【C++】黑马C++泛型编程和STL技术 (2) STL初识

2.STL初识

软件界一直希望建立一种可以重复利用的东西，而C++面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升。
大多数数据结构和算法都没有一套标准，导致被迫从事大量重复工作。
STL就是为数据结构和算法建立了一套标准。

2.1 STL基本概念

STL，Standard Template Library，标准模板库。（包括函数模板和类模板）
STL从广义上分为：容器（container）、算法（algorithm）、迭代器（iterator）
容器和算法之间通过迭代器进行无缝链接。
STL几乎所有代码都采用了类模板或模板函数

2.2 STL六大组件

容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等，用于存放数据
算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等
迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂（桥梁）
仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略 ，比如()的重载
适配器（配接器）：一种用来修饰容器或者仿函数或者迭代器接口的东西
空间配置器：负责空间的配置与管理

2.3 STL中的容器、算法、迭代器

容器：置物之所也 存放数据
STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来，常用的数据结构有：数组、链表、树、栈、队列、集合、映射表等。

容器可以划分为以下两种：
序列式容器：强调值的排序，序列式容器的每个元素均有固定的位置
关联式容器：二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系

算法：问题之解法也
有限的步骤，解决逻辑或数学问题，这一门学科叫做算法（Algorithms）
算法可以分为：
质变算法：运算过程中会更改区间内的元素内容，例如拷贝、替换、删除等等；
非质变算法：运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等

迭代器：容器和算法之间粘合剂（算法通过迭代器才能访问容器中的元素）
提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而无需暴露该容器的内部表示方式
每个容器都有自己专属的迭代器。
迭代器使用非常类似指针，可以先将其理解为指针。
迭代器种类：

种类	功能	支持运算
输入迭代器	对数据的只读访问	只读，支持++、==、！=
输出迭代器	对数据的只写访问	只写，只支持++
前向迭代器	读写操作，并能向前推进迭代器	读写，支持++、==、！=
双向迭代器	读写操作，并能向前和向后操作	读写，支持++、–
随机访问迭代器	读写操作，可以以跳跃的方式访问任意数据，功能最强的迭代器	读写，支持++、–、[n]、-n、<、<=、>、>=

2.4 容器、算法、迭代器初识

STL中最常用的容器为vector，可以理解为数组。那么如何对这个给定的容器进行操作呢？比如插入数据、遍历等等。

2.4.1 vector 存放内置数据类型

容器：vector
算法：for_each
迭代器：vector::iterator
（前面自己实现的MyArray，也是存放各种数据的数组）

#include
using namespace std;
#include
#include	// 标准算法的头文件

void myPrint(int val)
{
	cout << val << endl;
}

// vector 容器存放内置数据类型
void test01()
{
	// 创建一个存放int类型数据 vector容器/数组
	vector<int> v;	// 数据类型是int,名称是 v
	// 向容器中插入数据
	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();
//	// 起始迭代器,指向容器中第一个元素
//	// 在vector作用域下创建一个名称itBegin的迭代器,
//	// 迭代器执行v的第一个元素v.begin()，称之为起始迭代器;
//	vector::iterator itEnd = v.end();
//	// 结束迭代器,指向容器中最后一个元素的下一个位置
//	
//	//遍历方法一
//	while(itBegin!=itEnd)
//	{
//		cout <<  *itBegin << endl;
//		itBegin++;
//	}
	
	// 遍历方法二
//	for(vector::iterator it = v.begin();it!=v.end();it++)
//	{
//		cout <<  *it << endl;
//	}
	
	// 遍历方法三 --- 利用STL提供遍历算法for_each
	for_each(v.begin(),v.end(),myPrint);
	// 回调结束，一开始不调用，在遍历的时候调用
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

for_each算法的具体内容如下：
Apply function to range：
Applies function fn to each of the elements in the range [first,last).
The behavior of this template function is equivalent to:

template<class InputIterator, class Function>
  Function for_each(InputIterator first, InputIterator last, Function fn)
{
  while (first!=last) {
    fn (*first);
    ++first;
  }
  return fn;      // or, since C++11: return move(fn);
}

2.4.2 vector 存放自定义数据类型

在vector中存放自定义数据类型，并打印输出。

#include
using namespace std;
#include
#include

//vector 存放自定义数据类型
class Person
{
public:
	Person(string name,int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

// 存放自定义数据类型
void test01()
{
	vector<Person> v;
	Person p1("p1",10);
	Person p2("p2",20);
	Person p3("p3",30);
	Person p4("p4",40);
	Person p5("p5",50);
	// 向容器中存放数据
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);
	// 遍历
	for(vector<Person>::iterator it = v.begin();it!=v.end();it++)
	{
		cout << "姓名：" << (*it).m_Name << "年龄：" << (*it).m_Age << endl;
		//cout << "姓名：" << it->m_Name << "年龄：" << it->m_Age << endl;
	}
}
// 存放自定义数据类型的指针
void test02()
{
	vector<Person*> v;
	Person p1("p1",10);
	Person p2("p2",20);
	Person p3("p3",30);
	Person p4("p4",40);
	Person p5("p5",50);
	// 向容器中存放指针数据
	v.push_back(&p1);
	v.push_back(&p2);
	v.push_back(&p3);
	v.push_back(&p4);
	v.push_back(&p5);
	// 遍历
	for(vector<Person*>::iterator it = v.begin();it!=v.end();it++)
	{
		cout << "姓名：" << (*it)->m_Name << "年龄：" << (*it)->m_Age << endl;
	}
}
int main()
{
	test02();
	system("pause");
	return 0;
}

2.4.3 vector 容器嵌套容器

vector容器中嵌套容器，将所有数据遍历输出，这很像一个二维数组。

#include
using namespace std;
#include

void test01()
{
	vector<vector<int>> v;
	// 小容器
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	vector<int> v3;
	vector<int> v4;
	vector<int> v5;
	// 小容器添加数据
	for(int i = 0;i<3;i++)
	{
		v1.push_back(i+1);
		v2.push_back(i+2);
		v3.push_back(i+3);
		v4.push_back(i+4);
		v5.push_back(i+5);
	}
	// 将小容器插入到大容器
	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
	v.push_back(v3);
	v.push_back(v4);
	v.push_back(v5);
	// 通过大容器遍历所有数据
	for(vector<vector<int>>::iterator it =v.begin();it!=v.end();it++)
	{
		// (*it)是一个容器，要对该容器进行遍历
		for(vector<int>::iterator vit = (*it).begin();vit!=(*it).end();vit++)
		{
			cout << *vit << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	cout << endl;
}
int main()
{
	test01();
	system("pause");
	return 0;
}

1. v.push_back(); 中传入的数据是创建的名称为v的容器时，< > 中给定的数据类型。
2. (*it) 的数据类型就是vector>::iterator it 这句中的 < > 中内容。