C++与STL入门

今天学的一点C++知识

1.c++版本框架：

c++头文件：

stdio.h ->  cstdio   string ->  cstring   math.h -> cmath  ctype.h  -> cctype

c++ 程序 加  using namespace std;  这句话

这个是什么意思呢？ C++中有一个“名称空间”（namespace）的概念，用来缓解复杂程序的组织问题。例如张三写了一个函数叫my_good_function，李四也写了这样一个函数，两个函数参数类型也一样，但作用和张三不同。如果把他们代码合在一起用，就会出问题，一个解决方案是分别把函数写在各自的名称空间里，然后就可以用 zhang3:my_good_function()和li4:my_good_function()这样的方式进行调用了。

我下面写一段话可能就明白名称空间怎么用了。

这两种代码作用的相同的：

C++中可以使用流简化输入输出操作。标准输入输出流在头文件iostream中定义，存在于名称空间std中。如果是使用了using namespace std 语句，则可直接使用。也就是可以用cin代替std:cin，cout代替std:cout，同样min函数存在于algorithm头文件中，min代替std:min直接使用。

最后还有一个细节：声明数组时，数组大小可以使用const声明的常数。在c++中比较推荐这种用法。

2.引用：

如果在参数名之前加一个“&”符号，就表示这个参数按照传引用（by reference）的方式传递，而不是c语言里的传值（by value）方式传递。这样，在函数内改变参数的值，也会修改到函数的实参。

3.字符串：

C++提供了一个新的string类型，用来替代c语言中的字符数组。用户仍然可以继续用字符数组当字符串用，但是如果希望程序更加简单、自然，string类型往往是更好的选择。例如，c++的cin/cout可以直接读写string类型，却不能读写字符数组；string类型还可以像整数那样“相加”，而在c语言中只能使用strcat函数。

string类在string头文件中，而stringstream在sstream头文件中。首先用getline函数读一行数据，然后用这一行创建一个“字符串流”-----ss。接下来只需想读取cin那样读取ss即可。 虽然string和sstream都很方便，但string很慢，sstream更慢，应谨慎使用。

4.集合set和映射map

集合与映射也是常用的容器。set就是数学上的集合--每个元素最多只出现一次。set中的元素也是从小到大排好序了。当然跟sort一样，自定义类型也可以构造set，但同样必须定义“小于”运算符。

map就是键（key）到值（value）的映射。因为重载了[]运算符，map像是数组的“高级版”。例如可以用一个map month_name来表示“月份名字到月份编号”的映射，然后用month_name["July"] = 7这样的方式来赋值。

set 和 map 分别是集合与映射。二者都支持insert、find、count和remove操作，并且可以按照从小到大的顺序循环遍历其中的元素。map还提供了“[]”运算符，使得map可以像数组一样使用。事实上，map也称为“关联数组”。

5.随机数的使用

为了随机生成整数，先来看看随机数发生器。核心函数是cstdlib中的rand(),它生成一个闭区间[0，RAND_MAX]内的均匀随机整数（均匀的含义是：该区间内每个整数被随机获取的概率是相同的），其中RAND_MAX至少为32767（2^15-1）。

如何产生[0,n]之间的整数呢？很多人喜欢用rand()%n产生区间[0，n-1]内的一个随机整数，姑且不论这样产生的整数是否仍然分布均匀，只要n大于RAND_MAX,此法就不能得到期望的结果。在使用此法时应当小心。另一个方法是执行rand()之后先除以RAND_MAX，得到[0,1]之间的随机实数，扩大n倍后四舍五入，得到[0，n]之间的均匀整数。这样在n很大时“精度”不好（好比把小图放大后会看到“锯齿”），但对于普通的应用，这样做已经可以满足要求了。

随机数的使用方法：

需要随机数的程序在最开始时一般会执行一次srand(time(NULL)),目的是初始化“随机数种子”。简单地说，种子是伪随机数计算的依据。种子相同，计算出来的“随机数”序列总是相同。如果不调用srand而直接使用rand(),相当于调用过一次srand(1)，因此程序每次执行时，将得到同一套随机数。（如果需要程序每次执行时使用一个不同的种子，可以用ctime中的time(NULL)为参数调用srand。一般来说，只在程序执行的开头调用一次srand）。

下面是一个随机程序：

注意srand函数是在主程序开始时调用，而不是每次测试时调用。参数是vector的引用。为什么不把这个v作为返回值，而要写到参数呢？答案是：避免不必要的值被复制。

如果这样写：

实际上函数内的局部变量v中的元素需要逐个复制给调用者。而用传引用的方式调用就避免了这些复制的过程，节省了时间和空间。

6.assert的用法

写完随机数发生器之后，我们可以测试库函数中的sort函数是否正确，程序如下：

新内容是上面的assert宏，其用法是“assert(表达式)”，作用是：当表达式为真时无变化，但当表达式为假时强行终止程序，并且给出错误提示。当然，上述程序也可写成“if(v[i]>v[i+1]) {printf("Error: v[i]>v[i+1]"); abort();}”,但assert更简洁，而且可以知道是由代码中的哪一行引起的，所以测试时常常使用它。

下面是测试的代码：我测了100个随机数，发现没有问题，哈哈，我也不知道sort函数到底有没有问题，这里也只是将随机数跟assert结合用一下。