爱上c++的第十三天：STL标准库
你的c++学习路上明灯
目录
一，STL基本概念
二，STL六大组件
1，容器：
2，算法：
3，迭代器：
4，仿函数
三，详解STL中的容器
一，string容器
1，本质：string是c++风格的字符串，而string本质上是一个类。
2，
3，特点：
4，构造函数
5，赋值操作
6，字符串拼接
7，字符串查找和替换
8，字符串比较
9，字符存取
10，string的插入和删除
11，字串获取
二，vector容器
1，功能：
2，与普通数组的区别：
3，什么叫动态扩展？
4，vector容器存放数据
6，vector互换容器
7，预留空间
8，一个小知识点
9,resize用法
三，deque容器
1，功能：
2，deque与vector的区别：
3，deque内部工作原理：
6，deque排序
7，deque构造函数
四，案例
五，stack容器（栈容器）
六，queue容器（队列容器）
七，list容器（双向循环链表）
2，list的优点：
3，缺点：
5，反转和排序
6.list容器-排序案例
八，set/multiset容器（关联式容器）
1，本质：
2，二者的区别：
3，构造与赋值
4，查找与统计
5,排序规则
九，pair对组的创建
十，map/multimap容器（效率高）
1，简介：
2，本质：
3，优点：
十一，注意
十二，容器嵌套容器
十三，总结
哈哈哈，今天终于可以更新关于c++知识的最后一个部分的知识了，后面的话我应该就会更新一些关于python和机器学习还有数据结构方面的东西了，毕竟写这个东西也是很花时间的，希望大家多多支持，大家的认可，真的能让我大受鼓舞的，也是一直督促我前进的动力。
一，STL基本概念
1，STL（standard template library）标准模板库
2，STL从广义上分为：容器（container），算法（algorithm），迭代器（iterator）
3，STL几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数
4，容器和算法之间凭借迭代器进行连接
二，STL六大组件
接下来我来分别讲一讲容器，算法，迭代器和仿函数
1，容器：
STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构凸显出来。
关联式容器概念介绍_遥远的歌s的博客-CSDN博客_关联式容器
https://blog.csdn.net/qq_44819750/article/details/107785732?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522164709939216780366580403%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=164709939216780366580403&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-1-107785732.pc_search_result_cache&utm_term=%E5%85%B3%E8%81%94%E5%BC%8F%E5%AE%B9%E5%99%A8&spm=1018.2226.3001.4187STL之序列式容器(一)、什么是序列式容器_学无止尽，谨言慎行！-CSDN博客https://blog.csdn.net/y601500359/article/details/105409417?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522164709966416780271970753%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=164709966416780271970753&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-1-105409417.pc_search_result_cache&utm_term=%E5%BA%8F%E5%88%97%E5%BC%8F%E5%AE%B9%E5%99%A8&spm=1018.2226.3001.4187序列式容器这一篇写的是真的不错（那两张图）总结的很好。
2，算法：
有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题
说白了，算法就是解决问题的方法
3，迭代器：
容器和算法之间的粘合剂
实质：提供一种方法，使之能够访问某个容器所含的某些元素，而又无需暴露该容器的内部的表达方式。
每个容器都有自己的专属迭代器。
4，仿函数
在STL中仿函数就是一种方法，改变一些规则的方法，其实我们学的也不多，简单了解即可。
三，详解STL中的容器
在这里，我会着重讲几个容器，其他的容器就会泛泛而谈，因为他们是相似的。
一，string容器
1，本质：string是c++风格的字符串，而string本质上是一个类。
2，
char*是一个指针。
string是一个类，类内部封装了char*，管理这个字符串，是一个char*的容器
3，特点：
string类内部封装了很多成员方法。（所有STL容器都是），string管理char*所分配的内存，不用担心复制越界和取值越界等问题，由类内部进行负责。
4，构造函数
#include
#include
using namespace std;
void test1() {
string s1="hello world";
const char* str = "hello world";
string s2(str);
cout << s2 << endl;
string s3(s2);
cout << s3 << endl;
string s4(8, 'a');
cout << s4 << endl;
}
int main() {
test1();
return 0;
} 5，赋值操作
#include
#include
using namespace std;
void test1() {
string str1;
str1 = "hello world";
string str2;
str2 = str1;
cout << str2 << endl;
//string str3='s';
//str3 = 's';
string str4;
str4.assign(str2);
//删除前五个
string str5;
str5.assign(str1, 5);
string str7;
str7.assign("hello c++", 5);
string str6;
str6.assign(10, 'w');
cout << str5 << endl;
cout << str7 << endl;
}
int main() {
test1();
return 0;
} 6，字符串拼接
#include
using namespace std;
#include
int main() {
string str1 = "我";
str1 += "爱玩游戏";
str1 += ":";
cout << "str1 = " << str1 << endl;
string str2 = "LOL CF";
str1 += str2;
cout << "str1 = " << str1 << endl;
string str3 = "I";
str3.append(" love ");
str3.append(str2, 3);
cout << "str3 = " << str3 << endl;
str3.append(str2);
cout << "str3 = " << str3 << endl;
string str4 = "I love game";
str4.append(str2, 0, 3);
cout << "str4 = " << str4 << endl;
return 0;
} 7，字符串查找和替换
#include
#include
using namespace std;
//字符串查找与替换
//1，查找
void test1() {
string str1 = "abcdefghde";
int pos = str1.find("df");
cout << "pos = " << pos << endl;
if (pos==-1) {
cout << "未找到" << endl;
}
else {
cout << "已找到，pos = " << pos << endl;
}
pos = str1.rfind("de");
cout << "pos = " << pos << endl;
}
//2.替换
void test2() {
string str1 = "abcdefghde";
//虽然只是要替换三个字符，但是后面接的字符串有四个，全部替换上去
str1.replace(1, 3, "1111");
cout << "str1 = " << str1 << endl;
}
int main() {
test1();
test2();
return 0;
} 8，字符串比较
9，字符存取
#include
#include
using namespace std;
void test1() {
string str1 = "hello";
//1.利用【】访问
for (int i = 0; i < str1.size(); i++) {
cout << str1[i] << " ";
}
cout << endl;
//2，利用at访问
for (int i = 0; i < str1.size(); i++) {
cout << str1.at(i) << " ";
}
cout << endl;
}
int main() {
test1();
return 0;
} 10，string的插入和删除
#include
#include
using namespace std;
void test1() {
//1,插入字符串
string str1 = "hello";
str1.insert(1, "111");
cout << "str1 = " << str1 << endl;
//2，删除
str1.erase(1, 3);
cout << "str1 = " << str1 << endl;
}
int main() {
test1();
return 0;
} 11，字串获取
#include
#include
using namespace std;
void test1() {
string str1 = "hello";
string subStr = str1.substr(1, 3);
cout << "subStr = " << subStr << endl;
//实用操作
string email = "[email protected]";
int pos = email.find("@");
cout << "用户名： " << email.substr(0, pos) << endl;
}
int main() {
test1();
return 0;
} string容器是典型的序列式容器，其他的序列式容器的操作大多相同。例如下面要讲的vector容器。
二，vector容器
1，功能：
和数组十分相似，也称为单端数组
2，与普通数组的区别：
数组是静态的，而vector可以动态扩展。
3，什么叫动态扩展？
并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝到新空间，释放原空间。（无法确定后续空间是否已经被使用）
除有与上面所有相同的操作外，还有其他的一些操作
4，vector容器存放数据
1）存放内置数据类型
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
using namespace std;
#include
#include//标准算法头文件
void MyPrint(int val) {
cout << val << endl;
}
void test() {
//创建一个vector数组
vector v;
//写入数据
v.push_back(10);
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(40);
//通过迭代器访问容器中的数据
vector::iterator itBegin = v.begin();
vector::iterator itEnd = v.end();
//第一种遍历方式
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STL中的遍历算法
for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);
}
int main() {
test();
return 0;
} 2）存放自定义数据类型
#include
#include
#include
using namespace std;
class person {
public:
string m_Name;
int m_Age;
person(string name, int age) {
this->m_Age = age;
this->m_Name = name;
}
};
//存放对象
void test1() {
vector v;
person p1("a", 1);
person p2("a", 2);
person p3("a", 3);
person p4("a", 4);
person p5("a", 5);
v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
v.push_back(p5);
for (vector::iterator it = v.begin(); it < v.end(); it++) {
cout << "年龄：" << (*it).m_Age << " 姓名：" << (*it).m_Name << endl;
cout << "年龄：" << it->m_Age << " 姓名：" << it->m_Name << endl;
}
}
//存放指针
void test2() {
vector v2;
person p1("a", 1);
person p2("a", 2);
person p3("a", 3);
person p4("a", 4);
person p5("a", 5);
v2.push_back(&p1);
v2.push_back(&p2);
v2.push_back(&p3);
v2.push_back(&p4);
v2.push_back(&p5);
for (vector::iterator it = v2.begin(); it < v2.end(); it++) {
cout << "年龄：" << (*it)->m_Age << " 姓名：" << (*it)->m_Name << endl;
}
}
int main() {
test1();
test2();
return 0;
} 5，vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器。
6，vector互换容器
#include
#include
using namespace std;
void PrintVector(vector& v) {
for (vector::iterator it = v.begin(); it < v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test1() {
cout << "互换前：" << endl;
vector v1;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
}
PrintVector(v1);
vector v2;
for (int i = 9; i >= 0; i--) {
v2.push_back(i);
}
PrintVector(v2);
//互换容器
cout << "互换后：" << endl;
v1.swap(v2);
PrintVector(v1);
PrintVector(v2);
}
//实用操作，收缩内存
void test2() {
vector v;
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
v.push_back(i);
}
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
//只是重新指定大小，容量不变
v.resize(3);
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
//收缩内存
//当前行结束后，匿名对象的空间就会被释放
vector(v).swap(v);//匿名对象
cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
}
int main() {
test1();
test2();
return 0;
} 7，预留空间
#include
#include
using namespace std;
void test1() {
//reserve预留空间，预留位置不初始化，元素不可访问
vector v1;
int num = 0;
int* p = NULL;
v1.reserve(10000);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
v1.push_back(i);
if (p != &v1[0]) {
p = &v1[0];
num++;
}
}
cout << "num = " << num << endl;
}
int main() {
test1();
return 0;
} 8，一个小知识点
vector的容量大于等于vector的大小。
9,resize用法
c++ vector resize & reserve_jackywgw的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/jackywgw/article/details/6248342
三，deque容器
1，功能：
双端数组，可以对头端进行插入删除操作
2，deque与vector的区别：
1）vector对于头部的插入效率低，数据量越大，效率越低。
2）deque容器对头部的插入速度更快
3）vector容器访问元素时会更快，这和两者内部实现有关
3，deque内部工作原理：
deque内部有个中控器，维护每段缓冲区中的内容，缓冲区内存放数据
中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用deque容器时像一片连续的空间。
4，deque容器的迭代器也是支持随机访问的
5，对于支持随机访问迭代器的容器，都可以利用sort算法排序。
6，deque排序
#include
#include
using namespace std;
#include
void PrintDeque(const dequed) {
for (deque::const_iterator it = d.begin(); it < d.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test1() {
dequed;
d.push_back(10);
d.push_back(50);
d.push_back(9000);
d.push_back(570);
d.push_back(1);
//排序算法，默认为升序
//对于支持随机访问迭代器的容器，都可以利用sort算法直接对其排序
sort(d.begin(), d.end());
PrintDeque(d);
}
int main() {
test1();
return 0;
} 7，deque构造函数
#include
using namespace std;
#include
void PrintDeque(const dequed) {
for (deque::const_iterator it = d.begin(); it < d.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test1() {
dequed1;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
d1.push_back(i);
}
PrintDeque(d1);
dequed2(d1.begin(), d1.end());
PrintDeque(d2);
dequed3(10, 1000);
PrintDeque(d3);
dequed4(d3);
PrintDeque(d4);
}
int main() {
test1();
return 0;
} 四，案例
#include
#include
#include
using namespace std;
#include
#include
#include
//评委打分
class person {
public:
int m_Score;//分数
string m_Name;//姓名
person(string name, int score) {
this->m_Name = name;
this->m_Score = score;
}
};
void CreatePerson(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);
v.push_back(p);
}
}
void SetScore(vector&v) {
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
//存放评委打的分数
dequed;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
int score = rand() % 41 + 60;//60~100分
d.push_back(score);
}
//排序
sort(d.begin(), d.end());
//去除最高和最低分
d.pop_back();
d.pop_front();
int sum = 0;
for (deque::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++) {
sum += *dit;
}
int ave = sum / d.size();
it->m_Score = ave;
}
}
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;
}
}
int main() {
//创造随机数种子
srand((unsigned int)time(NULL));
//1,创造5名选手
vectorv;//存放选手的容器
CreatePerson(v);
//2,给选手打分
SetScore(v);
//3.显示最后得分
showScore(v);
return 0;
} 五，stack容器（栈容器）
概念：一种先进后出的数据结构，它只有一个出口，栈中只有顶端的元素才能够被外界使用。
（因此栈不允许有遍历行为）
六，queue容器（队列容器）
概念：一种先进先出的数据结构，有两个出口；
队尾进数据，队头出数据。
队列中只有队头和队尾能被外界使用，因此队列不能被遍历
七，list容器（双向循环链表）
1，由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list只支持前移和后移，属于双向迭代器。
2，list的优点：
1）采用动态内存分配，不会造成内存的浪费和溢出
2）链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可
3，缺点：
链表灵活，但是空间（指针域）和时间（遍历）额外耗费较大
4.list有一个重要的性质，插入和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector中是不成立的。
5，反转和排序
6.list容器-排序案例
#include
using namespace std;
#include
//排序案例
//将person自定义数据类型进行排序，
//排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照升高进行降序
class person {
public:
person(string name, int age, int height) {
this->m_Age = age;
this->m_Height = height;
this->m_Name = name;
}
string m_Name;
int m_Age;
int m_Height;
};
int 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 test1() {
listL;
person p1("唐僧", 28, 180);
person p2("孙悟空", 567, 159);
person p3("猪八戒", 567, 179);
person p4("沙僧", 567, 167);
L.push_back(p1);
L.push_back(p2);
L.push_back(p3);
L.push_back(p4);
for (list::const_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;
}
cout << "------------------------------" << endl;
L.sort(ComparePerson);
for (list::const_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;
}
}
int main() {
test1();
return 0;
}
***不支持随机访问迭代器的容器，内部都会提供一些对应的算法
八，set/multiset容器（关联式容器）
所有元素都会在插入时自动排序，
1，本质：
底层结构是二叉树
2，二者的区别：
1）set中不允许有重复元素
2）multiset中允许有重复元素
3）set插入数据的同时会返回插入结果，表示插入是否成功。
4）multiset不会检测数据，因此可以重复插入
#include
using namespace std;
#include
void test1() {
sets1;
pair::iterator, bool> it = s1.insert(10);
if (it.second) {
cout << "第一次插入成功" << endl;
}
else {
cout << "第一次插入失败" << endl;
}
it = s1.insert(10);
if (it.second) {
cout << "第二次插入成功" << endl;
}
else {
cout << "第二次插入失败" << endl;
}
}
int main() {
test1();
return 0;
} 3，构造与赋值
插入数据只能用insert函数
#include
#include
using namespace std;
void PrintSet(set&s) {
for (set::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test1() {
sets1;
//只能用insert方式
s1.insert(10);
s1.insert(10);
s1.insert(50);
s1.insert(40);
s1.insert(49);
//set容器的特点，所有元素插入时候自动被排序
//set容器不允许插入重复值
PrintSet(s1);
}
int main() {
test1();
return 0;
} 4，查找与统计
#include
#include
using namespace std;
//查找
void test1() {
sets;
s.insert(10);
s.insert(30);
s.insert(40);
s.insert(60);
s.insert(50);
set::iterator pos = s.find(30);
if (pos != s.end()) {
cout << "找到元素。" << endl;
}
else {
cout << "未找到元素。" << endl;
}
}
//统计元素个数
void test2() {
sets;
s.insert(10);
s.insert(30);
s.insert(40);
s.insert(60);
s.insert(50);
//查找元素的个数
int num = s.count(30);
cout << "num = " << num << endl;
}
int main() {
test1();
test2();
return 0;
} 5,排序规则
利用仿函数可以改变set容器中的排序规则
1)内置数据类型
2）自定义数据类型
#include
#include
using namespace std;
class MyCompare {
public:
bool operator()(int a,int b) {
return a > b;
}
};
void test1() {
sets1;
s1.insert(10);
s1.insert(40);
s1.insert(20);
s1.insert(30);
for (set::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
sets2;
s2.insert(10);
s2.insert(40);
s2.insert(20);
s2.insert(30);
for (set::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
int main() {
test1();
return 0;
} 九，pair对组的创建
#include
#include
using namespace std;
void test1() {
//第一种方式
pairp1("Tom", 20);
cout << "姓名： " << p1.first << "年龄：" << p1.second << endl;
//第二种方式
pairp2("Jerry", 18);
cout << "姓名： " << p2.first << "年龄：" << p2.second << endl;
}
int main() {
test1();
} 十，map/multimap容器（效率高）
map
1，简介：
1）map中所有元素都是pair
2）pair中的第一个元素为key（键值），起到索引作用，第二个元素为value（实值）
3）所有元素都会根据元素的键值自动排序
2，本质：
该容器属于关联式容器，底层结构是二叉树实现
3，优点：
可以根据key值快速找到vlaue（高效的原因）
4，map不允许重复值
multimap允许重复值
十一，注意
1）所有容器的迭代器都可进行的操作
*iter 、 ++iter 、 --iter、 iter1==iter2、 iter1!=iter2
2）vector和deque容器的迭代器可进行的额外操作
iter+n、 iter-n 、 > 、 >= 、 < 、 <=
注：这是因为vector和deque容器实际上是两个数组，只有对数组才能执行额外操作；
十二，容器嵌套容器
#include
#include
#include
using namespace std;
class person {
public:
string m_Name;
int m_Age;
person(string name, int age) {
this->m_Age = age;
this->m_Name = name;
}
};
//存放对象
void test1() {
vector v;
person p1("a", 1);
person p2("a", 2);
person p3("a", 3);
person p4("a", 4);
person p5("a", 5);
v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
v.push_back(p5);
for (vector::iterator it = v.begin(); it < v.end(); it++) {
cout << "年龄：" << (*it).m_Age << " 姓名：" << (*it).m_Name << endl;
cout << "年龄：" << it->m_Age << " 姓名：" << it->m_Name << endl;
}
}
//存放指针
void test2() {
vector v2;
person p1("a", 1);
person p2("a", 2);
person p3("a", 3);
person p4("a", 4);
person p5("a", 5);
v2.push_back(&p1);
v2.push_back(&p2);
v2.push_back(&p3);
v2.push_back(&p4);
v2.push_back(&p5);
for (vector::iterator it = v2.begin(); it < v2.end(); it++) {
cout << "年龄：" << (*it)->m_Age << " 姓名：" << (*it)->m_Name << endl;
}
}
int main() {
test1();
test2();
return 0;
} 十三，总结
1，对于自定义数据类型，必须要指定排序规则，否则编译器不知道如何排序。
2，高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定即可，不是很复杂。