STL常用数据结构笔记

1.vector用法

vector是C++标准模板库中的部分内容，它是一个多功能的，能够操作多种数据结构和算法的模板类和函数库。vector之所以被认为是一个容器，是因为它能够像容器一样存放各种类型的对象，简单地说，vector是一个能够存放任意类型的动态数组，能够增加和压缩数据。

为了可以使用vector，必须在你的头文件中包含下面的代码：

#include

vector属于std命名域的，因此需要通过命名限定

vector容器接口

c.assign(beg,end) 将[beg; end)区间中的数据赋值给c。

 c.at(idx) 传回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range。

 c.back() 传回最后一个数据，不检查这个数据是否存在。

 c.begin() 传回迭代器中的一个数据。

 c.clear() 移除容器中所有数据。

 c.empty() 判断容器是否为空。

 c.end() 指向迭代器中的最后一个数据地址。

 c.erase(pos) 删除pos位置的数据，传回下一个数据的位置。

c.erase(beg,end) 删除[beg,end)区间的数据，传回下一个数据的位置。

 c.front() 传回地一个数据。 get_allocator 使用构造函数返回一个拷贝。 c.insert(pos,elem) 在pos位置插入一个elem拷贝，传回新数据位置。

c.insert(pos,n,elem) 在pos位置插入n个elem数据。无返回值。

c.insert(pos,beg,end) 在pos位置插入在[beg,end)区间的数据。无返回值。

c.pop_back() 删除最后一个数据。

 c.push_back(elem) 在尾部加入一个数据

。 c.rbegin() 传回一个逆向队列的第一个数据。

 c.rend() 传回一个逆向队列的最后一个数据的下一个位置。

 c.resize(num) 重新指定队列的长度。

 reserve(c.begin(),c.end) 可以翻转vector中的元素 

c.size() 返回容器中实际数据的个数

。 c1.swap(c2)   swap(c1,c2) 将c1和c2元素互换

2.string用法

string是一个字符串类，string查找替换、分割字符串、比较、截取、类型转换、排序等功能都提供了强大的处理函数，可以代替字符数组来使用。

string 提供了很多构造函数，可以以多种方式来初始化string字符串

例如：string s ="aaa"

string s=("sdf")

string s=(str,4)

string s=(str,3,6)

string重载了 =  +   +=  等多种运算符，让字符串组合拼接更简单

可以直接+拼接字符串，可以直接==判断字符串是否相同

string可以按数组方式，以下标来访问。还可以用at()函数访问指定的字符

可以使用 STL 的接口

可以把 string 理解为一个特殊的容器，容器中装的是字符

可以使用push_back()此类函数

还有

比较操作 ==  !=  >  >=  <  <=  compare 等

string的比较操作，按字符在字典中的顺序进行逐一比较。在字典前面的字符小于后面的字符。 

查找 find  rfind   

string中除了find、rfind，还有find_first_of等函数也提供了强大的查找功能

与 char[ ] 的相互转换

copy()，返回指针，赋值给char[ ]数组名

c_str() ，返回 const 类型的指针

data() ，将内容以字符数组的形式返回

还有substr（） 来分割字符串

3.map的使用

Map是STL的一个关联容器，它提供一对一（其中第一个可以称为关键字，每个关键字只能在map中出现一次，第二个可能称为该关键字的值）的数据 处理能力，由于这个特性，它完成有可能在我们处理一对一数据的时候，在编程上提供快速通道。这里说下map内部数据的组织，map内部自建一颗红黑树(一 种非严格意义上的平衡二叉树)，这颗树具有对数据自动排序的功能，所以在map内部所有的数据都是有序的，后边我们会见识到有序的好处。

map是一类关联式容器。它的特点是增加和删除节点对迭代器的影响很小，除了那个操作节点，对其他的节点都没有什么影响。

对于迭代器来说，可以修改实值，而不能修改key。使用map得包含map类所在的头文件
例如std:map personnel;
这样就定义了一个用int作为索引,并拥有相关联的指向string的指针.
这样就定义了一个用int作为索引,并拥有相关联的指向string的指针.
#include

在构造map容器后，我们就可以往里面插入数据了。这里讲三种插入数据的方法：

第一种：用insert函数插入数据

例如：map.insert(value_type(3,sfsafsf))

map.insert(pair(3,sfadfs))

map[1]="faffs"

以上用法，虽然都可以实现数据的插入，但是它们是有区别的，，用insert函数插入数据，在数据的 插入上涉及到集合的唯一性这个概念，即当map中有这个关键字时，insert操作是插入数据不了的，但是用数组方式就不同了，它可以覆盖以前该关键字对 应的值

用find函数来定位数据出现位置，它返回的一个迭代器，当数据出现时，它返回数据所在位置的迭代器，如果map中没有要查找的数据，它返回的迭代器等于end函数返回的迭代器。
查找map中是否包含某个关键字条目用find()方法，传入的参数是要查找的key，在这里需要提到的是begin()和end()两个成员，

分别代表map对象中第一个条目和最后一个条目，这两个数据的类型是iterator.

    map中的swap用法

map中的swap不是一个容器中的元素交换，而是两个容器所有元素的交换

 map中的sort问题
map中的元素是自动按Key升序排序，所以不能对map用sort函数；

这里要讲的是一点比较高深的用法了,排序问题，STL中默认是采用小于号来排序的，以上代码在排序上是不存在任何问题的，因为上面的关键字是int 型，它本身支持小于号运算，在一些特殊情况，比如关键字是一个结构体，涉及到排序就会出现问题，因为它没有小于号操作，insert等函数在编译的时候过 不去，下面给出两个方法解决这个问题。

 map的基本操作函数：
     C++ maps是一种关联式容器，包含“关键字/值”对
     begin()         返回指向map头部的迭代器
     clear(）        删除所有元素
     count()         返回指定元素出现的次数
     empty()         如果map为空则返回true
     end()           返回指向map末尾的迭代器
     equal_range()   返回特殊条目的迭代器对
     erase()         删除一个元素
     find()          查找一个元素
     get_allocator() 返回map的配置器
     insert()        插入元素
     key_comp()      返回比较元素key的函数
     lower_bound()   返回键值>=给定元素的第一个位置
     max_size()      返回可以容纳的最大元素个数
     rbegin()        返回一个指向map尾部的逆向迭代器
     rend()          返回一个指向map头部的逆向迭代器
     size()          返回map中元素的个数
     swap()           交换两个map
     upper_bound()    返回键值>给定元素的第一个位置

     value_comp()     返回比较元素value的函数

4.stack用法

堆栈是一个线性表，插入和删除只在表的一端进行。这一端称为栈顶(Stack Top)，另一端则为栈底(Stack Bottom)。堆栈的元素插入称为入栈，元素的删除称为出栈。由于元素的入栈和出栈总在栈顶进行，因此，堆栈是一个后进先出(Last In First Out)表，即 LIFO 表。

用堆栈前，先要利用构造函数进行初始化，创建一个堆栈对象，以进行元素的入栈、出栈等操作。
1.    stack()
    默认构造函数，创建一个空的 stack 对象。
    例如，下面一行代码使用默认的 deque 为底层容器，创建一个空的堆栈对象 s 。
    stack  s;
    
2.    stack(const stack&)
    复制构造函数，用一个 stack 堆栈创建一个新的堆栈。
    例如，下面的代码利用 s1 ，创建一个以双向链表为底层容器的空堆栈对象 s2 。
    // stack >   s1;

    stack >   s2(s1);

c++ stl栈stack的成员函数介绍
操作 比较和分配堆栈
empty() 堆栈为空则返回真
pop() 移除栈顶元素
push() 在栈顶增加元素

size() 返回栈中元素数目

back（）函数这个函数很少见，返回是最后一个元素的索引，比如是第三个元素，它会返回2

top() 返回栈顶元素

5.list用法

1.关于list容器

list是一种序列式容器。list容器完成的功能实际上和数据结构中的双向链表是极其相似的，list中的数据元素是通过链表指针串连成逻辑意义上的线性表，也就是list也具有链表的主要优点，即：在链表的任一位置进行元素的插入、删除操作都是快速的。list的实现大概是这样的：list的每个节点有三个域：前驱元素指针域、数据域和后继元素指针域。前驱元素指针域保存了前驱元素的首地址；数据域则是本节点的数据；后继元素指针域则保存了后继元素的首地址。其实，list和循环链表也有相似的地方，即：头节点的前驱元素指针域保存的是链表中尾元素的首地址，list的尾节点的后继元素指针域则保存了头节点的首地址，这样，list实际上就构成了一个双向循环链表。

list() 声明一个空列表；
list(n) 声明一个有n个元素的列表，每个元素都是由其默认构造函数T()构造出来的
list(n,val) 声明一个由n个元素的列表，每个元素都是由其复制构造函数T(val)得来的
list(n,val) 声明一个和上面一样的列表

list(first,last) 声明一个列表，其元素的初始值来源于由区间所指定的序列中的元素

 begin()和end()：通过调用list容器的成员函数begin()得到一个指向容器起始位置的iterator，可以调用list容器的 end() 函数来得到list末端下一位置，相当于：int a[n]中的第n+1个位置a[n]，实际上是不存在的，不能访问，经常作为循环结束判断结束条件使用。

push_back() 和push_front()：使用list的成员函数push_back和push_front插入一个元素到list中。其中push_back()从list的末端插入，而 push_front()实现的从list的头部插入。

empty()：利用empty() 判断list是否为空。

resize()： 如果调用resize(n)将list的长度改为只容纳n个元素，超出的元素将被删除，如果需要扩展那么调用默认构造函数T()将元素加到list末端。如果调用resize(n,val)，则扩展元素要调用构造函数T(val)函数进行元素构造，其余部分相同。

front()和back()： 通过front()可以获得list容器中的头部元素，通过back()可以获得list容器的最后一个元素。但是有一点要注意，就是list中元素是空的时候，这时候调用front()和back()会发生什么呢？实际上会发生不能正常读取数据的情况，但是这并不报错，那我们编程序时就要注意了，个人觉得在使用之前最好先调用empty()函数判断list是否为空。

merge()：合并两个链表并使之默认升序(也可改)，l1.merge(l2，greater()); 调用结束后l2变为空，l1中元素包含原来l1 和 l2中的元素，并且排好序，升序。其实默认是升序，greater()可以省略，另外greater()是可以变的，也可以不按升序排列。

erase()：删除一个元素或一个区域的元素(两个重载)
l1.erase(l1.begin()); 将l1的第一个元素删除。

l1.erase(l1.begin(),l1.end()); 将l1的从begin()到end()之间的元素删除

 assign()：具体和vector中的操作类似，也是有两种情况，第一种是：l1.assign(n,val)将 l1中元素变为n个T(val）。第二种情况是：l1.assign(l2.begin(),l2.end())将l2中的从l2.begin()到l2.end()之间的数值赋值给l1。

6.set用法

set是STL中一种标准关联容器。它底层使用平衡的搜索树——红黑树实现，插入删除操作时仅仅需要指针操作节点即可完成，不涉及到内存移动和拷贝，所以效率比较高。set，顾名思义是“集合”的意思，在set中元素都是唯一的，而且默认情况下会对元素自动进行升序排列，支持集合的交(set_intersection),差(set_difference) 并(set_union)，对称差(set_symmetric_difference) 等一些集合上的操作，如果需要集合中的元素允许重复那么可以使用multiset

使用时注意包含头文件    std::set and std::multiset associative containers
s.begin()     　返回set容器的第一个元素
s.end() 　　　　 返回set容器的最后一个元素
s.clear()       删除set容器中的所有的元素
s.empty() 　　　 判断set容器是否为空
s.insert()      插入一个元素
s.erase()       删除一个元素

s.size() 　　　　返回当前set容器中的元素个数

7.deque

deque双端队列容器(double-ended queue)与vector非常相似，算法的时间复杂度也是常数阶O(1)，deque内部的数据机制和执行性能与vector不同，一般说来，当考虑到容器元素的内存分配策略和操作的性能时，deque相对vector较为有优势。deque双端队列采用分块的线性结构来存储数据，具有高效的删除首尾元素的函数，由于deque容器是以deque块为单位进行内存的分配，并使用了二级的Map进行管理，因此不容易实现类似于vector的capacity和reverse函数，而且deque容器也不需要这样的获取和调整容器大小的函数。

、deque(size_type n) 创建一个具有n个元素的deque对象，每个deque元素具有它的类型下的默认值。

如：deque d(10);

void push_back(const T&)

void pop_front() 删除deque的第一个元素
void pop_back() 删除deque的最后一个元素
iterator erase(iterator pos) 删除迭代器pos所指的元素
iterator erase(iterator first, iterator last) 删除迭代器区间[first, last)的所有元素

void clear() 调用erase函数，清除所有元素

reverse_iterator rbegin()
revevse_iterator rend()
deque的交换：

void swap(deque&)

8.unordermap用法

   #include//在unordered_map之前加上tr1库名，
     using namespace std::tr1;//与此同时需要加上命名空间
[查找元素是否存在]
    若有unordered_map mp;查找x是否在map中
    方法1:  若存在  mp.find(x)!=mp.end()
    方法2:  若存在  mp.count(x)!=0
[插入数据]
    map.insert(Map::value_type(1,"Raoul"));
[遍历map]
    unordered_map::iterator it;
    (*it).first;        //the key value
    (*it).second   //the mapped value
    for(unordered_map::iterator iter=mp.begin();iter!=mp.end();iter++)
          cout<<"key value is"<first<<" the mapped value is "<< iter->second;
    也可以这样
    for(auto& v : mp)
        print v.first and v.second
[与map的区别]
内部实现机理
map： map内部实现了一个红黑树，该结构具有自动排序的功能，因此map内部的所有元素都是有序的，红黑树的每一个节点都代表着map的一个元素，因此，对于map进行的查找，删除，添加等一系列的操作都相当于是对红黑树进行这样的操作，故红黑树的效率决定了map的效率。

unordered_map: unordered_map内部实现了一个哈希表，因此其元素的排列顺序是杂乱的，无序的

map 
优点： 
有序性，这是map结构最大的优点，其元素的有序性在很多应用中都会简化很多的操作
红黑树，内部实现一个红黑书使得map的很多操作在的时间复杂度下就可以实现，因此效率非常的高
缺点： 
空间占用率高，因为map内部实现了红黑树，虽然提高了运行效率，但是因为每一个节点都需要额外保存父节点，孩子节点以及红/黑性质，使得每一个节点都占用大量的空间
适用处，对于那些有顺序要求的问题，用map会更高效一些
unordered_map 
优点： 
因为内部实现了哈希表，因此其查找速度非常的快
缺点： 
哈希表的建立比较耗费时间

适用处，对于查找问题，unordered_map会更加高效一些，因此遇到查找问题，常会考虑一下用unordered_map

10.unorderset

  C++ 11中对unordered_set描述大体如下：无序集合容器（unordered_set）是一个存储唯一(unique，即无重复）的关联容器（Associative container），容器中的元素无特别的秩序关系，该容器允许基于值的快速元素检索，同时也支持正向迭代。
       在一个unordered_set内部，元素不会按任何顺序排序，而是通过元素值的hash值将元素分组放置到各个槽(Bucker，也可以译为“桶”），这样就能通过元素值快速访问各个对应的元素（均摊耗时为O（1））。

       原型中的Key代表要存储的类型，而hash也就是你的hash函数，equal_to用来判断两个元素是否相等，allocator是内存的分配策略。一般情况下，我们只关心hash和equal_to参数，下面将介绍这两部分。

 hash通过相应的hash函数，将传入的参数转换为一个size_t类型值，然后用该值对当前hashtable的bucket取模算得其对应的hash值。而C++标准库，为我们提供了基本数据类型的hash函数：

整型值：bool、char、unsigned char、wchar_t、char16_t、char32_t、short、int、long、long long、unsigned short、unsigned int、unsigned long、unsigned long long。上述的基本数据类型，其标准库提供的hash函数只是简单将其值转换为一个size_t类型值，具体可以参考标准库functional_hash.h头文件

对于指针类型，标准库只是单一将地址转换为一个size_t值作为hash值，这里特别需要注意的是char *类型的指针，其标准库提供的hash函数只是将指针所指地址转换为一个sieze_t值，如果，你需要用char *所指的内容做hash，那么，你需要自己写hash函数或者调用系统提供的hash。
标准库为string类型对象提供了一个hash函数，即：Murmur hash，。对于float、double、long double标准库也有相应的hash函数，这里，不做过多的解释，相应的可以参看functional_hash.h头文件。

      上述只是介绍了基本数据类型，而在实际应用中，有时，我们需要使用自己写的hash函数，那怎么自定义hash函数？参考标准库基本数据类型的hash函数，我们会发现这些hash函数有个共同的特点：通过定义函数对象，实现相应的hash函数，这也就意味我们可以通过自定义相应的函数对象，来实现自定义hash函数。比如：已知平面上有N，每个点的x轴、y轴范围为[0，100]，现在需要统计有多少个不同点？hash函数设计为：将每个点的x、y值看成是101进制

该参数用于实现比较两个关键字是否相等，至于为什么需要这个参数？这里做点解释，前面我们说过，当不同关键字，通过hash函数，可能会得到相同的关键字值，每当我们在unordered_set里面做数据插入、删除时，由于unordered_set关键字唯一性，所以我们得确保唯一性。标准库定义了基本类型的比较函数，而对于自定义的数据类型，我们需要自定义比较函数。这里有两种方法:重载==操作符和使用函数对象

在vector中，每当我们插入一个新元素时，如果当前的容量（capacity)已不足，需要向系统申请一个更大的空间，然后将原始数据拷贝到新空间中。这种现象在unordered_set中也存在，比如当前的表长为100，而真实存在表中的数据已经大于1000个元素，此时，每个bucker均摊有10个元素，这样就会影响到unordered_set的存取效率，而标准库通过采用某种策略来对当前空间进行扩容，以此来提高存取效率。当然，这里也存在缩容，原理和扩容类似，不过，需要注意的是，每当unordered_set内部进行一次扩容或者缩容，都需要对表中的数据重新计算，也就是说，扩容或者缩容的时间复杂度至少为O（n）。