C++ STL详解（2）

上一篇博客：C++ STL详解（1）

 写在前面：大家好！我是AC-fun,我的昵称来自两个单词Accepted和fun。我是一个热爱ACM的蒟蒻。如果博客中有不足或者的错误的地方欢迎在评论区或者私信我指正，感谢大家的不吝赐教。我的唯一博客更新地址是：https://ac-fun.blog.csdn.net/。非常感谢大家的支持。一起加油，冲鸭！
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刷题时常用的STL

string

 之前写过一篇 string 的简介：C++ String类学习总结 以及一篇有关输入问题的解决： 连着使用cin和getline()只能输入一次的问题 但是不是特别全面，这里再补充说明一下。

size()

 返回字符串中字符的数量

#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	string str = "AC-fun";
	cout << str.size();
	// 输出结果：6
	return 0;
}

clear()

 清空一个字符串

#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	string s = "string";
	cout << s;
	s.clear(); // 清空一个字符串 
	cout << endl;
	cout << "清空后字符串的长度为：" << s.size() << endl;
	cout << "清空后字符串的内容为：" << s;
	return 0;
}

操作符(Operators)

 你可以用 ==, >, <, >=, <=, != 比较字符串，可以用 + 或者 += 操作符连接两个字符串，并且可以用 [] 获取特定的字符。

compare()

 compare() 函数以多种方式比较本字符串和 str，按照 字典序 进行排序。使用 this 代表当前字符串，str 代表与 this 比较的字符串。那么如果 this > str 则 返回值大于零；如果 this = str 那么 返回值等于零；如果 this < str 那么 返回值小于零。此函数也有多种比较方式，下面分别进行介绍。

• 比较自己 (this) 和 str

#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	string str1 = "aaa", str2 = "ab";
	if (str1.compare(str2) > 0) cout << "str1 > str2";
	else if (str1.compare(str2) == 0) cout << "str1 = str2";
	else cout << "str1 < str2";
	
	// 输出结果：str1 < str2 
	return 0;
}

• 比较 自己的子串 和 str
   子串以 index 索引开始(从 0 开始），长度为 length。 形式为：str1.compare(index, length, str2) 表示比较 str1 的子串与 str2 的大小。

#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	string str1 = "abcdef", str2 = "ef";
	int flag = str1.compare(4, 2, str2);
	if (flag) cout << "str1 > str2";
	else if (flag == 0) cout << "str1 = str2";
	else cout << "str1 < str2";
	
	// 输出结果：str1 = str2 
	return 0;
}

• 比较 自己的子串 和 str的子串
   比较形式为：str1.compare(index, length, str2, index2, length2)。其中 index2 和 length2 引用 str，index 和 length 引用str1。 如果不写 index2 则 str2 的子串以索引 0 开始，长度为 length2，str1 的子串以 index 开始，长度为 length。

#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	string str1 = "abcdef", str2 = "abef";
	int flag = str1.compare(4, 2, str2, 2, 2);
	if (flag) cout << "str1 > str2";
	else if (flag == 0) cout << "str1 = str2";
	else cout << "str1 < str2";
	
	// 输出结果：str1 = str2 
	return 0;
}

substr()

 substr()返回本字符串的一个子串，从index开始，长num个字符。形式为：str.substr(index, length)。如果不写参数 length 或者参数 length 超过了 str 的长度，那么就将从 index 开始之后的所有字符输出。

#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	string str = "AC-fun";
	cout << str.substr(3, 3);
	
	// 输出结果：fun
	return 0;
}

c_str()

 c_str() 函数返回一个指向正规 C 字符串的指针，即返回存储字符串的字符数组的起始地址。利用这个函数可以使用 printf() 函数来输出 string 字符串。

#include
#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	string str = "AC-fun";
	printf("%s", str.c_str());
	
	// 输出结果：AC-fun
	return 0;
}

find()

 在字符串中查找字符串。此函数有三种重载方式。下面分别进行介绍。

• str1.find(string str2, int index)
   返回 str2 在字符串 str1 中第一次出现的位置（从index开始查找）如果不写 index 参数，则直接从 str1 的开头开始查找。如果找到了返回 **str2 ** 第一次出现的位置（下标从 0 开始）；如果没找到则返回 string::npos。对于 string::npos C++ 的官方文档对它的解释为：

 static const size_t npos = -1; npos是一个静态成员常量值，对于 size_t 类型的元素，该常量的最大值可能。该值在字符串成员函数中用作len（或sublen）参数的值时，表示“直到字符串结尾”。 作为返回值，通常用于表示没有匹配项。 该常量定义为值 -1，这是因为 size_t 是无符号整数类型，因此它是此类型可能的最大可表示值。

 因此，在判断字符串有没有时，可以直接判断是否等于 string::npos，也可以判断是否等于 -1。

#include
#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	string str1 = "AC-fun", str2 = "fun", str3 = "good";
	if (str1.find(str2, 0) != -1) cout << "Yes" << endl;
	if (str1.find(str3, 0) == string::npos) cout << "No";
	// 输出结果：Yes
	//			 No
	return 0;
}

• str1.find(char ch, int index)
   返回字符 ch 在字符串中第一次出现的位置（从 index 开始查找）。如果没找到就返回 string::npos。

#include
#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	string str1 = "AC-fun";
	if (str1.find('-', 0) != -1) puts("Yes");
	else puts("No");
	// 输出结果：Yes
	return 0;
}

关于string的更多用法

 string还有很多函数，但是一般常用的函数就是以上提到的，想要学习更多用法请看：C++ API string

priority_queue

 priority_queue 优先队列总能 保证优先级最高的元素位于队头，最重要的原因是其底层采用 堆 数据结构存储结构。STL 的优先队列默认是 大根堆，即最大的元素总是位于队头。其操作方式与队列 queue 基本相同。优先队列的头文件也是 #include。时间复杂度为：O(n$logn$)。

push()

 插入元素，并对底层容器排序。

#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	priority_queue<int> heap;
	heap.push(1);
	heap.push(2);
	heap.push(3);
	
	// 使用 top() 访问堆顶元素
	cout << heap.top();
	// 输出结果：3 
	return 0;
}

top()

 访问堆顶元素。演示代码同 push()。

empty()

 检查底层的容器是否为空。若底层容器为空则为 true ，否则为 false 。

size()

 返回底层容器中的元素个数，即 heap.size()。

#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	priority_queue<int> heap;
	heap.push(1);
	heap.push(2);
	heap.push(3);
	cout << heap.size(); 
	// 输出结果：3 
	return 0;
}

pop()

 弹出堆顶元素。

#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	priority_queue<int> heap;
	heap.push(1);
	heap.push(2);
	heap.push(3);
	cout << "当前堆顶元素为:" << heap.top() << endl; 
	// 弹出堆顶元素 
	heap.pop();
	cout << "当前堆顶元素为:" << heap.top();
	return 0;
}

如何定义小根堆

 第一种方式是可以直接插入 -x，那么就可以直接利用大根堆创建了小根堆，输出的时候输出 -x 即可。
 第二种方式是使用 priority_queue 提供的方法。

#include
#include
#include

using namespace std;

int main() {
     
	// 定义一个小根堆 
	priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > heap; 
	heap.push(1);
	heap.push(2);
	heap.push(3);
	cout << "当前堆顶元素为:" << heap.top() << endl; 
	return 0;
}

堆排序

 堆是一棵 完全二叉树 ，可以使用数组模拟堆的实现。可以使用一维数组 h[] 来进行存储，对于根节点 x ，它的左儿子的下标为 x $\ast$ 2，右儿子的下标为 x $\ast$ 2 + 1。

 构建一个小跟堆其中最关键的一个函数就是 down() 函数。只要当前的根节点不是最小的元素那么就将其向下移动。直到当前的根节点是最小的元素。代码及主要思路如下：

void down(int u) {
     
    int t = u;
    //  找出根、左、右三个点做小的那个点
    if (2 * u <= cnt && h[2 * u] < h[t]) t = 2 * u; 
    // 首先判断一下当前的根节点有没有左孩子，如果有判断一下根节点和左孩子的大小
    if (2 * u + 1 <= cnt && h[2 * u + 1] < h[t]) t = 2 * u + 1;
    // 然后再判断一下当前根节点有没有右孩子，如果有判断一下上一步比较出来的做小值和当前右孩子的值的大小
    if (u != t) {
     
        swap(h[u], h[t]);
        // 此时原来的元素 h[u] 就被换到了下标为 t 的数组中，所以继续 down(t)
        down(t);
    }
}

 那么如何弹出栈顶元素呢？只要将第一个元素与最后一个元素交换，然后将指向堆中最后一个指针向前移动一个，再 down(1) 即可。这样就可以在删除时一直保证堆顶元素时最小的元素。

完整代码：

#include
#include
#include

using namespace std;

const int N = 100010;
int n, m;
int h[N], cnt;  // 最好不要使用 size 作为变量，因为有的头文件里会有size函数，容易冲突

void down(int u) {
     
    int t = u;
    //  找出根、左、右三个点做小的那个点
    if (2 * u <= cnt && h[2 * u] < h[t]) t = 2 * u; 
    // 首先判断一下当前的根节点有没有左孩子，如果有判断一下根节点和左孩子的大小
    if (2 * u + 1 <= cnt && h[2 * u + 1] < h[t]) t = 2 * u + 1;
    // 然后再判断一下当前根节点有没有右孩子，如果有判断一下上一步比较出来的做小值和当前右孩子的值的大小
    if (u != t) {
     
        swap(h[u], h[t]);
        // 此时原来的元素 h[u] 就被换到了下标为 t 的数组中，所以继续 down(t)
        down(t);
    }
}

int main() {
     
    scanf("%d%d", &n, &m);
    for (int i = 1; i <= n; i++) scanf("%d", &h[i]);
    cnt = n;
    for (int i = n / 2; i; i--) down(i);
    // 先输入再维护小根堆的时间复杂度为 O(n),而一边输入一边维护的时间复杂度为 Nlog(N)
    while (m--) {
     
        printf("%d ", h[1]);
        h[1] = h[cnt];
        cnt--;
        down(1);
    }
    return 0;
}

---

未完待续，持续更新中……