法：在建立vector的同时，也同时将该元素插入到map容器中，map的first是待查找的关键字，second是该元素在vector中的下标。

如果是在导入数据时建立map，可以按照下面这样写：

vector.push_back(element);
mapname.insert(make_pair(element.getSname(), vector.size() - 1));

如果是在处理过程中构造或者重构map，按照以下的方式写：

	map1.clear();
	map2.clear();
	vector<T>::iterator it, first = vector.begin();
	for (it = vector.begin(); it != vector.end(); it++)
	{
		map1.insert(make_pair(it->getSname(), distance(first, it)));
		map2.insert(make_pair(it->getSno(), distance(first, it)));
		//map1.insert(make_pair(it->getSname(), it - vector.begin()));
		//map2.insert(make_pair(it->getSno(), it - vector.begin()));
	}

在查找时，如果结果唯一：

void Operation::findBookById(string id)
{
	multimap<string, int>::iterator it;
	it = bookid.find(id);
	if (it == bookid.end())
		return;
	else
		cout << book[it->second];
}

如果结果不唯一：要用到lower_bound（满足条件的下界）和upper_bound（满足条件的下界）然后遍历lower_bound到upper_bound之间

void Operation::findBookByName(string name)
{
	multimap<string, int>::iterator it, p1, p2, p;
	it = bookname.find(name);
	if (it == bookname.end())
		return;
	else {
		p1 = bookname.lower_bound(name);
		p2 = bookname.upper_bound(name);
		for (p = p1; p != p2; p++) {
			cout << book[p->second] << endl;
		}
	}
}

要注意：一旦vector发生变化（如删除了元素或者修改了元素的关键字），对应的map一定要相应变化，否则会使得map与vector之间不对应，查找时候会产生错误
而一般如果删除了元素，map是进行重构；如果修改了关键字，map将此元素删除后再在map的后面insert一个新的元素即可，因为map自带自动排序功能。

void Operation::rebuildBookMap()
{
	bookname.clear();
	bookid.clear();
	vector<Book>::iterator it, first = book.begin();
	for (it = book.begin(); it != book.end(); it++)
	{
		bookname.insert(make_pair(it->getBname(), distance(first, it)));
		bookid.insert(make_pair(it->getIsbn(), distance(first, it)));
		//bookname.insert(make_pair(it->getBname(), it-book.begin()));
		//bookid.insert(make_pair(it->getIsbn(), it - book.begin()));
	}
}

void Operation::modifyBook(string id)
{
	multimap<string, int>::iterator it;
	vector<Book>::iterator first = book.begin();
	string pre;
	it = bookid.find(id);
	if (it == bookid.end())
		return;
	else
	{
		pre = book[it->second].getIsbn();
		cin >> book[it->second];
		int index = it->second;
		if (book[it->second].getIsbn() != pre)
		{

			bookid.erase(it);
			bookid.insert((make_pair(book[index].getIsbn(), index)));
		}
		cout << book[index];
	}

}

利用find_if函数结合map实现模糊查找

string内部的find函数本身可以实现对任意子串的查找，也就实现了模糊查找。问题在于必须给map的first准确的关键字，否则会查不出来，这就需要对find_if函数的谓词函数进行改造。

template<class InIt, class Pred> 
InIt find_if(InIt first, InIt last, Pred pr); 

返回区间 [first,last) 中的迭代器 i, 使得 pr(*i) == true

为此，我构造了一个类，并重载了函数调用运算符，在其内部实现取子串查找。（STL中常常这样构造类）

class map_value_finder
{
public:
	map_value_finder(const string& cmp_string) :m_s_cmp_string(cmp_string) {}
	bool operator ()(const multimap<string,int>::value_type& pair)
	{
		int loc;
		loc=pair.first.find(m_s_cmp_string);
		if (loc != pair.first.npos)
			return true;
		return false;
	}
private:
	const string& m_s_cmp_string;
};

void Operation::fuzzyFindBname(string str)
{
	multimap<string, int>::iterator it, p1, p2, p, begin;
	p1 = bookname.begin();
	p2 = bookname.end();
	begin = p1;

	for (p = p1; p != p2; p++)
	{
		it = find_if(begin, bookname.end(), map_value_finder(str));
		if (it == bookname.end())
			return;
		else
			cout << book[it->second] << endl;
		it++;
		begin = it;
	}

}

区间查找

可以利用lower_bound到upper_bound来实现上界和下界的值的确定，然后遍历其中的元素即可

void Operation::findBookByTime(string t1, string t2)
{
	multimap<string, int>::iterator it1, it2, p;
	it1 = booktime.lower_bound(t1);
	it2 = booktime.upper_bound(t2);

	for (p = it1; p != it2; p++)
	{
		cout << book[p->second] << endl;
	}
}

多条件组合查询

利用集合的交并集来实现，将所有的关键字全部查出来，取出其值（second）放入集合中，将多个条件产生的集合做交操作即可。
交操作的函数前四个参数分别代表待操作的集合的起始和结束点，最后一个参数表示将操作后的集合保存到哪里。

set_intersection(bpub.begin(), bpub.end(), bname.begin(), bname.end(), insert_iterator<vector<int>>(res, res.begin()));

void Operation::multifind(string str1,string str2)
{
	vector<int> res;
	vector<int>::iterator v;
	multiset<int> bpub;
	multiset<int> bname;
	multimap<string, int>::iterator it, p1, p2, p;
	it = bookpub.find(str1);
	if (it == bookpub.end())
		return;
	else {
		p1 = bookpub.lower_bound(str1);
		p2 = bookpub.upper_bound(str1);
		for (p = p1; p != p2; p++)
		{
			bpub.insert(p->second);
			
		}
	}

	it = bookname.find(str2);
	
	if (it == bookname.end())
		return;
	else {
		p1 = bookname.lower_bound(str2);
		p2 = bookname.upper_bound(str2);
		for (p = p1; p != p2; p++)
		{
			bname.insert(p->second);
		}
	}

	set_intersection(bpub.begin(), bpub.end(), bname.begin(), bname.end(), insert_iterator<vector<int>>(res, res.begin()));
	for (v = res.begin(); v != res.end(); v++)
	{
		cout << book[*v]<<" ";
	}
}

感想

首先反思一下最近的学习状态，最近的学习状态不是很好，白天楼下的邻居在装修，搞得在家里学习上课都心烦意乱的，写代码也是不太容易进入状态，所以一气之下搬到了楼下车库里，在车库学习虽然听不见噪音，但还是没有学习的环境，而且天天搬来搬去的，弄得白天很不在状态；只有晚上夜深了才能更好的静下心来学习，所以我最近熬夜熬到很晚，熬到两三点都是常见的事，但是随之而来的就是生物钟的紊乱，搞得该吃饭的时候不吃饭，该睡觉的时候不睡觉，很是难受。通过这个事情我知道了有些环境是改变不了的，能改变的只有自己。这学期可能是我大学四年课业压力最大的一年，学分已经修到爆，光主课就有9门，每一门都不简单，另外还有项目方面的事情需要操心，还正巧摊上了疫情，所以在是时间上是空前的紧张，今后的学习还是要进一步提高效率，在家学习虽然灵活度更高，但是一定要自己安排好时间，挺过最难的这一学期。

接下来谈谈最近的收获，最近收获挺大的，学到的知识应该要学会用，上课听是一码事，会用是另一码事。就比如现在学的这个STL，STL是别人已经写好的一些工具，简单的说我们会使用即可，也就是我们只要学习其参数的含义会调用就行，但是从更深层次来说，我们作为计算机专业的学生，需要深究这个黑箱内部的东西。一方面，只是看过一遍或者只是简单使用一遍，印象不够深刻，过上一段时间可能就忘得一干二净，这就需要我们去真正把学过的东西正在应用起来，比如可以利用STL来进行系统的开发，利用STL进行开发不仅在代码量上更加简洁，而且STL本身提供的算法一般来说效率都比较高，另一方面，我们还要了解STL内部实现的原理，知其然更要知其所以然嘛，更有利于我们后续的学习。比如假期里我学了matlab，仅仅是看过一遍，没怎么上手，这两天老师一问就慌了，从寒假到现在短短两个月的时间就差不多全忘了，所以我们学习知识一定要学会实际使用。也就是what、how、why中重点掌握how。在这个学习过程中一定会出现各种各样的问题，但是我感觉现在的代码的每一个字母都要自己敲上，每出现一个bug都要自己找错、改错，这样从一开始就积累自己的开发经验，虽然可能耗费的时间会多一些，但是打好了基础，我相信是一定可以厚积薄发的。

最后写一下我的开发经验，关于文件的系统开发流程在上一篇博客C++文件操作专题提过了，简单来说就是，从文件读入数据到内存->内存处理->将处理的数据写回文件。这其实和我们大一开始熟悉的编程思想是一样的，只不过把从键盘输入变成了从文件读入，把到显示屏输出换成到文件输出，基本上都是“三段式”的感觉。下面谈一下最近的开发感想，其实学到现在我感觉开发的过程并不是很难，我们所做的编程说白了就是把人的思想告诉计算机，描述的方法也就是我们所用的编程语言构成的算法，要想开发出好程序，一开始人的思想一定要清晰，最好自己脑子里先有一个框架，根据这个框架或者说是流程，把我们所想的用计算机语言描述出来，这也就是简单系统的开发，所以，人的思路是编程中最重要的，整体框架一定要实现规划好，具体实现的时候需要用到什么算法、什么知识点就考察我们的编程基础了，这个其实也需要我们有一个清晰的思路，把整个系统完整的实现出来。接下来就到了debug阶段，这个阶段应该是耗时间最长的，可能一个晚上就能把主体代码搞定，但是改错调试要好几天，这个阶段我刚刚说过，需要自己不断的摸索，是需要积累经验的，见得多了自然改的就快了。最后测试的时候也要注意各种情况尽量都要考虑到，比如上次的delete函数没有重构的问题，当时delete函数我写在了最后，所以自然不会在delete之后出现异常，但是如果我再换一下位置，这个问题可能我当时就会发现。测试的时候我也尽量从使用者的角度去考虑，从使用者的角度会不会觉得某些地方有点别扭，或者某些地方的设计并不是很合理，也就是说测试的阶段在一定程度上起到了优化的作用。这就是我最近软件开发的心得吧，前面的路还有很长，希望我保重身体，保持奋斗的心，进无止境，精益求精，加油！