在数据结构实验中从容开挂—如何使用C++ STL

经过前面5篇文章的介绍，看着需要实现的那般复杂的代码，想必不少同学死的心都有了(来摸摸头~_{，要坚强啊})。那本篇文章就来跟大家介绍一下，如何在数据结构试验中从容开挂吧。

别想歪了，我是要一本正经的介绍 C++ STL。

什么是STL

STL 是 Standard Template Library 的缩写。

我们不妨将《C++标准库——自学教程与参考手册》第二版英文版 书中的开篇翻译过来，让大家对于什么 STL 有一个简单的认识。

C++语言在其被发明后成为了面向对象语言中事实上的标准(a de facto standard)，这也引发了标准化的目标。只有建立标准才能确保程序在进行一次编写后能在不同硬件平台上运行——从PC到大型机。此外，标准库(a standard library)的建立，能够使得程序员在使用通用的组件以及更高层次的抽象封装的同时又不失可移植性，并且不必从头开始进行编码工作。
在C++的第二版中，我们称之为 C++11，我们可以使用功能更强大的 C++ 标准库，该库提供对如下功能及概念的支持：

• 输入/输出 (I/O) 类；
• 字符串类型与正则表达式；
• 多种数据结构，例如动态数组，链接表，二叉树，哈希表；
• 多种算法，例如排序算法；
• 并发与多线程类；
• 国际化支持类；
• 数值类；
• 其他实用工具；

可以看出，在 C++ STL 中提供了众多用于扩展语言自身的各类数据结构、算法及其他特性的类。与 C 标准库 类似，只要我们合理使用 C++ 标准库的中各个类及实用工具，在保证程序健壮性的同时，也可极大的简化我们编写的程序的复杂度。

如何使用STL

在介绍如何使用STL前，我们来看看STL中与数据结构相关的一些类与容器(container)：

• 线性容器：array 、vector、deque、forward_list、list
• 容器适配器(container adaptors)：stack、queue、priority_queue
• 关联容器：set、multiset、map、multimap

vector(向量，不定长数组)、stack(栈)、queue(队列)、priority_queue(优先队列)、set(集合)，map(映射) 这些名字看起来熟悉吗？没错，这些都是 C++ STL 提供的容器；(天啦噜~，为什么不早说?)

最重要的是，这些容器还是模板容器(template container)，也就是说，这些容器存储的元素对象可以支持各种不同类型。例如，我需要表示食堂排队的队伍，我们可以通过下面代码来进行定义：

#include 

class person
{
    string name;
    string sex;
    ...
};

...

int main ()
{
  queue myqueue;

  myqueue.push_back(person("张三", "male"));
  myqueue.push_back(person("李四", "female"));

  ...

  while (!myqueue.empty())
  {
    // do your work here.
  }
  ... 

  return 0;
}

我们定义了一个名为 myqueue 的队列，队列中的元素对象是 person 类实例。我们可以通过 queue 容器提供的入队、出队等操作对该队列进行操作，而这一切仅仅需要我们了解 STL 中每个不同容器的使用接口即可。

怎么样？有没有一种世界顿时美好的感觉？

对于常用的一些容器，C++ STL 均定义了一个与之名字相同的头文件，你只需要在使用时，将其头文件包含进你的源码中即可。例如，如果要使用 queue，你需要在你的原文件中使用#include ；如果要使用 stack 你需要再你的原文件中使用``#include ```将其引入。

那我该如何了解 C++ STL 的使用？以下的资源或书籍是 C++ STL 不错的入门资料：

• www.cplusplus.com 一个非常不错的介绍C++语言及其标准的英文网站；
• 《C++ 标准库——自学教程与参考手册》第2版英文版，人民邮电出版社；这本书比较厚，分为上下两册；
• 《C++ STL 中文版》中国电力出版社；这本书比较旧；

STL是万能的吗？

STL 提供了一些通用的组件、算法及实用工具。但不代表可以用它解决所有问题。

以我们学习的数据结构中的 二叉树、图 等概念和知识点来说，STL 并未提供与之对应的容器类。但我们可以通过对STL中标准的容器类进行组合，构造成更复杂，也符合我们需求的数据结构。例如可以使用 vector > graph 表示 图的邻接表 表示方式；

通过STL 所提供的通用组件，可以构造组合成更为复杂的容器，从而用于表示我们所需的数据结构。而要达到这一步，则需要我们对 STL 以及所解决问题有充分的理解。因此，STL 并不是万能的，它就如同一把倚天剑或屠龙刀一般，能否用得好，取决于使用者的自身武力。如何驾驭 STL 除了需要熟悉 STL 其中各容器、算法的使用接口外，还需要加强自身问题分析、编码能力。

有同学会问，有了 STL，为什么还要求我们自己动手实现STL中已有的结构？

1. 因为我们的课程是数据结构与算法课程；(注意，说此话时，老师做敲黑板动作~~~）

2. 会用工具 与 会制造工具，你觉得哪种方式会对思维提升更有作用？知道如何制造工具，会帮助你更好的理解、使用工具。

3. 思维与技能是需要时间积累才会体现出它们价值。

如何从容开挂

遵循上节文字的原则，在需要制造工具时便制造工具，在需要使用工具时便使用工具。

例如，在 迷宫 问题中，需要使用栈来记录搜索路径，那么此时应该使用工具，而不是去制造工具。在树的层次遍历中也是如此，既然需要使用队列保存遍历的各节点，则直接使用 STL 中的 queue 容器即可。