C++ 学习笔记·八——提高编程（模板与 STL ）
C++提高编程
- 本阶段主要针对 C++ 泛型编程 和 STL 技术做详细讲解，探讨 C++ 更深层的使用
1 模板
1.1 模板的概念
模板就是建立通用的模具，大大提高复用性
例如生活中的模板
一寸照片模板：
PPT模板：
模板的特点：
- 模板 不可以直接使用，它只是一个框架
- 模板的通用 并不是万能的
1.2 函数模板
-
C++ 另一种编程思想称为 泛型编程 ，主要利用的技术就是模板
-
C++ 提供两种模板机制: 函数模板 和 类模板
1.2.1 函数模板语法
函数模板作用：
建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。
语法：
template<typename T>
// 函数声明或定义
解释：
template — 声明创建模板
typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用 class 代替
T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
示例：
// 交换整型函数----- 引用方式
void swapInt(int& a, int& b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 交换浮点型函数
void swapDouble(double& a, double& b) {
double temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 利用模板提供通用的交换函数
template<typename T> // 声明模板，T 表示一个通用数据类型
void mySwap(T& a, T& b) {
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
void test01() {
int a = 10;
int b = 20;
//swapInt(a, b);
//利用模板实现交换
//1、自动类型推导
mySwap(a, b);
//2、显示指定类型
mySwap<int>(a, b);
cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 函数模板利用关键字
template - 使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
- 模板的目的是为了 提高复用性，将类型参数化
1.2.2 函数模板注意事项
注意事项：
-
自动类型推导，必须推导出一致的数据类型
T, 才可以使用 -
模板必须要确定出
T的数据类型，才可以使用
示例：
//利用模板提供通用的交换函数
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b) {
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
// 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
void test01() {
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c';
mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T
//mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型
}
// 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>
void func() {
cout << "func 调用" << endl;
}
void test02() {
//func(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型
func<int>(); //利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 使用模板时必须确定出通用数据类型
T，并且能够推导出一致的类型
1.2.3 函数模板案例
案例描述：
- 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
- 排序规则从大到小，排序算法为选择排序
- 分别利用
char数组 和int数组 进行测试
示例：
//交换的函数模板
template<typename T>
void mySwap(T &a, T&b) {
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
template<class T> // 也可以替换成typename
//利用选择排序，进行对数组从大到小的排序
void mySort(T arr[], int len) {
for (int i = 0; i < len; i++) {
int max = i; //最大数的下标
for (int j = i + 1; j < len; j++) {
if (arr[max] < arr[j]) {
max = j;
}
}
if (max != i) //如果最大数的下标不是i，交换两者
{
mySwap(arr[max], arr[i]);
}
}
}
template<typename T>
void printArray(T arr[], int len) {
for (int i = 0; i < len; i++) {
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
}
void test01() {
//测试char数组
char charArr[] = "bdcfeagh";
int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
mySort(charArr, num);
printArray(charArr, num);
}
void test02() {
//测试int数组
int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 };
int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
mySort(intArr, num);
printArray(intArr, num);
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：模板可以提高代码复用，需要熟练掌握
1.2.4 普通函数与函数模板的区别
普通函数与函数模板区别：
- 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
- 函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
- 如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换
示例：
//普通函数
int myAdd01(int a, int b) {
return a + b;
}
//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b) {
return a + b;
}
//使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
void test01() {
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c';
cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型 'c' 对应 ASCII码 99
//myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换
myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T
1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则
调用规则如下：
- 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
- 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
- 函数模板也可以发生重载
- 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
示例：
//普通函数与函数模板调用规则
void myPrint(int a, int b) {
cout << "调用的普通函数" << endl;
}
template<typename T>
void myPrint(T a, T b) {
cout << "调用的模板" << endl;
}
template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c) {
cout << "调用重载的模板" << endl;
}
void test01()
{
//1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
// 注意 如果告诉编译器 普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到
int a = 10;
int b = 20;
myPrint(a, b); //调用普通函数
//2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
myPrint<>(a, b); //调用函数模板
//3、函数模板也可以发生重载
int c = 30;
myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板
//4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
char c1 = 'a';
char c2 = 'b';
myPrint(c1, c2); //调用函数模板
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性
- 如果告诉编译器，普通函数是有的，只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错
1.2.6 模板的局限性
局限性：
- 模板的通用性并不是万能的
例如：
template<class T>
void f(T a, T b) {
a = b;
}
在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的 a 和 b 是一个数组，就无法实现了
再例如：
template<class T>
void f(T a, T b) {
if(a > b) { ... }
}
在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像 Person 这样的自定义数据类型，也无法正常运行
因此 C++ 为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板
示例：
#include总结：
- 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
- 学习模板并不是为了写模板，而是在 STL 能够运用系统提供的模板
- 显示具体化的原型和定义以
template<>开头，并通过名称来指出类型- 具体化优先于常规模板
1.3 类模板
1.3.1 类模板语法
类模板作用：
- 建立一个通用类，类中的成员 数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。
语法：
template<typename T>
// 类
解释：
template — 声明创建模板
typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用 class 代替
T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
示例：
#include 总结：
- 类模板和函数模板语法相似，在声明模板
template后面加类，此类称为 类模板
1.3.2 类模板与函数模板区别
类模板与函数模板区别主要有两点：
- 类模板没有自动类型推导的使用方式
- 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
示例：
#include 总结：
- 类模板使用只能用显示指定类型方式
- 类模板中的模板参数列表可以有默认参数
1.3.3 类模板中成员函数创建时机
类模板中成员函数和普通类中成员函数 创建时机是有区别的：
- 普通类中的成员函数一开始就可以创建
- 类模板中的成员函数在调用时才创建
示例：
class Person1
{
public:
void showPerson1()
{
cout << "Person1 show" << endl;
}
};
class Person2
{
public:
void showPerson2()
{
cout << "Person2 show" << endl;
}
};
template<class T>
class MyClass
{
public:
T obj;
// 类模板中的成员函数，并不是一开始就创建的，而是在模板调用时再生成
void fun1() { obj.showPerson1(); }
void fun2() { obj.showPerson2(); }
};
void test01()
{
MyClass<Person1> m;
m.fun1();
//m.fun2();//编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建
1.3.4 类模板对象做函数参数
学习目标：
- 类模板实例化出的对象，向函数传参的方式
一共有三种传入方式：
- 指定传入的类型 — 直接显示对象的数据类型
- 参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递
- 整个类模板化 — 将这个对象类型 模板化进行传递
示例：
#include 总结：
- 通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参
- 使用比较广泛是第一种：指定传入的类型
1.3.5 类模板与继承
当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：
- 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中
T的类型 - 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
- 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板
示例：
template<class T>
class Base
{
T m;
};
//class Son:public Base //错误，c++编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承
class Son :public Base<int> //必须指定一个类型
{
};
void test01()
{
Son c;
}
//类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
public:
Son2()
{
cout << typeid(T1).name() << endl;
cout << typeid(T2).name() << endl;
}
};
void test02()
{
Son2<int, char> child1;
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中 T 的数据类型
1.3.6 类模板成员函数类外实现
学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现
示例：
#include 总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表
1.3.7 类模板分文件编写
学习目标：
- 掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式
问题：
- 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到
解决：
- 解决方式1：直接包含.cpp源文件
- 解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制
示例：
person.hpp中代码：
#pragma once
#include 类模板分文件编写.cpp中代码
#include总结：主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp
1.3.8 类模板与友元
学习目标：
- 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现
实现方式 ：
-
全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可
-
全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在
示例：
#include void printPerson2(Person & p);
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> & p)
{
cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}
template<class T1, class T2>
class Person
{
//1、全局函数配合友元 类内实现
friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
{
cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}
//全局函数配合友元 类外实现
friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p);
public:
Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
private:
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};
//1、全局函数在类内实现
void test01()
{
Person <string, int >p("Tom", 20);
printPerson(p);
}
//2、全局函数在类外实现
void test02()
{
Person <string, int >p("Jerry", 30);
printPerson2(p);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别
1.3.9 类模板案例
案例描述: 实现一个通用的数组类，要求如下：
- 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
- 将数组中的数据存储到堆区
- 构造函数中可以传入数组的容量
- 提供对应的拷贝构造函数以及
operator=防止浅拷贝问题 - 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
- 可以通过下标的方式访问数组中的元素
- 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量
需求图解：
示例：
myArray.hpp 中代码
#pragma once
#include 类模板案例—数组类封装.cpp中
#include "myArray.hpp"
#include 总结：
能够利用所学知识点实现通用的数组
2 STL初识
2.1 STL的诞生
-
长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西
-
C++的 面向对象 和 泛型编程 思想，目的就是 复用性的提升
-
大多情况下，数据结构和算法都未能有一套标准,导致被迫从事大量重复工作
-
为了建立数据结构和算法的一套标准,诞生了 STL
2.2 STL基本概念
-
STL(Standard Template Library, 标准模板库)
-
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 进行无缝连接
-
STL 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数
2.3 STL六大组件
STL大体分为六大组件，分别是:容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器
-
容器：各种数据结构，如
vector、list、deque、set、map等，用来存放数据 -
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
-
仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略
-
适配器：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西
-
空间配置器：负责空间的配置与管理
2.4 STL中容器、算法、迭代器
容器： 置物之所也
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：数组, 链表,树, 栈, 队列, 集合, 映射表 等
这些容器分为 序列式容器 和 关联式容器 两种:
序列式容器 : 强调值的排序，序列式容器中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，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms)
算法分为: 质变算法 和 非质变算法。
质变算法：是指运算过程中会更改区间内的元素的内容。例如拷贝，替换，删除等等
非质变算法：是指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
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，而又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于指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针
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，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、<、<=、>、>= |
常用的容器中迭代器种类为双向迭代器，和随机访问迭代器
2.5 容器算法迭代器初识
了解STL中容器、算法、迭代器概念之后，我们利用代码感受STL的魅力
STL中最常用的容器为Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器
2.5.1 vector 存放内置数据类型
容器： vector
算法： for_each
迭代器： vector
起始迭代器和结束迭代器的图示：
示例：
#include ::iterator 拿到 vector 这种容器的迭代器类型
vector<int>::iterator pBegin = v.begin(); // 起始迭代器
vector<int>::iterator pEnd = v.end(); // 结束迭代器
//第一种遍历方式：
while (pBegin != pEnd) {
cout << *pBegin << endl;
pBegin++;
}
//第二种遍历方式：
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << endl;
}
cout << endl;
//第三种遍历方式：
//使用STL提供标准遍历算法 头文件 algorithm
for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
2.5.2 Vector存放自定义数据类型
学习目标：vector 中存放自定义数据类型，并打印输出
示例：
#include 2.5.3 Vector容器嵌套容器
学习目标：容器中嵌套容器，我们将所有数据进行遍历输出
示例：
#include 3 STL- 常用容器
3.1 string 容器
3.1.1 string 基本概念
本质：
string是C++风格的字符串，而string本质上是一个类
string 和 char * 区别：
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*型的容器。
特点：
string 类内部封装了很多成员方法
例如：查找 find，拷贝 copy，删除 delete ， 替换 replace，插入 insert
string 管理 char* 所分配的内存，不用担心复制越界和取值越界等，由类内部进行负责
3.1.2 string 构造函数
构造函数原型：
string();： 默认构造，创建一个空的字符串， 例如:string str;string(const char* s);：有参构造，使用字符串s初始化string(const string& str);：拷贝构造，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c初始化
示例：
#include 总结：string 的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可
3.1.3 string赋值操作
功能描述：
- 给
string字符串进行赋值
赋值的函数原型：
string& operator=(const char* s);：char*类型字符串 赋值给当前的字符串string& operator=(const string &s);： 把字符串s赋给当前的字符串string& operator=(char c);： 字符c赋值给当前的字符串string& assign(const char *s);： 把字符串s赋给当前的字符串string& assign(const char *s, int n);： 把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串string& assign(const string &s);： 把字符串s赋给当前字符串string& assign(int n, char c);： 用n个字符c赋给当前字符串
示例：
//赋值
void test01()
{
string str1;
str1 = "hello world";
cout << "str1 = " << str1 << endl;
string str2;
str2 = str1;
cout << "str2 = " << str2 << endl;
string str3;
str3 = 'a';
cout << "str3 = " << str3 << endl;
string str4;
str4.assign("hello c++");
cout << "str4 = " << str4 << endl;
string str5;
str5.assign("hello c++",5);
cout << "str5 = " << str5 << endl;
string str6;
str6.assign(str5);
cout << "str6 = " << str6 << endl;
string str7;
str7.assign(5, 'x');
cout << "str7 = " << str7 << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
string的赋值方式很多，operator= 这种方式是比较实用的
3.1.4 string字符串拼接
功能描述：
- 实现在字符串末尾拼接字符串
函数原型：
string& operator+=(const char* str);： 重载+=操作符string& operator+=(const char c);： 重载+=操作符string& operator+=(const string& str);： 重载+=操作符string& append(const char *s);： 把字符串s连接到当前字符串结尾string& append(const char *s, int n);： 把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾string& append(const string &s);： 同operator+=(const string& str)string& append(const string &s, int pos, int n);： 字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾
示例：
//字符串拼接
void test01()
{
string str1 = "我";
str1 += "爱玩游戏";
cout << "str1 = " << str1 << endl;
str1 += ':';
cout << "str1 = " << str1 << endl;
string str2 = "LOL DNF";
str1 += str2;
cout << "str1 = " << str1 << endl;
string str3 = "I";
str3.append(" love ");
str3.append("game abcde", 4);
//str3.append(str2);
str3.append(str2, 4, 3); // 从下标4位置开始 ，截取3个字符，拼接到字符串末尾
cout << "str3 = " << str3 << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：字符串拼接的重载版本很多，初学阶段记住几种即可
3.1.5 string查找和替换
功能描述：
- 查找：查找指定字符串是否存在
- 替换：在指定的位置替换字符串
函数原型：
int find(const string& str, int pos = 0) const;： 查找str第一次出现位置, 从pos开始查找int find(const char* s, int pos = 0) const;： 查找s第一次出现位置, 从pos开始查找int find(const char* s, int pos, int n) const;： 从pos位置查找s的前n个字符第一次位置int find(const char c, int pos = 0) const;： 查找字符c第一次出现位置int rfind(const string& str, int pos = npos) const;： 查找str最后一次位置, 从pos开始查找int rfind(const char* s, int pos = npos) const;： 查找s最后一次出现位置, 从pos开始查找int rfind(const char* s, int pos, int n) const;： 从pos查找s的前n个字符最后一次位置int rfind(const char c, int pos = 0) const;： 查找字符c最后一次出现位置string& replace(int pos, int n, const string& str);： 替换从pos开始n个字符为字符串strstring& replace(int pos, int n,const char* s);： 替换从pos开始的n个字符为字符串s
示例：
//查找和替换
void test01()
{
//查找
string str1 = "abcdefgde";
int pos = str1.find("de");
if (pos == -1)
{
cout << "未找到" << endl;
}
else
{
cout << "pos = " << pos << endl;
}
pos = str1.rfind("de");
cout << "pos = " << pos << endl;
}
void test02()
{
//替换
string str1 = "abcdefgde";
str1.replace(1, 3, "1111");
cout << "str1 = " << str1 << endl;
}
int main() {
//test01();
//test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：
find查找是从左往后，rfind从右往左find找到字符串后返回查找的第一个字符位置，找不到返回 -1replace在替换时，要指定从哪个位置起，多少个字符，替换成什么样的字符串
3.1.6 string字符串比较
功能描述：
- 字符串之间的比较
比较方式：
- 字符串比较是按字符的ASCII码进行对比
= 返回 0
> 返回 1
< 返回 -1
函数原型：
int compare(const string &s) const;： 与字符串s比较int compare(const char *s) const;： 与字符串s比较
示例：
//字符串比较
void test01()
{
string s1 = "hello";
string s2 = "aello";
int ret = s1.compare(s2);
if (ret == 0) {
cout << "s1 等于 s2" << endl;
}
else if (ret > 0)
{
cout << "s1 大于 s2" << endl;
}
else
{
cout << "s1 小于 s2" << endl;
}
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
字符串对比主要是用于比较两个字符串是否相等，判断谁大谁小的意义并不是很大
3.1.7 string字符存取
string 中单个字符存取方式有两种
char& operator[](int n);： 通过[]方式取字符char& at(int n);： 通过at方法获取字符
示例：
void test01()
{
string str = "hello world";
for (int i = 0; i < str.size(); i++) {
cout << str[i] << " ";
}
cout << endl;
for (int i = 0; i < str.size(); i++) {
cout << str.at(i) << " ";
}
cout << endl;
//字符修改
str[0] = 'x';
str.at(1) = 'x';
cout << str << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：string 字符串中单个字符存取有两种方式，利用 [ ] 或 at
3.1.8 string插入和删除
功能描述：
- 对
string字符串进行插入和删除字符操作
函数原型：
string& insert(int pos, const char* s);： 插入字符串string& insert(int pos, const string& str);： 插入字符串string& insert(int pos, int n, char c);： 在指定位置插入 n 个字符 cstring& erase(int pos, int n = npos);： 删除从 pos 开始的 n 个字符
示例：
//字符串插入和删除
void test01()
{
string str = "hello";
str.insert(1, "111");
cout << str << endl;
str.erase(1, 3); //从1号位置开始3个字符
cout << str << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
插入和删除的起始下标都是从 0 开始
3.1.9 string子串
功能描述：
- 从字符串中获取想要的子串
函数原型：
string substr(int pos = 0, int n = npos) const;：返回由pos开始的n个字符组成的字符串
示例：
//子串
void test01()
{
string str = "abcdefg";
string subStr = str.substr(1, 3);
cout << "subStr = " << subStr << endl;
string email = "[email protected]";
int pos = email.find("@");
string username = email.substr(0, pos);
cout << "username: " << username << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
灵活的运用求子串功能，可以在实际开发中获取有效的信息
3.2 vector容器
3.2.1 vector基本概念
功能：
- vector数据结构和 数组非常相似，也称为 单端数组
vector与普通数组区别：
- 不同之处在于数组是静态空间，而
vector可以动态扩展
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，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间
vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器
3.2.2 vector构造函数
功能描述：
- 创建
vector容器
函数原型：
vector： 采用模板实现类实现，默认构造函数v; vector(v.begin(), v.end());： 将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身 (左闭右开)vector(n, elem);： 构造函数将n个elem拷贝给本身vector(const vector &vec);： 拷贝构造函数
示例：
#include 总结：
vector的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可
3.2.3 vector赋值操作
功能描述：
- 给
vector容器进行赋值
函数原型：
vector& operator=(const vector &vec);： 重载等号操作符assign(begin, end);： 将[begin, end)区间中的数据拷贝赋值给本身assign(n, elem);： 将n个elem拷贝赋值给本身
示例：
#include 总结：
vector赋值方式比较简单，使用operator=，或者assign都可以
3.2.4 vector容量和大小
功能描述：
- 对 vector 容器的容量和大小操作
函数原型：
-
empty();：判断容器是否为空 -
capacity();：容器的容量 -
size();：返回容器中元素的个数 -
resize(int num);： 重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置；如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除 -
resize(int num, elem);： 重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置； 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除
示例：
#include 总结：
- 判断是否为空 —
empty - 返回元素个数 —
size - 返回容器容量 —
capacity - 重新指定大小 —
resize
3.2.5 vector插入和删除
功能描述：
- 对
vector容器进行插入、删除操作
函数原型：
push_back(ele);：尾部插入元素elepop_back();：删除最后一个元素insert(const_iterator pos, ele);： 迭代器指向位置pos插入元素eleinsert(const_iterator pos, int count,ele);：迭代器指向位置pos插入count个元素eleerase(const_iterator pos);：删除迭代器指向的元素erase(const_iterator start, const_iterator end);：删除迭代器从start到end之间的元素clear();： 删除容器中所有元素
示例：
#include 总结：
- 尾插 —
push_back - 尾删 —
pop_back - 插入 —
insert(位置迭代器) - 删除 —
erase（位置迭代器） - 清空 —
clear
3.2.6 vector数据存取
功能描述：
- 对
vector中的数据的存取操作
函数原型：
at(int idx);： 返回索引idx所指的数据operator[];： 返回索引idx所指的数据front();： 返回容器中第一个数据元素back();：返回容器中最后一个数据元素
示例：
#include 总结：
- 除了用迭代器获取
vector容器中元素，[ ]和at也可以 front返回容器第一个元素back返回容器最后一个元素
3.2.7 vector互换容器
功能描述：
- 实现两个容器内元素进行互换
使用：
- 收缩内存空间
函数原型：
swap(vec);： 将vec与本身的元素互换
示例：
#include 总结：swap 可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存效果
3.2.8 vector预留空间
功能描述：
- 减少
vector在动态扩展容量时的扩展次数
函数原型：
-
reserve(int len);：容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问
示例：
#include 总结：
如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间
3.3 deque容器
3.3.1 deque容器基本概念
功能：
- 双端数组，可以对头端进行插入删除操作
deque 与vector 区别：
vector对于头部的插入删除效率低，数据量越大，效率越低deque相对而言，对头部的插入删除速度回比vector快vector访问元素时的速度会比deque快,这和两者内部实现有关
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，缓冲区中存放真实数据
中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用 deque 时像一片连续的内存空间
deque容器的迭代器也是支持随机访问的
3.3.2 deque构造函数
功能描述：
deque容器构造
函数原型：
dequedeqT; ：默认构造形式deque(beg, end);：构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。deque(n, elem);：构造函数将n个elem拷贝给本身。deque(const deque &deq);：拷贝构造函数
示例：
#include 总结：
deque容器和vector容器的构造方式几乎一致，灵活使用即可
3.3.3 deque赋值操作
功能描述：
- 给
deque容器进行赋值
函数原型：
deque& operator=(const deque &deq);：重载等号操作符assign(beg, end);：将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。assign(n, elem);：将n个elem拷贝赋值给本身。
示例：
#include 总结：
deque赋值操作也与vector相同，需熟练掌握
3.3.4 deque大小操作
功能描述：
- 对
deque容器的大小进行操作
函数原型：
-
deque.empty();：判断容器是否为空 -
deque.size();：返回容器中元素的个数 -
deque.resize(num);：重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置 ：如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除
-
deque.resize(num, elem);：重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置 ：如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除
示例：
#include 总结：
deque没有容量的概念- 判断是否为空 —
empty- 返回元素个数 —
size- 重新指定个数 —
resize
3.3.5 deque 插入和删除
功能描述：
- 向
deque容器中插入和删除数据
函数原型：
两端插入操作：
push_back(elem);：在容器尾部添加一个数据push_front(elem);：在容器头部插入一个数据pop_back();：删除容器最后一个数据pop_front();：删除容器第一个数据
指定位置操作：
-
insert(pos,elem);：在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置 -
insert(pos,n,elem);： 在pos位置插入n个elem数据，无返回值 -
insert(pos,beg,end);：在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值 -
clear();：清空容器的所有数据 -
erase(beg,end);：删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置 -
erase(pos);：删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置
示例：
#include 总结：
- 插入和删除提供的位置是迭代器！
- 尾插 —
push_back- 尾删 —
pop_back- 头插 —
push_front- 头删 —
pop_front
3.3.6 deque 数据存取
功能描述：
- 对
deque中的数据的存取操作
函数原型：
at(int idx);： 返回索引idx所指的数据operator[];：返回索引idx所指的数据front();：返回容器中第一个数据元素back();：返回容器中最后一个数据元素
示例：
#include 总结：
- 除了用迭代器获取
deque容器中元素，[ ]和at也可以front返回容器第一个元素back返回容器最后一个元素
3.3.7 deque 排序
功能描述：
- 利用算法实现对
deque容器进行排序
算法：
sort(iterator beg, iterator end)：对beg和end区间内元素进行排序
示例：
#include 总结：
sort算法非常实用，使用时包含头文件algorithm即可
3.4 案例-评委打分
3.4.1 案例描述
有5名选手：选手ABCDE，10个评委分别对每一名选手打分，去除最高分，去除评委中最低分，取平均分。
3.4.2 实现步骤
- 创建五名选手，放到
vector中 - 遍历
vector容器，取出来每一个选手，执行for循环，可以把10个评分打分存到deque容器中 sort算法对deque容器中分数排序，去除最高和最低分deque容器遍历一遍，累加总分- 获取平均分
示例代码：
//选手类
class Person
{
public:
Person(string name, int score)
{
this->m_Name = name;
this->m_Score = score;
}
string m_Name; //姓名
int m_Score; //平均分
};
void createPerson(vector<Person>&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
void setScore(vector<Person>&v)
{
for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
//将评委的分数 放入到deque容器中
deque<int>d;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
int score = rand() % 41 + 60; // 60 ~ 100
d.push_back(score);
}
//cout << "选手： " << it->m_Name << " 打分： " << endl;
//for (deque::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
//{
// cout << *dit << " ";
//}
//cout << endl;
//排序
sort(d.begin(), d.end());
//去除最高和最低分
d.pop_back();
d.pop_front();
//取平均分
int sum = 0;
for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
{
sum += *dit; //累加每个评委的分数
}
int avg = sum / d.size();
//将平均分 赋值给选手身上
it->m_Score = avg;
}
}
void showScore(vector<Person>&v)
{
for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << "姓名： " << it->m_Name << " 平均分： " << it->m_Score << endl;
}
}
int main() {
//随机数种子
srand((unsigned int)time(NULL));
//1、创建5名选手
vector<Person>v; //存放选手容器
createPerson(v);
//测试
//for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
//{
// cout << "姓名： " << (*it).m_Name << " 分数： " << (*it).m_Score << endl;
//}
//2、给5名选手打分
setScore(v);
//3、显示最后得分
showScore(v);
system("pause");
return 0;
}
总结：
选取不同的容器操作数据，可以提升代码的效率
3.5 stack容器
3.5.1 stack 基本概念
概念： stack 是一种 先进后出( First In Last Out, FILO ) 的数据结构，它 只有一个出口
栈中只有顶端的元素才可以被外界使用，因此 栈不允许有遍历行为
栈中进入数据称为 — 入栈 push
栈中弹出数据称为 — 出栈 pop
3.5.2 stack 常用接口
功能描述：栈容器常用的对外接口
构造函数：
stack：stk; stack采用模板类实现，stack对象的默认构造形式stack(const stack &stk);：拷贝构造函数
赋值操作：
stack& operator=(const stack &stk);：重载等号操作符
数据存取：
push(elem);：向栈顶添加元素pop();：从栈顶移除第一个元素top();：返回栈顶元素
大小操作：
empty();：判断堆栈是否为空size();：返回栈的大小
示例：
#include 总结：
- 入栈 —
push - 出栈 —
pop - 返回栈顶 —
top - 判断栈是否为空 —
empty - 返回栈大小 —
size
3.6 queue 容器
3.6.1 queue 基本概念
概念： Queue 是一种 先进先出 ( First In First Out, FIFO )的数据结构，它 有两个出口
队列容器 允许从一端新增元素，从另一端移除元素
队列中 只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列 不允许有遍历行为
队列中进数据称为 — 入队 push
队列中出数据称为 — 出队 pop
生活中的队列：
3.6.2 queue 常用接口
功能描述：栈容器常用的对外接口
构造函数：
queue：que; queue采用 模板类实现，queue对象的默认构造形式queue(const queue &que);： 拷贝构造函数
赋值操作：
queue& operator=(const queue &que);： 重载等号操作符
数据存取：
push(elem);： 往队尾添加元素pop();： 从队头移除第一个元素back();： 返回最后一个元素front();： 返回第一个元素
大小操作：
empty();： 判断堆栈是否为空size();： 返回栈的大小
示例：
#include 总结：
- 入队 — push
- 出队 — pop
- 返回队头元素 — front
- 返回队尾元素 — back
- 判断队是否为空 — empty
- 返回队列大小 — size
3.7 list 容器
3.7.1 list 基本概念
功能： 将数据进行链式存储
链表（ list）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
链表的组成：
- 链表由一系列 结点 组成
结点的组成：
- 一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域
STL 中的链表是一个 双向循环链表
由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表 list 中的 迭代器只支持前移和后移，属于 双向迭代器
list 的优点：
- 采用 动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
- 链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素
list 的缺点：
- 链表灵活，但是空间(指针域) 和 时间（遍历）额外耗费较大
List 有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有 list 迭代器的失效，这在 vector 是不成立的。
总结：
STL中
List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点
3.7.2 list构造函数
功能描述：
- 创建
list容器
函数原型：
list：lst; list采用采用 模板类实现, 对象的默认构造形式list(beg,end);： 构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身list(n,elem);： 构造函数将n个elem拷贝给本身list(const list &lst);： 拷贝构造函数
示例：
#include
void printList(const list<int>& L) {
for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
list<int>L1;
L1.push_back(10);
L1.push_back(20);
L1.push_back(30);
L1.push_back(40);
printList(L1);
list<int>L2(L1.begin(),L1.end());
printList(L2);
list<int>L3(L2);
printList(L3);
list<int>L4(10, 1000);
printList(L4);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
list构造方式同其他几个 STL 常用容器，熟练掌握即可
3.7.3 list 赋值和交换
功能描述：
- 给
list容器进行赋值，以及交换list容器
函数原型：
assign(beg, end);：将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身assign(n, elem);：将n个elem拷贝赋值给本身list& operator=(const list &lst);：重载等号操作符swap(lst);：将list与本身的元素互换
示例：
#include
void printList(const list<int>& L) {
for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
//赋值和交换
void test01()
{
list<int>L1;
L1.push_back(10);
L1.push_back(20);
L1.push_back(30);
L1.push_back(40);
printList(L1);
//赋值
list<int>L2;
L2 = L1;
printList(L2);
list<int>L3;
L3.assign(L2.begin(), L2.end());
printList(L3);
list<int>L4;
L4.assign(10, 100);
printList(L4);
}
//交换
void test02()
{
list<int>L1;
L1.push_back(10);
L1.push_back(20);
L1.push_back(30);
L1.push_back(40);
list<int>L2;
L2.assign(10, 100);
cout << "交换前： " << endl;
printList(L1);
printList(L2);
cout << endl;
L1.swap(L2);
cout << "交换后： " << endl;
printList(L1);
printList(L2);
}
int main() {
//test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：
list赋值和交换操作能够灵活运用即可
3.7.4 list 大小操作
功能描述：
- 对
list容器的大小进行操作
函数原型：
-
size();：返回容器中元素的个数 -
empty();：判断容器是否为空 -
resize(num);：重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置 ： 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除
-
resize(num, elem);：重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置 ：如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除
示例：
#include
void printList(const list<int>& L) {
for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
//大小操作
void test01()
{
list<int>L1;
L1.push_back(10);
L1.push_back(20);
L1.push_back(30);
L1.push_back(40);
if (L1.empty())
{
cout << "L1为空" << endl;
}
else
{
cout << "L1不为空" << endl;
cout << "L1的大小为： " << L1.size() << endl;
}
//重新指定大小
L1.resize(10);
printList(L1);
L1.resize(2);
printList(L1);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 判断是否为空 —
empty- 返回元素个数 —
size- 重新指定个数 —
resize
3.7.5 list 插入和删除
功能描述：
- 对list容器进行数据的插入和删除
函数原型：
push_back(elem);：在容器尾部加入一个元素pop_back();：删除容器中最后一个元素push_front(elem);：在容器开头插入一个元素pop_front();：从容器开头移除第一个元素insert(pos,elem);：在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置insert(pos,n,elem);：在pos位置插入n个elem数据，无返回值insert(pos,beg,end);：在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值clear();：移除容器的所有数据erase(beg,end);：删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置erase(pos);：删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置remove(elem);：删除容器中所有与elem值匹配的元素
示例：
#include
void printList(const list<int>& L) {
for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
//插入和删除
void test01()
{
list<int> L;
//尾插
L.push_back(10);
L.push_back(20);
L.push_back(30);
//头插
L.push_front(100);
L.push_front(200);
L.push_front(300);
printList(L);
//尾删
L.pop_back();
printList(L);
//头删
L.pop_front();
printList(L);
//插入
list<int>::iterator it = L.begin();
L.insert(++it, 1000);
printList(L);
//删除
it = L.begin();
L.erase(++it);
printList(L);
//移除
L.push_back(10000);
L.push_back(10000);
L.push_back(10000);
printList(L);
L.remove(10000);
printList(L);
//清空
L.clear();
printList(L);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 尾插 —
push_back- 尾删 —
pop_back- 头插 —
push_front- 头删 —
pop_front- 插入 —
insert- 删除 —
erase- 移除 —
remove- 清空 —
clear
3.7.6 list 数据存取
功能描述：
- 对
list容器中数据进行存取
函数原型：
front();：返回第一个元素back();：返回最后一个元素
示例：
#include
//数据存取
void test01()
{
list<int>L1;
L1.push_back(10);
L1.push_back(20);
L1.push_back(30);
L1.push_back(40);
//cout << L1.at(0) << endl;//错误 不支持at访问数据
//cout << L1[0] << endl; //错误 不支持[]方式访问数据
cout << "第一个元素为： " << L1.front() << endl;
cout << "最后一个元素为： " << L1.back() << endl;
//list容器的迭代器是双向迭代器，不支持随机访问
list<int>::iterator it = L1.begin();
//it = it + 1;//错误，不可以跳跃访问，即使是+1
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据- 返回第一个元素 —
front- 返回最后一个元素 —
back
3.7.7 list 反转和排序
功能描述：
- 将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序
函数原型：
reverse();：反转链表sort();：链表排序
示例：
void printList(const list<int>& L) {
for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
bool myCompare(int val1 , int val2)
{
return val1 > val2;
}
//反转和排序
void test01()
{
list<int> L;
L.push_back(90);
L.push_back(30);
L.push_back(20);
L.push_back(70);
printList(L);
//反转容器的元素
L.reverse();
printList(L);
//排序
L.sort(); //默认的排序规则 从小到大
printList(L);
L.sort(myCompare); //指定规则，从大到小
printList(L);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 反转 —
reverse- 排序 —
sort（成员函数）
3.7.8 排序案例
案例描述：将 Person 自定义数据类型进行排序，Person 中属性有姓名、年龄、身高
排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序
示例：
#include
#include 总结：
- 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进行排序
- 高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定，并不复杂
3.8 set/ multiset 容器
3.8.1 set 基本概念
简介：
- 所有元素都会在插入时自动被排序
本质：
set/multiset属于 关联式容器，底层结构是用 二叉树 实现。
set 和 multiset 区别：
set不允许容器中有重复的元素multiset允许容器中有重复的元素
3.8.2 set构造和赋值
功能描述：创建 set 容器以及赋值
构造：
set：默认构造函数st; set(const set &st);：拷贝构造函数
赋值：
set& operator=(const set &st);：重载等号操作符
示例：
#include 总结：
set容器插入数据时用insertset容器插入数据的数据会自动排序
3.8.3 set大小和交换
功能描述：
- 统计
set容器大小以及交换set容器
函数原型：
size();：返回容器中元素的数目empty();：判断容器是否为空swap(st);：交换两个集合容器
示例：
#include 总结：
- 统计大小 —
size- 判断是否为空 —
empty- 交换容器 —
swap
3.8.4 set插入和删除
功能描述：
set容器进行插入数据和删除数据
函数原型：
insert(elem);：在容器中插入元素clear();：清除所有元素erase(pos);：删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器erase(beg, end);：删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器erase(elem);：删除容器中值为elem的元素
示例：
#include 总结：
- 插入 —
insert- 删除 —
erase- 清空 —
clear
3.8.5 set查找和统计
功能描述：
- 对
set容器进行查找数据以及统计数据
函数原型：
find(key);：查找key是否存在，若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();count(key);：统计key的元素个数
示例：
#include 总结：
- 查找 —
find（返回的是迭代器）- 统计 —
count（对于set，结果为0或者1）
3.8.6 set和multiset区别
学习目标：
- 掌握
set和multiset的区别
区别：
set不可以插入重复数据，而multiset可以set插入数据的同时会返回插入结果，表示插入是否成功multiset不会检测数据，因此可以插入重复数据
示例：
#include 总结：
- 如果不允许插入重复数据可以利用
set- 如果需要插入重复数据利用
multiset
3.8.7 pair对组创建
功能描述：
- 成对出现的数据，利用对组可以返回两个数据
两种创建方式：
pairpair
示例：
#include 总结：
两种方式都可以创建对组，记住一种即可
3.8.8 set容器排序
学习目标：
set容器 默认排序规则为从小到大，掌握如何改变排序规则
主要技术点：
- 利用仿函数，可以改变排序规则
示例一 set 存放内置数据类型
#include 总结：利用仿函数可以指定
set容器的排序规则
示例二 set 存放自定义数据类型
#include 总结：
对于自定义数据类型，
set必须指定排序规则才可以插入数据
3.9 map/ multimap容器
3.9.1 map基本概念
简介：
map中所有元素都是pairpair中第一个元素为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
本质：
map/multimap属于关联式容器，底层结构是用 二叉树 实现
优点：
- 可以根据
key值快速找到value值
map 和 multimap 区别：
map不允许容器中有重复key值元素multimap允许容器中有重复key值元素
3.9.2 map构造和赋值
功能描述：
- 对
map容器进行构造和赋值操作
函数原型：
构造：
map：map默认构造函数:map(const map &mp);：拷贝构造函数
赋值：
map& operator=(const map &mp);：重载等号操作符
示例：
#include
void printMap(map<int,int>&m)
{
for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
{
cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
}
cout << endl;
}
void test01()
{
map<int,int>m; //默认构造
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
m.insert(pair<int, int>(2, 20));
m.insert(pair<int, int>(3, 30));
printMap(m);
map<int, int>m2(m); //拷贝构造
printMap(m2);
map<int, int>m3;
m3 = m2; //赋值
printMap(m3);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
map中所有元素都是成对出现，插入数据时候要使用对组
3.9.3 map大小和交换
功能描述：
- 统计
map容器大小以及交换map容器
函数原型：
size();：返回容器中元素的数目empty();：判断容器是否为空swap(st);：交换两个集合容器
示例：
#include
void printMap(map<int,int>&m)
{
for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
{
cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
}
cout << endl;
}
void test01()
{
map<int, int>m;
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
m.insert(pair<int, int>(2, 20));
m.insert(pair<int, int>(3, 30));
if (m.empty())
{
cout << "m为空" << endl;
}
else
{
cout << "m不为空" << endl;
cout << "m的大小为： " << m.size() << endl;
}
}
//交换
void test02()
{
map<int, int>m;
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
m.insert(pair<int, int>(2, 20));
m.insert(pair<int, int>(3, 30));
map<int, int>m2;
m2.insert(pair<int, int>(4, 100));
m2.insert(pair<int, int>(5, 200));
m2.insert(pair<int, int>(6, 300));
cout << "交换前" << endl;
printMap(m);
printMap(m2);
cout << "交换后" << endl;
m.swap(m2);
printMap(m);
printMap(m2);
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 统计大小 —
size- 判断是否为空 —
empty- 交换容器 —
swap
3.9.4 map插入和删除
功能描述：
map容器进行插入数据和删除数据
函数原型：
insert(elem);：在容器中插入元素clear();：清除所有元素erase(pos);：删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器erase(beg, end);：删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器erase(key);：删除容器中值为key的元素。
示例：
#include
void printMap(map<int,int>&m)
{
for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
{
cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
}
cout << endl;
}
void test01()
{
//插入
map<int, int> m;
//第一种插入方式
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
//第二种插入方式
m.insert(make_pair(2, 20));
//第三种插入方式
m.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));
//第四种插入方式
m[4] = 40;
printMap(m);
//删除
m.erase(m.begin());
printMap(m);
m.erase(3);
printMap(m);
//清空
m.erase(m.begin(),m.end());
m.clear();
printMap(m);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
map插入方式很多，记住其一即可
- 插入 —
insert - 删除 —
erase - 清空 —
clear
3.9.5 map查找和统计
功能描述：
- 对
map容器进行查找数据以及统计数据
函数原型：
find(key);：查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();count(key);：统计key的元素个数
示例：
#include
//查找和统计
void test01()
{
map<int, int>m;
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
m.insert(pair<int, int>(2, 20));
m.insert(pair<int, int>(3, 30));
//查找
map<int, int>::iterator pos = m.find(3);
if (pos != m.end())
{
cout << "找到了元素 key = " << (*pos).first << " value = " << (*pos).second << endl;
}
else
{
cout << "未找到元素" << endl;
}
//统计
int num = m.count(3);
cout << "num = " << num << endl;
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 查找 —
find（返回的是迭代器） - 统计 —
count（对于map，结果为0或者1）
3.9.6 map容器排序
学习目标：
map容器默认排序规则为 按照key值进行 从小到大排序，掌握如何改变排序规则
主要技术点:
- 利用仿函数，可以改变排序规则
示例：
#include
class MyCompare {
public:
bool operator()(int v1, int v2) {
return v1 > v2;
}
};
void test01()
{
//默认从小到大排序
//利用仿函数实现从大到小排序
map<int, int, MyCompare> m;
m.insert(make_pair(1, 10));
m.insert(make_pair(2, 20));
m.insert(make_pair(3, 30));
m.insert(make_pair(4, 40));
m.insert(make_pair(5, 50));
for (map<int, int, MyCompare>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
}
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 利用仿函数可以指定
map容器的排序规则- 对于自定义数据类型，
map必须要指定排序规则, 同set容器
3.10 案例-员工分组
3.10.1 案例描述
- 公司今天招聘了 10 个员工（ABCDEFGHIJ），10 名员工进入公司之后，需要指派员工在那个部门工作
- 员工信息有: 姓名 工资组成；部门分为：策划、美术、研发
- 随机给 10 名员工分配部门和工资
- 通过
multimap进行信息的插入 key(部门编号) value(员工) - 分部门显示员工信息
3.10.2 实现步骤
- 创建10名员工，放到 vector 中
- 遍历 vector 容器，取出每个员工，进行随机分组
- 分组后，将员工部门编号作为 key，具体工作为 value，放入到 multimap 容器中
- 分部门显示员工信息
案例代码：
#include::iterator it = vWorker.begin(); it != vWorker.end(); it++)
//{
// cout << "姓名： " << it->m_Name << " 工资： " << it->m_Salary << endl;
//}
system("pause");
return 0;
}
总结：
- 当数据以键值对形式存在，可以考虑用
map或multimap
4 STL- 函数对象
4.1 函数对象
4.1.1 函数对象概念
概念：
-
重载 函数调用操作符 的类，其对象常称为函数对象
-
函数对象 使用重载的
()时，行为类似函数调用，也叫 仿函数
本质：
函数对象(仿函数)是一个类，不是一个函数
4.1.2 函数对象使用
特点：
-
函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用, 可以有参数，可以有返回值
-
函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态
-
函数对象可以作为参数传递
示例:
#include 总结：
- 仿函数写法非常灵活，可以作为参数进行传递。
4.2 谓词
4.2.1 谓词概念
概念：
- 返回
bool类型的仿函数称为 谓词 - 如果
operator()接受一个参数，那么叫做 一元谓词 - 如果
operator()接受两个参数，那么叫做 二元谓词
4.2.2 一元谓词
示例：
#include 总结：参数只有一个的谓词，称为一元谓词
4.2.3 二元谓词
示例：
#include 总结：参数只有两个的谓词，称为二元谓词
4.3 内建函数对象
4.3.1 内建函数对象意义
概念：
- STL内建了一些函数对象
分类:
-
算术仿函数
-
关系仿函数
-
逻辑仿函数
用法：
- 这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同
- 使用内建函数对象，需要引入头文件
#include
4.3.2 算术仿函数
功能描述：
- 实现四则运算
- 其中
negate是一元运算，其他都是二元运算
仿函数原型：
template：加法仿函数T plus template：减法仿函数T minus template：乘法仿函数T multiplies template：除法仿函数T divides template：取模仿函数T modulus template：取反仿函数T negate
示例：
#include 总结：
- 使用内建函数对象时，需要引入头文件
#include
4.3.3 关系仿函数
功能描述：
- 实现关系对比
仿函数原型：
template：等于bool equal_to template：不等于bool not_equal_to template：大于bool greater template：大于等于bool greater_equal template：小于bool less template：小于等于bool less_equal
示例：
#include 总结：关系仿函数中最常用的就是 greater<> 大于
4.3.4 逻辑仿函数
功能描述：
- 实现逻辑运算
函数原型：
template：逻辑与bool logical_and template：逻辑或bool logical_or template：逻辑非bool logical_not
示例：
#include 总结：逻辑仿函数实际应用较少，了解即可
5 STL- 常用算法
概述:
-
算法主要是由头文件
-
-
-
5.1 常用遍历算法
学习目标：
- 掌握常用的遍历算法
算法简介：
for_each：遍历容器transform：搬运容器到另一个容器中
5.1.1 for_each
功能描述：
- 实现遍历容器
函数原型：
-
for_each(iterator beg, iterator end, _func);遍历算法 遍历容器元素
beg开始迭代器end结束迭代器_func函数或者函数对象
示例：
#include 总结：
for_each在实际开发中是最常用遍历算法，需要熟练掌握
5.1.2 transform
功能描述：
- 搬运容器到另一个容器中
函数原型：
-
transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);beg1源容器开始迭代器end1源容器结束迭代器beg2目标容器开始迭代器_func函数或者函数对象
示例：
#include总结：
搬运的目标容器 必须要提前开辟空间，否则无法正常搬运
5.2 常用查找算法
学习目标：
- 掌握常用的查找算法
算法简介：
find： 查找元素find_if： 按条件查找元素adjacent_find：查找相邻重复元素binary_search：二分查找法count：统计元素个数count_if：按条件统计元素个数
5.2.1 find
功能描述：
- 查找指定元素，找到返回指定元素的迭代器，找不到返回结束迭代器
end()
函数原型：
-
find(iterator beg, iterator end, value);按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置
beg开始迭代器end结束迭代器value查找的元素
示例：
#include 总结：
利用
find可以在容器中找指定的元素，返回值是迭代器
5.2.2 find_if
功能描述：
- 按条件查找元素
函数原型：
-
find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置
beg开始迭代器end结束迭代器_Pred函数或者谓词（返回bool类型的仿函数）
示例：
#include 总结：
find_if按条件查找使查找更加灵活，提供的仿函数可以改变不同的策略
5.2.3 adjacent_find
功能描述：
- 查找相邻重复元素
函数原型：
-
adjacent_find(iterator beg, iterator end);： 查找相邻重复元素，返回相邻元素的第一个位置的迭代器；否则返回
end位置：
beg开始迭代器：
end结束迭代器
示例：
#include 总结：
面试题中如果出现查找相邻重复元素，记得用STL中的adjacent_find算法
5.2.4 binary_search
功能描述：
- 查找指定元素是否存在
函数原型：
-
bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);： 查找指定的元素，查到 返回
true否则false： 注意: 在 无序序列中不可用
：
beg开始迭代器：
end结束迭代器：
value查找的元素
示例：
#include 总结：
二分查找法查找效率很高，值得注意的是 查找的容器中元素必须的有序序列
5.2.5 count
功能描述：
- 统计元素个数
函数原型：
-
count(iterator beg, iterator end, value);： 统计元素出现次数
：
beg开始迭代器：
end结束迭代器：
value统计的元素
示例：
#include 总结：
统计自定义数据类型时候，需要配合重载
operator==
5.2.6 count_if
功能描述：
- 按条件统计元素个数
函数原型：
-
count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);： 按条件统计元素出现次数
：
beg开始迭代器：
end结束迭代器：
_Pred谓词
示例：
#include 总结：
按值统计用
count，按条件统计用count_if
5.3 常用排序算法
学习目标：
- 掌握常用的排序算法
算法简介：
sort：对容器内元素进行排序random_shuffle：洗牌 指定范围内的元素随机调整次序merge： 容器元素合并，并存储到另一容器中reverse： 反转指定范围的元素
5.3.1 sort
功能描述：
- 对容器内元素进行排序
函数原型：
-
sort(iterator beg, iterator end, _Pred);： 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置
： beg 开始迭代器
： end 结束迭代器
： _Pred 谓词
示例：
#include 总结：
sort属于开发中最常用的算法之一，需熟练掌握
5.3.2 random_shuffle
功能描述：
- 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
函数原型：
-
random_shuffle(iterator beg, iterator end);： 指定范围内的元素随机调整次序
：
beg开始迭代器：
end结束迭代器
示例：
#include 总结：
random_shuffle洗牌算法比较实用，使用时记得加随机数种子
5.3.3 merge
功能描述：
- 两个容器元素合并，并存储到另一容器中
函数原型：
-
merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);： 容器元素合并，并存储到另一容器中
： 注意: 两个容器必须是 有序的
：
beg1容器1开始迭代器：
end1容器1结束迭代器：
beg2容器2开始迭代器：
end2容器2结束迭代器：
dest目标容器开始迭代器
示例：
#include 总结：
merge合并的两个容器必须是 有序序列，且排序规则一致
结果也是有序序列
5.3.4 reverse
功能描述：
- 将容器内元素进行反转
函数原型：
-
reverse(iterator beg, iterator end);： 反转指定范围的元素
：
beg开始迭代器：
end结束迭代器
示例：
#include 总结：
reverse反转区间内元素，面试题可能涉及到
5.4 常用拷贝和替换算法
学习目标：
- 掌握常用的拷贝和替换算法
算法简介：
copy： 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中replace： 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素replace_if： 容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素swap： 互换两个容器的元素
5.4.1 copy
功能描述：
- 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
函数原型：
-
copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);： 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置
：
beg开始迭代器：
end结束迭代器：
dest目标起始迭代器
示例：
#include 总结：
利用
copy算法在拷贝时，目标容器记得提前开辟空间
5.4.2 replace
功能描述：
- 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
函数原型：
-
replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);： 将区间内旧元素 替换成 新元素
：
beg开始迭代器：
end结束迭代器：
oldvalue旧元素：
newvalue新元素
示例：
#include 总结：
replace会替换区间内满足条件的元素
5.4.3 replace_if
功能描述:
- 将区间内满足条件的元素，替换成指定元素
函数原型：
-
replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);： 按条件替换元素，满足条件的替换成指定元素
：
beg开始迭代器：
end结束迭代器：
_pred谓词：
newvalue替换的新元素
示例：
#include 总结：
replace_if按条件查找，可以利用仿函数灵活筛选满足的条件
5.4.4 swap
功能描述：
- 互换两个容器的元素
函数原型：
-
swap(container c1, container c2);： 互换两个容器的元素
：
c1容器1：
c2容器2
示例：
#include 总结：
swap交换容器时，注意 交换的容器要同种类型
5.5 常用算术生成算法
学习目标：
- 掌握常用的算术生成算法
注意：
- 算术生成算法属于小型算法，使用时包含的头文件为
#include
算法简介：
-
accumulate：计算容器元素累计总和 -
fill： 向容器中添加元素
5.5.1 accumulate
功能描述：
- 计算区间内 容器元素累计总和
函数原型：
-
accumulate(iterator beg, iterator end, value);： 计算容器元素累计总和
：
beg开始迭代器：
end结束迭代器：
value起始值
示例：
#include 总结：
accumulate使用时头文件注意是numeric，这个算法很实用
5.5.2 fill
功能描述：
- 向容器中填充指定的元素
函数原型：
-
fill(iterator beg, iterator end, value);： 向容器中填充元素
：
beg开始迭代器：
end结束迭代器：
value填充的值
示例：
#include 总结：
利用fill可以将容器区间内元素填充为 指定的值
5.6 常用集合算法
学习目标：
- 掌握常用的集合算法
算法简介：
-
set_intersection： 求两个容器的交集 -
set_union： 求两个容器的并集 -
set_difference： 求两个容器的差集
5.6.1 set_intersection
功能描述：
- 求两个容器的交集
函数原型：
-
set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);： 求两个集合的交集
： 注意:两个集合必须是有序序列
：
beg1容器1开始迭代器
：end1容器1结束迭代器
：beg2容器2开始迭代器
：end2容器2结束迭代器
：dest目标容器开始迭代器
示例：
#include 总结：
- 求交集的两个集合必须的 有序序列
- 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
set_intersection返回值既是交集中最后一个元素的位置
5.6.2 set_union
功能描述：
- 求两个集合的并集
函数原型：
-
set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);： 求两个集合的并集
： 注意:两个集合必须是有序序列
：
beg1容器1开始迭代器
：end1容器1结束迭代器
：beg2容器2开始迭代器
：end2容器2结束迭代器
：dest目标容器开始迭代器
示例：
#include 总结：
- 求并集的两个集合必须的 有序序列
- 目标容器开辟空间需要两个容器相加
set_union返回值是并集中最后一个元素的位置
5.6.3 set_difference
功能描述：
- 求两个集合的差集
函数原型：
-
set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);： 求两个集合的差集
： 注意:两个集合必须是有序序列
：
beg1容器1开始迭代器
：end1容器1结束迭代器
：beg2容器2开始迭代器
：end2容器2结束迭代器
：dest目标容器开始迭代器
示例：
#include 总结：
- 求差集的两个集合必须的 有序序列
- 目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
set_difference返回差集的最后一个元素的迭代器地址