C++ STL入门

C++ STL入门

        最近偶然在大神的博客中看到了STL中容器的应用，刚开始因为在C++课程上老师没有上这个部分，不知道是什么东东，所以在了解之后觉得对算法上数据结构的使用很高效，就简单自学+总结了一下

STL简单科普

        STL是Standard Template Library的简称，中文名标准模板库。它是由Alexander Stepanov、Meng Lee和David R Musser在惠普实验室工作时所开发出来的。从根本上说，STL是一些“容器”的集合，这些“容器”有list,vector,set,map等，STL也是算法和其他一些组件的集合。STL的目的是标准化组件，这样就不用重新开发，可以使用现成的组件。STL现在是C++的一部分，因此不用安装额外的库文件。

内容

主要包括容器、迭代器和算法。
非常常见的类或者容器有下面这些：

• string
• vector
• set(multiset)
• map
• list
• stack
• queue
  接下来依次得总结这些内容。
  首先看看我们C语言一般怎么使用字符串的

char* s1 = "Hello SYSU!"; //创建指针指向字符串常量，这段字符串我们是不能修改的

//想要创建 可以修改的字符串，我们可以使用数组分配空间
char s2[20] = "Hello SYSU!";
//或者这样
char s3[] = "Hello SYSU!";

//当然我们也可以动态分配内存
char* s4 = (char*)malloc(20）;
gets(s4);

C++ 标准库中的string表示可变长的字符串，它在头文件string里面。

#include <string>

用string初始化字符串分两类：用“=”号就是拷贝初始化，否则就是直接初始化。

string s1;//初始化字符串，空字符串
string s2 = s1; //拷贝初始化，深拷贝字符串
string s3 = "I am Yasuo"; //直接初始化，s3存了字符串
string s4(10, 'a'); //s4存的字符串是aaaaaaaaaa
string s5(s4); //拷贝初始化，深拷贝字符串
string s6("I am Ali"); //直接初始化
string s7 = string(6, 'c'); //拷贝初始化，cccccc

#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main()
{
    string s1;//初始化字符串，空字符串
    string s2 = s1; //拷贝初始化，深拷贝字符串
    string s3 = "I am Yasuo"; //直接初始化，s3存了字符串
    string s4(10, 'a'); //s4存的字符串是aaaaaaaaaa
    string s5(s4); //拷贝初始化，深拷贝字符串
    string s6("I am Ali"); //直接初始化
    string s7 = string(6, 'c'); //拷贝初始化，cccccc
    //string的各种操作
    string s8 = s3 + s6;//将两个字符串合并成一个
    s3 = s6;//用一个字符串来替代另一个字符串的对用元素
    
   cin >> s1;
    
   cout << s1 << endl;
    cout << s2 << endl;
    cout << s3 << endl;
    cout << s4 << endl;
    cout << s5 << endl;
    cout << s6 << endl;
    cout << s7 << endl;
    cout << s8 << endl;
    cout << "s7 size = " << s7.size() << endl; //字符串长度，不包括结束符
    cout << (s2.empty() ? "This string is empty" : "This string is not empty") << endl;;

   system("pause");
    return 0;
}

string的IO操作

使用cin读入字符串时，遇到空白就停止读取。比如程序输入的是

"     Hello   World"

那么我们得到的字符串将是"Hello"，前面的空白没了，后面的world也读不出来。

如果我们想把整个hello world读进来怎么办？那就这样做

cin>>s1>>s2;

hello存在s1里，world存在s2里了。

有时我们想把一个句子存下来，又不想像上面那样创建多个string来存储单词，怎么办？

那就是用getline来获取一整行内容。

string str;
getline(cin, str);
cout << str << endl;

当把string对象和字符面值及字符串面值混在一条语句中使用时，必须确保+的两侧的运算对象至少有一个是string

string s1 = s2 + ", "; //正确
string s3 = "s " + ", "; //错误
string s4 = "hello" + ", " + s1; //错误
string s5 = s1 + "hello " + ", "; //改一下顺序，s1放前头，正确了，注意理解=号右边的运算顺序
处理string中的字符
访问字符串的每个字符

for (int i = 0; i < s3.size(); i++)
{
    cout << s3[i] << endl;
    s3[i] = 's';
}

在C语言中我都是用下标或者指针来访问数组元素，而在C++里，有个新奇的东西叫做迭代器iterator，我们可以使用它来访问容器元素。

 string str("hi sysu");
    for (string::iterator it = str.begin(); it != str.end(); it++)
    {
        cout << *it << endl;
    }

我们也可以是使用const_iterator使得访问元素时是能读不能写，这跟常量指针意思差不多。

    string str2("hi sysu");
    for (string::const_iterator it = str2.begin(); it != str2.end(); it++)
    {
        cout << *it << endl;
        *it = 'l'; //这是错误的，不能写
    }

string还有一些很好用的函数，比如找子串

string sq("heoolo sdaa ss");
cout << s.find("aa", 0) << endl; //返回的是子串位置。第二个参数是查找的起始位置，如果找不到，就返回string::npos
if (s.find("aa1", 0) == string::npos)
{
    cout << "找不到该子串！" << endl;
}

vector:

C++ STL中的verctor好比是C语言中的数组，但是vector又具有数组没有的一些高级功能。与数组相比，vector就是一个可以不用再初始化就必须制定大小的边长数组，当然了，它还有许多高级功能。

要想用vector首先得包含头文件vector。

    #include <vector>

怎么初始化？

如果vector的元素类型是int，默认初始化为0；如果vector元素类型为string，则默认初始化为空字符串。

vector<int> v1;
vector<father> v2;
vector<string> v3;
vector<vector<int> >;  //注意空格。这里相当于二维数组int a[n][n];
vector<int> v5 = { 1,2,3,4,5 }; //列表初始化,注意使用的是花括号
vector<string> v6 = { "hi","my","name","is","lee" };
vector<int> v7(5, -1); //初始化为-1,-1,-1,-1,-1。第一个参数是数目，第二个参数是要初始化的值
vector<string> v8(3, "hi");
vector<int> v9(10); //默认初始化为0
vector<int> v10(4); //默认初始化为空字符串

如何向vector添加元素？
请使用push_back加入元素，并且这个元素是被加在数组尾部的

for (int i = 0; i < 20; i++)
{
    v1.push_back(i);
}

vector其他的操作
访问和操作vector中的每个元素
访问和操作vector中的每个元素

for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
    cout << v1[i] << endl;
    v1[i] = 100;
    cout << v1[i] << endl;
}

注意：只能对已存在的元素进行赋值或者修改操作，如果是要加入新元素，务必使用push_back。push_back的作用有两个：告诉编译器为新元素开辟空间、将新元素存入新空间里。

比如下面的代码是错误的，但是编译器不会报错，就像是数组越界。

vector<int> vec; 
vec[0] = 1;  //错误！

当然我们也可以选择使用迭代器来访问元素

vector<string> v6 = { "hi","my","name","is","lee" };
for (vector<string>::iterator iter = v6.begin(); iter != v6.end(); iter++)
{
    cout << *iter << endl;
    //下面两种方法都行
    cout << (*iter).empty() << endl;
    cout << iter->empty() << endl; 
}

上面是正向迭代，如果我们想从后往前迭代该如何操作？
使用反向迭代器

for (vector<string>::reverse_iterator iter = v6.rbegin(); iter != v6.rend(); iter++)
{
    cout << *iter << endl;

}

vector最常用的增删操作
C++中push_back和insert两个有什么区别?

顾名思义push_back把元素插入容器末尾，insert把元素插入任何你指定的位置。
不过push_back速度一般比insert快。如果能用push_back尽量先用push_back。

set(multiset):

       set跟vector差不多，它跟vector的唯一区别就是，set里面的元素是有序的且唯一的，只要你往set里添加元素，它就会自动排序，而且，如果你添加的元素set里面本来就存在，那么这次添加操作就不执行。要想用set先加个头文件set。
       multiset 用法和set一样，只是功能上set的元素是唯一的，而multiset是可以输出重复的元素

list

list就是链表，在C语言中我们想使用链表都是自己去实现的，实现起来倒不难，但是如果有现成的高效的链表可以使用的话，我们就不需要重复造轮子了。STL就提供了list容器给我们。

list是一个双向链表，而单链表对应的容器则是foward_list。

list即双向链表的优点是插入和删除元素都比较快捷，缺点是不能随机访问元素。

初始化方式就大同小异了，跟vector基本一样。要想用list先加个头文件list。
list的相关操作：
(1) 构造函数

list<Elem> c:创建一个空的list

list<Elem> c1(c2):复制另一个同类型元素的list

list<Elem>c(n):创建n个元素的list，每个元素值由默认构造函数确定

list<Elem>c(n,elem):创建n个元素的list，每个元素的值为elem

list<Elem>c(begin,end):由迭代器创建list,迭代区间为[begin,end)

(2) 大小、判断函数

Int size() :返回容器元素个数

bool empty() :判断容器是否为空，若为空则返回true

(3) 增加、删除函数

void push_back(const T& x):list元素尾部增加一个元素x

void push_front(const T& x):list元素首元素钱添加一个元素X

void pop_back():删除容器尾元素，当且仅当容器不为空

void pop_front():删除容器首元素，当且仅当容器不为空

void remove(const T& x):删除容器中所有元素值等于x的元素

void clear():删除容器中的所有元素

iterator insert(iterator it, const T& x ):在迭代器指针it前插入元素x,返回x迭代器指针

void insert(iterator it,size_type n,const T& x):迭代器指针it前插入n个相同元素x

void insert(iterator it,const_iterator first,const_iteratorlast):把[first,last)间的元素插入迭代器指针it前

iterator erase(iterator it):删除迭代器指针it对应的元素

iterator erase(iterator first,iterator last):删除迭代器指针[first,last)间的元素

(4) 遍历函数

iterator begin():返回首元素的迭代器指针

iterator end():返回尾元素之后位置的迭代器指针

reverse_iterator rbegin():返回尾元素的逆向迭代器指针，用于逆向遍历容器

reverse_iterator rend():返回首元素前一个位置的迭代器指针

reference front():返回首元素的引用

reference back():返回尾元素的引用 

(5) 操作函数

void sort():容器内所有元素排序，默认是升序

template<class Pred>void sort(Pred pr):容器内所有元素根据预断定函数pr排序

void swap(list& str):两list容器交换功能

void unique():容器内相邻元素若有重复的，则仅保留一个

void splice(iterator it,list& li):队列合并函数，队列li所有函数插入迭代指针it前，x变成空队列

void splice(iterator it,list& li,iterator first):队列li中移走[first,end)间元素插入迭代指针it前

void splice(iterator it,list& li，iterator first,iterator last):x中移走[first,last)间元素插入迭代器指针it前

void reverse():反转容器中元素顺序

map：

map运用了哈希表地址映射的思想，也就是key-value的思想，来实现的。

首先给出map最好用也最最常用的用法例子，就是用字符串作为key去查询操作对应的value。

要使用map得先加个头文件map。

#include <map>

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

void showmap(map<string, int> v)
{
    for (map<string, int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << it->first << "  " << it->second << endl;  //注意用法，不是用*it来访问了。first表示的是key，second存的是value
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
    map<string, int> m1; //<>里的第一个参数表示key的类型,第二个参数表示value的类型
    m1["Kobe"] = 100;
    m1["James"] = 99;
    m1["Curry"] = 98;

    string s("Jordan");
    m1[s] = 90;

    cout << m1["Kobe"] << endl;
    cout << m1["Jordan"] << endl;
    cout << m1["Durant"] << endl; //不存在这个key，就显示0

    m1.erase("Curry");//通过关键字来删除
    showmap(m1);
    m1.insert(pair<string, int>("Harris", 89)); //也可以通过insert函数来实现增加元素
    showmap(m1);
    m1.clear(); //清空全部


    system("pause");
    return 0;
}

如果想看看某个存不存在某个key，可以用count来判断

if (m1.count("Lee"))
    cout << "Lee is in m1!" << endl;
else
    cout << "Lee do not exist!" << endl;

用迭代器来访问元素

for (map<string, int>::iterator it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
{
    cout << it->first<<"  "<<it->second << endl;  //注意用法，不是用*it来访问了。first表示的是key，second存的是value
}