建立通用的模板,提高代码复用性
·c++还有一种利用模板的泛型编程
建立函数,其返回值类型和形参类型用虚拟类型代表
template
// 函数模板
template // 声明一个模板,T是通用数据类型
void mySwap(T &a, T &b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void test()
{
int a = 10;
int b = 20;
// 1.自动类型推导
mySwap(a, b);
mySwap(a, b);
// 2.显示指定类型
cout << "a:" << a << endl;
cout << "b:" << b << endl;
}
将类型参数化
·自动类型推导:必须推导出一致的数据类型T
·模板必须确定出T的数据类型才可以使用
// 交换函数模板
template
void myswap(T &a, T &b)
{
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 排序算法
template // 声明一个模板,T是通用数据类型
void mySort(T arr[],int len)
{
for (int i = 0; i < len; i++)
{
int max = i; // 认定最大值的下标
for (int j = i+1; j < len; j++)
{
if (arr[max] < arr[j]) // 认定的最大值比便利出的值小
{
max = j;
}
}
if (max != i)
{
myswap(arr[max], arr[i]);
}
}
}
void test()
{
char chararr[] = "cabdjukadn";
int num = sizeof(chararr) / sizeof(char);
mySort(chararr, num);
for (int i = 0; i < num; i++)
{
cout << chararr[i];
}
cout << endl;
}
·普通函数调用时可以发生隐式类型转换
·函数模板调用时,若利用自动类型推导,不会发生隐式类型转换
·若利用显示指定类型的方式,可以发生隐式类型转换(建议使用)
·若函数模板和普通函数都可以实现,优先调用普通函数
·可通过空模板参数列表来强制调用函数模板
·函数模板可以发生重载
·若函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
提供函数模板后不要提供普通函数,避免产生二义性
模板不是万能的。无法实现自定义数据类型的通用化,需要利用模板重载具体化数据类型
// myCompare 为模板,进行重载
template<> bool myCompare(Person &a,Person &b)
与函数模板大体一致
// 类模板
template
class Person
{
public:
Person(Nametype name, Agetype age)
{
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
Nametype m_name;
Agetype m_age;
};
·类模板中没有自动类型推导的方式
·类模板在模板参数列表中可以有默认参数
·普通成员函数一开始创建
·类模板中成员函数在调用时创建
类模板实例化出的对象,向函数传参的方式:
·指定传入的类型:直接显示对象的数据类型
// 类模板对象做函数参数
template
class Person
{
public:
Person(Nametype name, Agetype age)
{
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
void showPerson()
{
cout << "name:" << this->m_name << endl;
cout << "age:" << this->m_age << endl;
}
Nametype m_name;
Agetype m_age;
};
// 1.指定传入类型
void printPerson1(Person&p)
{
p.showPerson();
}
void test01()
{
Personp("sun", 100);
printPerson1(p);
}
·参数模板化:将对象中的参数变为模板进行传递
// 2.参数模板化
template
void printPerson2(Person&p)
{
p.showPerson();
}
void test02()
{
Personp("zhu", 99);
printPerson2(p);
}
·整个类模板化:将这个对象类型模板化进行传递
// 3.整个类模板化
template
void printPerson3(T &p)
{
p.showPerson();
}
void test03()
{
Personp("sha", 90);
printPerson3(p);
}
·子类继承的父类为类模板时,子类在声明的时候,要指定父类T的类型,否则无法给子类分配内存
// 类模板与继承
template
class Base
{
T m;
};
class son:public Base
{
};
·若需灵活指定父类T类型,子类需变为类模板
// 类模板与继承
template
class Base
{
T m;
};
template
class son:public Base
{
T1 obj;
};
类外实现时,类内只写函数声明
// 类模板成员函数类外实现
template
class Person
{
public:
Person(T1 name, T2 age);
void show();
T1 m_name;
T2 m_age;
};
// 构造函数的类外实现
template
Person::Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
template
// 成员函数类外实现
void Person::show()
{
cout << "姓名:" << this->m_name << "年龄:" << this->m_age << endl;
}
类模板中成员函数创建时机在调用阶段,导致分文件编写时链接不到
void test()
{
PersonP("time", 20);
P.show();
}
类的声明在头文件中,类的实现在源文件中。此时主函数中调用上述代码会报错。
解决方法1:直接包含.cpp源文件
#include
using namespace std;
#include
#include"Person.cpp"
解决方法2:将声明和实现写到同一个文件中,更改后缀名为.hpp
#include"Person.hpp"
全局函数类内实现:在类内声明友元
全局函数类外实现:提前让编译器得知全局函数的存在
// 让编译器提前获取类外函数
template
class Person;
template
void PrintPerson(Personp)
{
cout << "姓名:" << p.m_name << "年龄:" << p.m_age << endl;
}
// 通过全局函数打印信息
template
class Person
{
// 友元函数类外实现
// 添加空模板的参数列表
friend void PrintPerson<>(Personp);
public:
Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
private:
T1 m_name;
T2 m_age;
};
在.hpp文件中编写类模板
#pragma once
#include
using namespace std;
#include
// 通用数组类
template
class myArray
{
public:
// 有参构造 参数 容量
myArray(int capacity)
{
//cout << "有参构造调用" << endl;
// 属性初始化
this->m_Capacity = capacity;
this->m_Size = 0;
this->pAddress = new T[this->m_Capacity]; // 按照容量大小开辟堆区空间
}
// 拷贝构造(防止浅拷贝)
myArray(const myArray& arr)
{
//cout << "拷贝构造调用" << endl;
this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
this->m_Size = arr.m_Size; // 指针不能直接赋值,否则会产生浅拷贝
// 深拷贝
this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];
// 拷贝arr中数据
for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
{
this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
}
}
myArray& operator=(const myArray& arr)
{
//cout << "operator=调用" << endl;
// 先判断堆区是否有数据,若有先释放
if (this->pAddress != NULL)
{
delete[] this->pAddress;
this->pAddress = NULL;
this->m_Capacity = 0;
this->m_Size = 0;
}
// 深拷贝
this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
this->m_Size = arr.m_Size;
this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];
// 拷贝arr中数据
for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
{
this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
}
}
// 尾插法
void pushBack(const T & val)
{
// 判断容量是否等于大小
if (this->m_Capacity == this->m_Size)
{
return;
}
this->pAddress[this->m_Size] = val; // 在数组末尾插入数据
this->m_Size++; // 更新数组大小
}
// 尾删法
void popBack()
{
// 让用户无法访问末尾
if (this->m_Size==0)
{
return;
}
this->m_Size--;
}
// 通过下标访问数组元素
T& operator[](int index) // operator重载运算符[]
{
return this->pAddress[index];
}
// 返回数组容量
int getCapacity()
{
return this->m_Capacity;
}
// 返回数组大小
int getSize()
{
return this->m_Size;
}
// 析构函数
// 释放堆区空间
~myArray()
{
//cout << "析构函数调用" << endl;
if (this->pAddress != NULL)
{
delete[] this->pAddress;
this->pAddress = NULL; // 置空防止野指针
}
}
private:
T * pAddress; // 指针指向堆区开辟的真实数组
int m_Capacity; // 数组容量
int m_Size; // 数组大小
};
其中:构造函数为初始化、拷贝构造防止浅拷贝、operator=重载操作符防止浅拷贝、析构函数清空堆区内容。
源文件
#include
using namespace std;
#include
#include"myArray.hpp"
void printIntArray(myArray&arr)
{
for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++)
{
cout << arr[i] << endl;
}
}
void test()
{
myArrayarr1(5);
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
arr1.pushBack(i);
}
printIntArray(arr1);
cout << "arr1的容量" << arr1.getCapacity() << endl;
cout << "arr1的大小" << arr1.getSize() << endl;
myArrayarr2(arr1);
printIntArray(arr2);
arr2.popBack();
cout << "arr2尾删后的容量" << arr2.getCapacity() << endl;
cout << "arr12尾删后的大小" << arr2.getSize() << endl;
}
int main()
{
test();
system("pause");
return 0;
}
1.概念:STL(standard template library,标准模板库)
2.STL从广义上分为:容器、算法、迭代器
3.容器和算法间通过迭代器连接
1.容器:各类数据结构
2.算法:各类常用算法
3.迭代器:容器与算法间的桥梁
4.仿函数:行为类似函数
5.适配器:修饰容器或仿函数或迭代器接口
6.空间配置器:空间配置与管理
1.容器分为序列式容器(强调值的排序,序列式容器中每个元素均有固定位置)与关联式容器(二叉树结构,各元素间没有严格物理上的顺序关系)
2.算法分为质变算法(运算期间会更改区间元素内容)和非质变算法(运算期间不会更改区间元素内容)
3.迭代器种类
#include
using namespace std;
#include
#include
#include
// vector容器存放内置数据类型
void myPrint(int val)
{
cout << val << endl;
}
void test()
{
// 创建vector容器,可认为是数组
vector v;
// 向容器中插入数据
v.push_back(10);
v.push_back(1200);
v.push_back(120);
// 第一种遍历方式
// 通过迭代器访问容器中的数据
vector::iterator itBegin = v.begin(); // 起始迭代器,指向容器中首个元素
vector::iterator itEnd = v.end(); // 结束迭代器,指向容器中末尾元素的下一个位置
while (itBegin != itEnd)
{
cout << *itBegin << endl;
itBegin++;
}
// 第二种遍历方式
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << *it << endl;
}
// 第三种遍历方式,利用遍历算法
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}
// vector容器存放自定义数据类型
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->name = name;
this->age = age;
}
string name;
int age;
};
void test()
{
// 创建vector容器
vector v;
Person p1("a", 10);
Person p2("b", 20);
Person p3("c", 30);
// 向容器中添加数据
v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
// 通过迭代器访问容器中的数据
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << "姓名:" <<(*it).name<< " 年龄:"<<(*it).age << endl;
// 以下相同
//cout << "姓名:" << it->name<< " 年龄:" << it->age << endl;
}
}
// 存放自定义数据类型的指针
void test01()
{
// 创建vector容器
vector v;
Person p1("a", 10);
Person p2("b", 20);
Person p3("c", 30);
// 向容器中添加数据
v.push_back(&p1);
v.push_back(&p2);
v.push_back(&p3);
// 遍历
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << "姓名:" << (*it)->name << " 年龄:" << (*it)->age << endl;
}
}
// vector容器嵌套
void test()
{
// 创建vector容器
vector> v;
// 创建内层容器
vector v1;
vector v2;
vector v3;
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
v1.push_back(i + 1);
v2.push_back(i + 2);
v3.push_back(i + 3);
}
// 创建外层容器
v.push_back(v1);
v.push_back(v2);
v.push_back(v3);
// 通过迭代器访问容器中的数据
for (vector>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
for (vector::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++)
{
cout << *vit;
}
cout << endl;
}
}
string本质上是个类,是一个char*型的容器。类内提供了多种成员方法
string(); 默认构造
string(const char* s); 使用字符串初始化
string(const string str); 使用一个string对象初始化另一个string对象
string(int n ,char c); 使用n个字符串c初始化
常用前三种方式赋值
// 方法1
string str1;
str1 = "hello";
// 方法2
string str2;
str2 = str1;
// 方法3
string str3;
str3 = 'a';
// 方法4
string str4;
str4.assign("hello");
// 方法5
string str5;
str5.assign("hello", 4);
// 方法6
string str6;
str6.assign(str5);
// 方法7
string str7;
str7.assign(10, '7');
// 方法1
string str1 = "hello";
str1 += "world";
// 方法2
string str2 = "!";
str1 += str2;
// 方法3
string str3 = "hello";
str3.append("world");
// 方法4
string str4 = "hello";
str4.append("hello",4);
// 方法5
string str5 = "hello";
str5.append(str2);
// 方法6
string str6;
str6.append(str5,0,3);
// 查找
// 方法1
string str1 = "hello";
str1.find("l"); // 若存在返回1,否则返回-1
// 方法2
str1.rfind("l"); // rfind从右往左查,find查找顺序相反
// 替换
str1.replace(1,3,"11");
字符串以ASCii大小进行比较,相等返回0,大于返回1,小于返回-1
// 字符串比较
string str1 = "hello";
string str2 = "hello";
if (str1.compare(str2) == 0)
{
cout << "相等" << endl;
}
// 字符串存取
string str = "hello world";
// 方法1:通过[]访问单个字符
for (int i = 0; i < str.size(); i++)
{
cout << str[i] << endl;
}
// 方法2通过at方式
for (int i = 0; i < str.size(); i++)
{
cout << str.at(i) << endl;
}
// 字符串插入与删除
string str = "hello world";
str.insert(1, "11"); // 插入
str.erase(1, 2); // 删除
// 字符串子串获取
string str = "hello world";
string subStr = str.substr(1, 3);
vector与数组类似,称为单端数组;不同于数组是静态空间,vector可以动态扩展(寻找更大的内存空间,将源数据拷贝至新空间,并释放原空间)
vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器
创建vector容器
vector v1; // 无参构造
vector v2(v1.begin(), v1.end()); // 通过区间方式进行构造
vector v3(10, 100); // n个elem方式构造
vector v4(v3); // 拷贝构造
// 无参构造
vector v1;
// operator=
vector v2;
v2 = v1;
// assign
vector v3;
v3.assign(v1.begin(), v1.end());
// n个elem赋值
vector v4;
v4.assign(10, 100);
swap可以收缩空间
vector v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}
cout << v.capacity() << endl;
cout << v.size() << endl;
vector(v).swap(v);
cout << v.capacity() << endl;
cout << v.size() << endl;
减少vector在动态扩展容量时的扩展次数
双端数组,可以对头端进行插入删除操作
需包含算法头文件
对于支持随机访问的迭代器的容器(vector),都可利用sort算法直接对其排序。
// 选手类
class Person
{
public:
Person(string name, int score)
{
this->m_name = name;
this->m_score = score;
};
string m_name;
int m_score;
};
// 创建选手
void creatPerson(vector &v)
{
string nameSeed = "ABCDE";
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
string name = "选手";
name += nameSeed[i];
int score = 0;
Person p(name, score);
// 将创建的person对象,放入到容器中
v.push_back(p);
}
}
// 打分函数
void setScore(vector &v)
{
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
deque d;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
int score = rand() % 41 + 60;
d.push_back(score);
}
// 排序
sort(d.begin(), d.end());
// 去除最高与最低分
d.pop_back();
d.pop_front();
// 取平均分
int sum = 0;
for (deque::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
{
sum += *dit;
}
int avg = sum / d.size();
// 赋值给选手
it->m_score = avg;
}
}
// 显示得分
void showScore(vector &v)
{
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << "姓名:" << it->m_name << " 平均分:"<< it->m_score << endl;
}
}
stack是一种先进后出的数据结构,只有一个出口。栈不允许有遍历行为
queue是一种先进先出的数据接口,只有队头和队尾才可被访问,不可遍历。
·将数据进行链式存储
·链表是一种物理存储单元上非连续的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的。
·链表由一系列结点组成,结点一个是存储数据元素的数据域,另一个是村查下一个结点地址都指针域
·STL中的链表是一个双向循环链表
·可以对任意位置进行快速插入或删除元素,但遍历速度没有数组快,且占用空间比数组大
链表中的迭代器只支持前移和后移,属于双向迭代器;
list不能用[]与at方式访问元素,迭代器不支持随机访问
// 类定义
class Person
{
public:
Person(string name,int age,int height)
{
this->m_name = name;
this->m_age = age;
this->m_height = height;
}
string m_name;
int m_age;
int m_height;
};
// 排序规则
bool comparePerson(Person &p1, Person &p2)
{
if (p1.m_age == p2.m_age)
{
return p1.m_height > p2.m_height;
}
return p1.m_age < p2.m_age;
}
void test()
{
list L;
// 准备数据
Person p1("刘备", 35, 175);
Person p2("曹操", 45, 180);
Person p3("孙权", 40, 170);
Person p4("张飞", 25, 190);
Person p5("关羽", 35, 160);
Person p6("赵云", 35, 200);
// 插入数据
L.push_back(p1);
L.push_back(p2);
L.push_back(p3);
L.push_back(p4);
L.push_back(p5);
L.push_back(p6);
for (list::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
{
cout << "姓名:" << (*it).m_name << " 年龄:" << (*it).m_age << " 身高:" << (*it).m_height<< endl;
}
// 排序
cout << "排序后:" << endl;
L.sort(comparePerson);
for (list::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
{
cout << "姓名:" << (*it).m_name << " 年龄:" << (*it).m_age << " 身高:" << (*it).m_height << endl;
}
}
·所有元素在插入时被自动排序
·属于关联式容器,底层结构用二叉树实现
·不允许有重复元素
成对出现的数据,利用对组可以返回两个数据
// 对组的创建
pairp1("tom", 20);
cout << p1.first << p1.second << endl;
pairp2 = make_pair("jerry", 30);
cout << p2.first << p2.second << endl;
可以利用仿函数改变排序规则
·内置数据类型排序
// 仿函数
class mycompare
{
public:
bool operator()(int v1,int v2) // 第一个()代表重载符,第二个()代表函数参数列表
{
return v1 > v2;
}
};
void test()
{
sets1;
s1.insert(10);
s1.insert(20);
s1.insert(40);
s1.insert(30);
for (set::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
·自定义数据类型排序
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_name = name;
this->m_age = age;
}
string m_name;
int m_age;
};
class mycompare
{
public:
bool operator()(const Person &p1, const Person &p2) // 第一个()代表重载符,第二个()代表函数参数列表
{
return p1.m_age > p2.m_age;
}
};
void test()
{
// 自定义数据类型要指定排序规则
sets;
Person p1("tom", 24);
Person p2("jarry", 34);
Person p3("luffy", 25);
Person p4("zoro", 14);
Person p5("sam", 55);
s.insert(p1);
s.insert(p2);
s.insert(p3);
s.insert(p4);
s.insert(p5);
for (set::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
{
cout << it->m_name << " " << it->m_age <
·map中所有元素都是pair
·pair中首个元素为key(键值),起到索引作用,第二个元素为value(实值)
·所有元素都会根据元素的键值自动排序
·map/multimap属于关联式容器,底层结构式二叉树实现
·可以根据key值快速找到value值
·map中不允许有重复key值元素
数据插入时要使用对组
利用仿函数可以改变排序规则
// 创建员工类
class Worker
{
public:
string m_name;
int m_salary;
};
void creatWorker(vector &v)
{
string workerName = "ABCDEFGHIJ";
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Worker worker;
worker.m_name = workerName[i];
worker.m_salary = rand()%10000 + 10000; // 10000--19999
v.push_back(worker);
}
}
// 员工分组
void setGroup(vector &v, multimap &m)
{
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
// 产生随机部门编号
int deptId = rand() % 3; // 0 1 2
m.insert(make_pair(deptId, *it));
}
}
void showWorker(multimap &m)
{
cout << "0号部门成员:" << endl;
multimap::iterator pos = m.find(0);
int count = m.count(0);
int index = 0;
for (; pos != m.end() && index < count; pos++,index++)
{
cout << "姓名:" << pos->second.m_name << " 工资:" << pos->second.m_salary << endl;
}
cout << "1号部门成员:" << endl;
pos = m.find(1);
count = m.count(1);
index = 0;
for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
{
cout << "姓名:" << pos->second.m_name << " 工资:" << pos->second.m_salary << endl;
}
cout << "2号部门成员:" << endl;
pos = m.find(2);
count = m.count(2);
index = 0;
for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
{
cout << "姓名:" << pos->second.m_name << " 工资:" << pos->second.m_salary << endl;
}
}
本质上是一个类
// 仿函数
// 可以像普通函数一样调用,可以有参数值与返回值
class myAdd
{
public:
int operator()(int v1, int v2)
{
return v1 + v2;
}
};
void test01()
{
myAdd a;
cout << a(10, 10) << endl;
}
// 函数对象可以有自己的状态
class myPrint
{
public:
myPrint()
{
this->count = 0;
}
void operator()(string test)
{
cout << test << endl;
this->count++;
}
int count; // 记录内部状态
};
// 函数对象可以作为参数传递
// 一元谓词
// 仿函数
class GreaterFive
{
public:
bool operator()(int val)
{
return val > 5;
}
};
void test()
{
vector v;
for (int i = 0; i <10 ; i++)
{
v.push_back(i);
}
// 查找是否存在大于5的数字
vector::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
// 二元谓词
// 仿函数
class mycompare
{
public:
bool operator()(int v1,int v2)
{
return v1 > v2;
}
};
void test()
{
vector v;
v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(20);
v.push_back(40);
v.push_back(50);
sort(v.begin(), v.end(), mycompare());
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << *it << endl;
}
}
需要添加头文件functional
实现四则运算
// 一元仿函数
negate n;
cout << n(50) << endl;
// 二元仿函数
plus p;
cout << p(10, 20) << endl;
·算法头文件:algorithm、functional、numeric
搬运容器到另一个容器中,搬运前需要给目标容器开辟空间
按值查找元素
若查找自定义数据类型,需在类中重载==运算符
按条件查找元素
查找相邻重复元素
查找指定元素是否存在
统计元素个数
按条件统计元素个数
目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值