STL标准模板库（简介）

标准模板库（STL,Standard Template Library）是C++标准库的重要组成部分，包含了诸多在计算机科学领域里所常见的基本数据结构和基本算法，为广大C++程序员提供了一个可扩展的应用框架，高度体现了软件的可复用性。

1.STL简介

STL最初由惠普实验室开发，并于1998年被定义为国际标准，正式成为C++语言的标准库。在STL中采用了泛型编程的方法，泛型编程是通过模板来实现算法源代码，并将其用于不同数据类型的软件重用方法。从根本上说，STL是一些容器、算法和其他一些组件的集合，这些容器有list，vector，set，map等。STL已经是标准化组件，在使用时不需要重新开发，直接使用现有的组件。因此，使用STL编写程序会更加容易和高效。

在C++标准中，STL被组织成下面的13个头文件：<algorithm>、<deque>、<functional>、<iterator>、<vector>、<list>、<map>、<memory>、<numeric>、<queue>、<set>、<stack>和<utility>。通常STL中最重要的是算法和容器，而迭代器将二者统一起来，每个容器都有自己的迭代器，算法通过迭代器来定位和操纵容器中的元素。

C++标准库提供了众多的类和函数，可以完成更多的功能，当我们编写程序时，我们定义的类名和函数名可能和标准库中的某个名称相同。为了避免这种情况所造成的名称冲突，C++标准库中的一切类和函数都放在命名空间std中。

a、新的C++头文件如<iostream>包含的基本功能和对应的旧文件（<iostream.h>）相同，但头文件的内容包含在std命名空间中；
b、具有C库功能的新C++头文件具有如<cstdio>这样的名字，它们提供的内容和相应的C头文件相同，只是内容在std中。

标准STL序列容器：vector、string、deque和list。
标准STL关联容器：set、multiset、map和multimap。

更多的STL知识，可见《EFFECTIVE STL中文版：50条有效使用STL的经验 》，这里简单介绍string、vector、list和map四种。

2.string类型

与其他标准库类型一样，如果用户要使用string类型，必须包含相关头文件：

#include<string>

using std::string;

a、string对象的初始化

string s1;

cin>>s1;

string s2(s1);

string s3("abcdef");

string s4(s3,2);//s4="ab"

string s5(s3.begin(),s3.begin()+2);//s5="ab"

string s6(s3,2,3);//s6="cde"

string s7(5,'x');//s7="xxxxx"

b、string对象的输入输出

string对象的输入输出与基本类型的输入输出类似，可直接使用cout、cin以及<<、>>运算符。

c、string类的基本操作

s1=s2;//赋值

s1.empty();//判断是否为空

s1.size();//字符的个数

s1[n];//位置为n的字符，从0开始计数

s+=s2;s1=s1+s2;//追加字符串

s1.insert(pos,s2);//在下标为pos的元素前插入s2表示的串

s1.insert(pos,cp,len);//在下表pos前插入cp的前n个字符

s1.c_str();//返回s1表示的字符串的首地址，char *

s1.substr(pos,n);//获得从pos开始的连续n个字符

s1.append(s2);//s2追加到s1的后面形成新串

s1.append(cp);//将字符指针cp指向的字符串追加到s1后，形成新串

s1.replace(pos,len,s2);//从pos开始的len个字符替换为s2

s1.find(s2,pos);//从pos处开始查找，返回s2在s1第一次(s2的首字符对应的)出现的位置，否则返回string::npos

s1.rfind(s2,pos);//从pos处开始查找，返回s2在s1最后一次(s2的首字符对应的)出现的位置，否则返回string::npos

s1.find_first_of(s2,pos);//从pos开始查找s2的任意字符，找到后返回第一次出现的位置

s1.find_last_of(s2,pos);//从pos开始查找s2的任意字符，找到后返回最后一次出现的位置

3.vector类型

注意：vector是一个类模板，而非数据类型

a、vector对象的初始化

vector<int> ivec;

vector<int> ivec1(ivec);//定义ivec1，并用ivec初始化

vector<int> ivec2(n,i);//包含n个值为i的元素

vector<int> ivec3(n);//包含n个元素

b、vector类常用的接口

reserve(size_type n);//设置向量长度，使其容纳n个元素，原有元素和size()不变

size_type capacity() const;//返回容量

iterator begin();//返回第一个元素的迭代器

iterator end();//返回最后一个元素的下一个元素的迭代器

reverse_iterator rbegin();//返回reversed vector的第一个元素的迭代器

reverse_iterator rend();//返回 reversed vector的最后一个元素的下一个元素的迭代器



void resize(size_type n, T x=T());//调整向量的大小，并设置每个元素的初值

size_type size();//元素数目

bool empty() const;//判断是否为空

reference at(size_type pos);//返回下标是pos的元素的引用

reference operator[](size_type pos);//返回下标是pos的元素的引用

reference front()//返回第一个元素的引用

reference back();//返回最后一个元素的引用



void push_back(const T &x);//在最后一个元素后添加新元素

void pop_back();//删除最后一个元素



void assign(const_iterator front, const_iterator last);//清空向量，连续插入迭代器front和last之间的所有元素

void assign(size_type n, const T&x=T());//清空元素，连续插入n个元素x



iterator insert(iterator it, const T& x=T());//在it元素前插入x

void insert(iterator it, size_type n, const T& x);//在it元素前插入n个元素x

void insert(iterator it, const_iterator front, const_iterator last);//在it前插入front和last之间的所有元素



iterator erase(iterator it);//删除第it个元素，后续元素前移

iterator erase(iterator front, iterator last);//删除front和last之间的元素

void clear();//将容器清空

void swap(vector x);//与容器x的内容交换

c、迭代器

定义迭代器vector<T>::iterator it;迭代器类似于指针，可以使用*it来访问相应元素，容器的begin()和end()函数都是常用接口，在程序设计时注意灵活使用。

为了减少向量每次都需要申请和释放空间操作，vector容器每次在申请内存时，都会额外申请一块连续的存储区，用于存放新加入的元素，从而不必每次都为新元素重新分配一次容器。vector容器的存储状态如图：

4.map映射

map是STL总常用的一种关联容器，它提供了一对一的数据处理能力，由于这种特性，映射通常可以用来实现字典结构。

a、map构造函数

map<int, char*> mapStudent;//关键字类型为int，键值类型为char*

b、数据的插入有三种方法

用insert函数插入pair数据，pair是<utility>头文件中定义的struct，在STL中凡是“必须传回两个值”的函数，都会用到pair

mapStudent.insert(pair<int, char *>(1,"one"));

用insert插入value_type数据

mapStudent.insert(map<int, char *>::value_type(1,"one"));

使用数组方式插入数据

mapStudent[1] = "one";

如何判断插入成功与否问题

void main()

{

    map<int, char *> mapStudent;

    pair<map<int, char *>::iterator, bool> Insert_Pair;

    Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, char *>(1, "one"));    

    if(Insert_Pair.second == true)

    {cout<<"Success"<<endl;}

    else

    {cout<<"Failure"<<endl;}

}

c、map的大小：mapStudent.size();

遍历：

for(map<int, char *>::iterator iter = mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++)

{cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;}

数据的查找：count计数关键字出现的次数，返回只能是0(没出现)或1(出现)；使用find

map<int, char*>::iterator iter = mapStudent.find(1);

if(iter != mapStudent.end())

{cout<<"Find"<<endl;}

else

{cout<<"No"<<endl;}

数据的清空与判空：clear()和empty()

d、数据的删除，erase有三个重载函数

map<int, char *>::iterator iter;

iter = mapStudent.find(1);

mapStudent.erase(iter);

int n = mapStudent.erase(1);//删除了会返回1，否则返回0

mapStudent.erase(mapStudent.begin(), mapStudent.end());//清空map

5.list链表

list将元素按顺序储存在链表中。 与vector相比，它允许快速的插入和删除，但是随机访问却比较慢。list对象函数

assign() ;//给list赋值 

begin() ;//返回指向第一个元素的迭代器 

end() ;//返回末尾的迭代器 

clear();// 删除所有元素 

empty() ;//如果list是空的则返回true 

erase() ;//删除一个元素 

front() ;//返回第一个元素 

back() ;//返回最后一个元素 

get_allocator() ;//返回list的配置器 

insert() ;//插入一个元素到list中 

max_size() ;//返回list能容纳的最大元素数量 

merge() ;//合并两个list ，一般是组合起两个排好序的表

splice() ;//合并两个list

pop_back();// 删除最后一个元素 

pop_front() ;//删除第一个元素 

push_back() ;//在list的末尾添加一个元素 

push_front() ;//在list的头部添加一个元素 

rbegin() ;//返回指向第一个元素的逆向迭代器 

rend() ;//指向list末尾的逆向迭代器

remove() ;//从list删除元素 

remove_if() ;//按指定条件删除元素 

resize() ;//改变list的大小 

reverse() ;//把list的元素倒转 

size() ;//返回list中的元素个数 

sort();// 给list排序 

swap();// 交换两个list 

unique();// 删除list中重复的元素

STL的各个容器之间的操作有很多近似之处，先介绍到这里。