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1.顺序容器类型
vector 可变大小数组。支持快速随机访问。在尾部之外的位置插入或删除元素可能很慢。
deque 双端队列。支持快速随机访问。在头尾位置插入/删除速度很快。
list 双向链表。只支持双向顺序访问。在list中任何位置进行插入/删除操作速度都很快。
forward_list 单向链表。只支持单向顺序访问。在链表任何位置进行插入/删除操作速度都很快。
array 固定大小数组。支持快速随机访问。不能添加或删除元素。
string 与vector相似的容器,但专门用于保存字符。随机访问快。在尾部插入/删除速度快。
支持快速随机访问意味着数据在内存中连续存储,可使用下标随机访问,可进行快速查找(二分搜索)。
list和forward_list中的数据在内存中采用链式存储,数据之间用指针联系,优势是插入和删除元素快,但只能顺序访问,查找效率受限。
array定义时需用constexpr常量表达式声明大小。
2.以下是一些选择容器的基本原则
⑴.除非你有很好的理由选择其他容器,否则应使用vector
⑵.如果你的程序有很多小的元素,且额外开销很重要,则不要使用list或forward_list
⑶.如果程序要求随机访问元素,应使用vector或deque
⑷.如果程序需要在头尾位置插入或删除元素,应使用list或forward_list
⑸.如果程序需要在头尾位置插入或删除元素,但不会在中间位置进行插入或删除操作,则使用deque
⑹.如果程序只有在读取输入时才需要再容器中间位置插入元素,随后需要随机访问元素,则
--首先,确定是否真的需要再容器中间位置添加元素。当处理输入数据时,通常可以很容易地向vector追加数据,然后再调用标准库的sort函数来重排容器中的元素,从而避免在中间位置添加元素。
--如果必须在中间位置插入元素,考虑在输入阶段使用list,一旦输入完成,将list中的内容拷贝到一个vector中
1.容器操作
类型别名
iterator 此容器类型的迭代器类型
const_iterator 可以读取元素,但不能修改元素的迭代器类型
size_type 无符号整数类型,足够保存此种容器类型最大可能容器的大小
different_type 带符号整数类型,足够保存两个迭代器之间的距离
value_type 元素类型
reference 元素的左值类型;与value_type含义相同,非常量引用
const_reference 元素的const左值类型
构造函数
C c; 默认构造函数,构造空容器
C c1(c2); 构造c2的拷贝c1
C c(b,e); 构造c,将迭代器b和e指定范围内的元素拷贝到c(array不支持)
C c(a,b,c...); 列表初始化c
C c; //默认初始化为空容器
C c (c2); //拷贝构造初始化容器,c和c2必须相同类型
C c (b, e); //迭代器指定范围初始化容器,array不适用
C c {a, b, c, ...}; //初始化列表初始化容器
C c = {a, b, c, ...};//初始化列表初始化容器
C c (n) //初始化为n个元素,每个元素执行值初始化,string不适用
C c (n, t) //初始化为n个值为t的容器
只有顺序容器(不包含array)的构造函数才能接受大小参数。
区别于内置数组,array支持拷贝操作,前提是两者大小和元素类型都相同。
赋值与swap
c1 = c2 将c1中的元素替换为c2中元素
c1 = {a,b,c..} 将c1中的元素替换为列表中的元素
a.swap(b) 交换a和b的元素
swap(a,b) 与a.swap(b) 等价
swap通常比拷贝速度快得多。赋值相关操作会使迭代器和指针失效,但swap操作将容器内容交换并保持迭代器和指针不失效,即指向的元素不变,但已经属于不同的容器。
特殊的,对一个string 掉用swap会导致迭代器和指针失效。
与其它容器不同,swap两个array会真正交换它们的元素。指针和迭代器所绑定的元素保持不变,但元素值已经与另一个array中对应的元素的值进行了交换。
尽量使用非成员函数版的swap,例子:
vector v1(10, 1);
vector v2(5, 2);
auto it_v1 = v1.begin();
auto it_v2 = v2.begin();
for (auto &c : v1) cout << c << " ";
cout << endl << *it_v1 << endl;
for (auto &c : v2) cout << c << " ";
cout << endl << *it_v2 << endl;
swap(v1, v2);
for (auto &c : v1) cout << c << " ";
cout << endl << *it_v1 << endl;
for (auto &c : v2) cout << c << " ";
cout << endl << *it_v2 << endl;
array a1 = {1,1,1,1,1};
array a2 = {2,2,2,2,2};
auto it_a1 = a1.begin();
auto it_a2 = a2.begin();
for (auto &c : a1) cout << c << " ";
cout << endl << *it_a1 << endl;
for (auto &c : a2) cout << c << " ";
cout << endl << *it_a2 << endl;
swap(a1, a2);
for (auto &c : a1) cout << c << " ";
cout << endl << *it_a1 << endl;
for (auto &c : a2) cout << c << " ";
cout << endl << *it_a2 << endl;
大小,注:forward_list支持max_size和empty,但不支持size。其它每个容器都有三个有关大小的操作。
c.size() c中元素的数目
c.max_size() c可保存的的最大元素数目
c.empty() 若c中存储了元素,返回false,否则返回true
添加/删除元素(不适用于array)
注:在不同容器中,这些操作的接口都不同
c.insert(args) 将args中的元素拷贝进c
c.emplace(inits) 使用inits构造c中的一个元素
c.erase(args) 删除args指定的元素
c.clear() 删除c中的所有元素,返回void
添加元素操作 描述 vector list forward_list array deque push_back
emplace_back尾部添加元素 ok ok 不支持 不支持 ok push_front
emplace_front首部添加元素 不支持 ok OK 不支持 ok insert(p, t)
insert(p, n, t)
insert(p, b, e)
insert(p, {...})在指定p位
置插入元素ok ok 有自己
专用版本不支持 ok emplace 插入元素 ok ok 有自己
专用版本不支持 ok
添加元素会改变容器的大小,array不支持这些操作。forward_list有自己专有版本的insert和emplace。forward_list不支持push_back和emplace_back。
v.push_back("sometring");
v.emplace_back(10,'c');
for (auto &c : v) cout<< c << endl;
访问元素
c.front()
c.back()
c[n]
c.at(n)
关系运算符 list不支持< >这些运算
==,!= 返回指向c的首元素和尾元素之后位置的迭代器
<,<=,>,>= 关系运算符(无序关联同期不支持)
获取迭代器:cbegin不管调用对象是什么类型,始终返回const迭代器。
当auto和begin一起使用时,根据调用对象的类型返回迭代器的类型。
c.begin(),c.end() 返回指向c的首元素和尾元素之后位置的迭代器
c.cbegin(),c.cend() 返回const_iterator
反向容器的额外成员
reverse_iterator 按逆序寻址元素的迭代器
const_reverse_iterator 不能修改元素的逆序迭代器
c.rbegin(),c.rend() 返回指向c的尾元素和首元素之前位置的迭代器
c.crbegin(),c.crend() 返回const_reverse_iterator
2.容器定义和初始化
C c 默认构造函数。如果C是一个array,则c中元素按默认方式初始化,否则c为空
C c1(c2) c1初始化为c2的拷贝。c1和c2必须是相同类型。
C c1 = c2
C c{a,b,c...} c初始化为初始化列表中元素的拷贝。列表中元素的类型必须与C的元素类型相容。对于array
C c = {a,b,c..} 类型,雷彪中元素数目必须等于或少于array的大小,任何遗漏的元素都进行值初始化。
C c(b,e) c初始化为迭代器b和e指定范围中的元素的拷贝。范围中
C seq(n) seq包含n个元素,这些元素进行了值初始化;此构造函数是explicit的
C seq(n,t) seq包含n个初始化为值t的元素
当定义一个array时候,除了指定元素类型,还得指定容器大小:array
当一个容器初始化为另一个容器的拷贝时,容器类型和元素类型都必须相同,当传递一个迭代器的参数作为拷贝范围时,不要求相同。
list a;
list b(a);//正确,类型相同。
deque c(a);//错误,类型不同。
vector d(a.begin(),a.end())//正确,类型可以不相同。
3.容器赋值运算
c1 = c2 将c1中的元素替换为c2中元素的拷贝。c1和c2必须具有相同的类型
c = {a,b,c..} 将c1中元素替换为初始化列表中元素的拷贝
swap(c1,c2) 交换c1和c2中的元素。c1和c2必须具有相同的类型。swap通常比从c2向c1拷贝元素快得多
c1.swap(c2)
assign操作不适用于关联容器和array
seq.assign(b,e) 将seq中的元素替换为迭代器b和e所表示的范围中的元素。迭代器b和e不能指向seq中的元素
seq.assign(il) 将seq中的元素替换为初始化列表il中的元素
seq.assign(n,t) 将seq中的元素替换为n个值为t的元素
两个容器相等的充分条件是:包含相同个数的元素(size()),且对位元素的值相等。
1.向顺序容器添加元素的操作
这些操作会改变容器的大小,array不支持这些操作。
forward_list有自己专有版本的insert和emplace;
forward_list不支持push_back和emplace_back。
vector和string不支持push_front和emplace_front。
c.push_back(t) 在c的尾部创建一个值为t或由args创建的元素,返回void
c.emplace_back(args)
c.push_front(t) 在c的头部创建一个值为t或由args创建的元素。返回void
c.emplace_front(args)
c.insert(p,t) 在迭代器p指向的元素之前创建一个值为t或由args创建的元素。返回指向新添加元素的迭
c.emplace(p,args) 代器。
c.insert(p,n,t) 在迭代器p指向的元素之前插入n个值为t的元素。返回指向新添加的第一个元素的迭代器;若n为0,则返回p
c.insert(p,b,e) 将迭代器b和e指定的范围内的元素插入迭代器p指向的元素之前。b和e不能指向c中的元素。返回指向新添加的第一个元素的迭代器;若范围为空,则返回p
c.insert(p,il) il是一个花括号包围的元素值列表。将这些给定值插入到迭代器p指向的元素之前。返回指向新添加的第一个元素的迭代器;若列表为空,则返回p
void display(int i){cout << i << " ";}
int main(){
list lst(10, 42);
for_each(lst.begin(), lst.end(), display);
cout << endl;
lst.resize(15);//添加5个元素,执行值初始化
for_each(lst.begin(), lst.end(), display);
cout << endl;
lst.resize(25, -1);//添加10个-1
for_each(lst.begin(), lst.end(), display);
cout << endl;
lst.resize(5);//将容器尺寸改变为5,删除后20个元素
for_each(lst.begin(), lst.end(), display);
cout << endl;
return 0;
}
2.在顺序容器中访问元素的操作
at和下标操作只适用于string,vector,deque和array
back不适用于forward_list
c.back() 返回c中尾元素的引用。若c为空,函数行为未定义
c.front() 返回c中首元素的引用。若c为空,函数行为未定义
c[n] 返回c中下标为n的元素的引用,n是一个无符号的整数。若n>=c.size(),则函数行为未定义。
c.at(n) 返回下标为n的元素的引用。如果下标越界,则抛出一out_of_range异常。
3.顺序容器的删除操作
这些操作会改变容器大小,所以不适用于array
forward_list有特殊版本的erase
forward_list不支持pop_back
vector和string不支持pop_front
c.pop_back() 删除c中尾元素。若c为空,则函数行为未定义。函数返回void
c.pop_front() 删除c中首元素。若c为空,则函数行为未定义。函数返回void
c.erase(p) 删除迭代器p所指定的元素,返回一个指向被删元素之后元素的迭代器,若p指向尾元素,则返回尾后(off_the_end)迭代器。若p是尾后迭代器,则函数行为未定义。
c.erase(b,e) 删除迭代器b和e所指定范围内的元素。返回一个指向最后一个被删元素之后元素的迭代器,若e本身就是尾后迭代器,则函数也返回尾后迭代器
c.clear() 删除c中所有元素。返回void
4.在forward_list中插入或删除元素的操作
lst.before_begin() 返回指向链表首元素之前不存在的元素的迭代器。此迭代器不能解引用。cbefore_begin()
lst.cbefore_begin() 返回一个const_iterator
lst.insert_after(p,t) 在迭代器p之后的位置插入元素,t是一个对象,n是数量,b和e是表示范围的
lst.insert_after(p,n,t) 一对迭代器(b和e不能指向lst内), il是一个花括号列表。返回一个指向最后一的
lst.insert_after(p,b,e) 个插入元素的迭代器。如果范围为空,则返回p。若p为尾后迭代器,则函数行为
lst.insert_after(p,il) 未定义
emplace_after(p,args) 使用args在p指定的位置之后创建一个元素。返回一个指向这个新元素的迭代器。若p为尾后迭代器,则函数行为未定义。
lst.earse_after(p) 删除p指向的位置之后的元素,或删除从b之后直到(但不包含)e之间的元素。返回一个
lst.earse_after(b,e) 指向被删元素之后元素的迭代器,若不存在这样的元素,则返回尾后迭代器。如果p指向lst的尾元素或者是一个尾后迭代器,则函数行为未定义。
int main(){
//只能在之后插入或删除
forward_list lst;
//向迭代器之后插入元素,返回指向插入最后的元素的迭代器
auto it1 = lst.insert_after(lst.before_begin(), 2, 2);
cout << *it1 << endl;
auto it2 = lst.insert_after(lst.before_begin(), {1, 3, 9});
cout << *it2 << endl;
for (auto& c : lst) cout << c << " ";
cout << endl;
//删除迭代器之后的元素,返回指向删除元素下一位置的迭代器
auto it3 = lst.erase_after(lst.before_begin());
cout << *it3 << endl;
for (auto& c : lst) cout << c << " ";
cout << endl;
return 0;
}
5.顺序容器大小操作
resize不适用于array
c.resize(n) 调整c的大小为n个元素。若n
c.resize(n,t) 调整c的大小为n个元素。任何新添加的元素都初始化为值t。
6.向容器添加元素之后:
⑴.如果容器是vector或string,且存储空间被重新分配,则指向容器的迭代器、指针和引用都会失效。如果存储空间未被重新分配,指向插入位置之前的元素的迭代器、指针和引用仍有效,但指向插入位置之后元素的迭代器、指针和引用将会失效。
⑵.对于deque,插入到除首尾位置之外的任何位置都会导致迭代器、指针和引用失效。如果在首尾位置添加元素,迭代器会失效,但指向存在的元素的引用和指针不会失效。
⑶.对于list和forward_list,指向容器的迭代器(包括尾后迭代器和首前迭代器)、指针和引用仍然有效。
当我们删除一个元素后:
⑴.对于list和forward_list,指向容器其他位置的迭代器(包括尾后迭代器和首前迭代器)、指针和引用仍然有效。
⑵.对于deque,如果在首尾之外的任何位置删除元素,那么指向被删除元素之外其他元素的迭代器、引用或指针也会失效。如果是删除deque的尾元素,则尾后迭代器也会失效,但其他迭代器、引用和指针不受影响;如果是删除首元素,这些也不会受影响。
⑶.对于vector和string,指向被删元素之前元素的迭代器、引用和指针仍然有效。
注:当我们删除元素时,尾后迭代器总是会失效。
当我们在一个循环中,插入或删除deque.string,vector中的元素的时候,不要缓存end()迭代器,因为它一直是更新的。
1.容器大小管理操作
shrink_to_fit只使用于vector、string和deque
capacity和reserve只适用于vector和string
c.shrink_to_fit() 请将capacity()减少为与size()相同大小
c.capacity() 不重新分配内存空间的话,c可以保存多少元素
c.reserve(n) 分配至少能容纳n个元素的内存空间
2.当添加的数超出了vector原本分配的最大容量,vector的实现采用的策略是在每次需要分配新内存空间时将当前容量翻倍。
1.构造string的其他方法
string s(cp,n) s是cp指向的数组中前n个字符的拷贝。此数组至少应该包含n个字符。
string s(s2,pos2) s是string s2从下标pos2开始的字符的拷贝。若pos2>s2.size(),构造函数的行为未定义
string s(s2,pos2,len2) s是string s2从下标pos2开始len2个字符的拷贝。若pos2>s2.size(),构造函数的行为未定义。不管len2的值是多少,构造函数至多拷贝s2.size()-pos2个字符。
2.子字符串操作
s.substr(pos,n) 返回一个string,包含s中从pos开始的n个字符的拷贝。pos的默认值为0。n的默认值为s.size()-pos,即拷贝从pos开始的所有字符。
3.修改string的操作
s.insert(pos,args) 在pos之前插入args指定的字符。pos可以是一个下标或一个迭代器。接受下标的版本返回一个指向s的引用;接受迭代器的版本返回指向第一个插入字符的迭代器。
s.earse(pos,len) 删除从位置pos开始的len个字符。如果len被省略,则删除从pos开始直至s末尾的所有字符。返回一个指向s的引用。
s.assign(args) 将s中的字符替换为args指定的字符。返回一个指向s的引用
s.append(args) 将args追加到s。返回一个指向s的引用
s.replace(range,args) 删除s中范围range内的字符,替换为args指定的字符。range或者是一个下标和一个长度,或者是一对指向s的迭代器。返回一个指向s的引用
4.string类提供了6个不同的搜索函数,每个函数都有4个重载版本。
每个搜索操作都会返回一个string::size_type值,表示匹配发生位置的下标。
如果搜索失败,则返回一个名为string::npos的static成员。
标准库将npos定义成一个const string::size_type类型,并初始化为-1。
string搜索函数返回string::size_type值,该类型时一个unsigned类型,因此我们应该尽量不要使用带符号类型来保存这些返回值
5.string搜索操作
s.find(args) 查找s中args第一次出现的位置//返回一个下标,args不是单个字符,是串。
s.rfind(args) 查找s中args最后一次出现的位置
s.find_first_of(args) 在s中查找args中任何一个字符第一次出现的位置
s.find_last_of(args) 在s中查找args中任何一个字符最后第一次出现的位置
s.find_first_not_of(args) 在s中查找第一个不在args中的字符
s.find_last_not_of(args) 在s中查找最后一个不在args中的字符
6.字符串比较函数
s.compare(args)
args形式
s2 比较s和s2
pos1,n1,s2 将s中从pos1开始的n1个字符与s2比较
pos1,n1,s2,pos2,n2 将s中从pos1开始的n1个字符与s2中从pos2开始的n2个字符进行比较
cp 比较s与cp指向的以空字符结尾的字符数组
pos1,n1,cp 将s中从pos1开始的n1个字符与cp指向的以空字符结尾的字符数组进行比较
pos1,n1,cp,n2 将s中从pos1开始的n1个字符与cp指向的地址开始的n2个字符进行比较
7.string和数值之间的转换
string参数中第一个非空白符必须是符号(+或-)或数字。它可以以0x或0X开头来表示十六进制数。对那些将字符串转换为浮点值的函数,string参数也可以以小数点开头,并可有包含e或E来表示指数部分。对于那些将字符串转换为整型值的函数,根据基数不同,string参数可以包含字母字符,对应大于数字9的数
如果string不能转换为一个数值,这些函数抛出一个invalid_argument异常。如果转换得到的数值无法用任何类型表示,则抛出一个out_of_range异常
to_string(val) 一组重载函数,返回数值val的string表示。val可以是任何算术类型。对每个浮点类型和int或更大的整型,都有相应版本的to_string。与往常一样,小整型会被提升。
stoi(s,p,b) 返回s的起始子串(表示整数内容)的数值,返回值类型分别是int,long,unsigned long,long long,
stol(s,p,b) unsigned long long。b表示转换所用的基数,默认值是10。p是size_t指针,用来保存s中第一个
stoul(s,p,b) 非数值字符下标,p默认为0,即函数不保存下标。
stoll(s,p,b)
stoull(s,p,b)
stof(s,p) 返回s的起始子串(表示浮点数内容)的数值,返回值类型分别是float,double或long double。参数
stod(s,p) p的作用于整数转换函数中一样
stold(s,p)
默认情况下,stack和queue是基于deque实现的,priority_queue是在vector之上实现的。
允许创建一个适配器时,将一个命名的顺序容器作为第二个类型参数,来重载默认容器类型。stack
push_back
pop_back
和back
操作,所以可以用除array和forward_list外任何容器类型构造。
1.所有容器适配器都支持的操作和类型
size_type 一种类型,足以保存当前类型的最大对象的大小
value_type 元素类型
container_type 实现适配器的底层容器类型
A a; 创建一个名为a的空适配器
A a(c); 创建一个名为a的适配器,带有容器c的一个拷贝
关系运算符 每个适配器都支持所有关系运算符:==,!=,<,<=,>,>=,这些运算符返回底层容器的比较结果
a.empty() 若a包含任何元素,返回false,否则返回true
a.size() 返回a中元素数目
swap(a,b) 交换a和b的内容,a和b必须有相同类型,包括底层容器类型也必须相同
a.swap(b)
2.栈的其他操作
s.pop() 删除栈顶元素,但不返回该元素值
s.push(item) 创建一个新元素压入栈顶,该元素通过拷贝或移动item而来,或者由args构造
s.emplace(args)
s.top() 返回栈顶元素,但不将元素弹出栈
3.queue和priority_queue的其他操作
q.pop() 返回queue的首元素或priority_queue的最高优先级元素,但不删除此元素
q.front() 返回首元素,但不删除此元素
q.back() 返回尾元素,但不删除此元素,只适用于queue
q.top() 返回优先级最高的元素,但不删除此元素,只适用于priority_queue
q.push(item) 在queue末尾或priority_queue中器当的位置创建一个元素,其值为item,或者有args构造
q.emplace(args)