C++进阶--1

1、STL容器 

1.STL 容器简介 

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

1. 容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据。

2. 算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等

3. 迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂。

4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。

5. 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。

6. 空间配置器：负责空间的配置与管理。

 序列式容器

• 向量(vector) 后端可高效增加元素的顺序表。
• 数组(array)C++11，定长的顺序表，C 风格数组的简单包装。
• 双端队列(deque) 双端都可高效增加元素的顺序表。
• 列表(list) 可以沿双向遍历的链表。
• 单向列表(forward_list) 只能沿一个方向遍历的链表。

关联式容器（会排序）

• 集合(set) 用以有序地存储 互异 元素的容器。其实现是由节点组成的红黑树，每个节点都包含着一个元素，节点之间以某种比较元素大小的谓词进行排列。
• 多重集合(multiset) 用以有序地存储元素的容器。允许存在相等的元素。
• 映射(map) 由 {键，值} 对组成的集合，以某种比较键大小关系的谓词进行排列。
• 多重映射(multimap) 由 {键，值} 对组成的多重集合，亦即允许键有相等情况的映射。

无序（关联式）容器

• 无序（多重）集合(unordered_set/unordered_multiset)C++11，与 set/multiset 的区别在于元素无序，只关心「元素是否存在」，使用哈希实现。
• 无序（多重）映射(unordered_map/unordered_multimap)C++11，与 map/multimap 的区别在于键 (key) 无序，只关心 "键与值的对应关系"，使用哈希实现。

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、常用容器

2.1 string容器(字符串)

2.1.1 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。

2.1.2 string构造函数

构造函数原型：

• string();                                         //创建一个空的字符串 例如: string str;

• string(const char* s);                 //使用字符串s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c初始化

#include 
void test01()
{
	string s1; //创建空字符串，调用无参构造函数   默认构造
	cout << "str1 = " << s1 << endl;

	const char* str = "hello world";
	string s2(str); //把c_string转换成了string

	cout << "str2 = " << s2 << endl;

	string s3(s2); //调用拷贝构造函数
	cout << "str3 = " << s3 << endl;

	string s4(10, 'a');
	cout << "str3 = " << s3 << endl;
}

2.1.3 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

//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;
}

2.1.4 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

//字符串拼接
void test01()
{
	string str1 = "我";

	str1 += "爱玩游戏";

	cout << "str1 = " << str1 << endl;  //str1 = 我爱玩游戏
	
	str1 += ':';

	cout << "str1 = " << str1 << endl;

	string str2 = "LOL DNF";

	str1 += str2;

	cout << "str1 = " << str1 << endl;  //str1 = 我爱玩游戏:LOL DNF

	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;  //str3 = I love gameDNF
}

2.1.5 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str

• string& replace(int pos, int n,const char* s); //替换从pos开始的n个字符为字符串s

//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; // 3
	}
	
   	pos = str1.rfind("de");
	cout << "pos = " << pos << endl;// 7

}

void test02()
{
	//替换
	string str1 = "abcdefgde";
	str1.replace(1, 3, "1111"); //a1111efgde

	cout << "str1 = " << str1 << endl;
}

 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-1

• replace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

2.1.6 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

//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;  //结果
	}
	else
	{
		cout << "s1 小于 s2" << endl;
	}

}

2.1.7 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

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; // xxllo world
	
}

2.1.8 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c

• string& erase(int pos, int n = npos); //删除从Pos开始的n个字符

//字符串插入和删除
void test01()
{
	string str = "hello";
	str.insert(1, "111");// h111ello
	cout << str << endl;

	str.erase(1, 3);  //从1号位置开始3个字符
	cout << str << endl;  // hello
}

 2.1.9 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

//子串
void test01()
{

	string str = "abcdefg";
	string subStr = str.substr(1, 3);
	cout << "subStr = " << subStr << endl;  // bcd

	string email = "[email protected]";
	int pos = email.find("@");
	string username = email.substr(0, pos);
	cout << "username: " << username << endl;  //hello

}

2.2 vector容器(单端数组)

2.2.1 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  

2.2.2 vector构造函数

功能描述：

• 创建vector容器

函数原型：

• vector v; //采用模板实现类实现，默认构造函数

• vector(v.begin(), v.end()); //将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。

• 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

#include 

void printVector(vector& v) {

	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector v1; //无参构造
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector v2(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v2);

	vector v3(10, 100);
	printVector(v3);
	
	vector v4(v3);
	printVector(v4);
}

2.2.3 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(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

void printVector(vector& v) {

	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//赋值操作
void test01()
{
	vector v1; //无参构造
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vectorv2;
	v2 = v1;
	printVector(v2);

	vectorv3;
	v3.assign(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v3);

	vectorv4;
	v4.assign(10, 100);
	printVector(v4);
}

2.2.4 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

void printVector(vector& v) {

	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);
	if (v1.empty())
	{
		cout << "v1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "v1不为空" << endl;  // 结果
		cout << "v1的容量 = " << v1.capacity() << endl; //v1的容量 = 13
		cout << "v1的大小 = " << v1.size() << endl;  //v1的大小 = 10
	}

	//resize 重新指定大小 ，若指定的更大，默认用0填充新位置，可以利用重载版本替换默认填充
	v1.resize(15,10);
	printVector(v1);  //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 10 10 10

	//resize 重新指定大小 ，若指定的更小，超出部分元素被删除
	v1.resize(5);
	printVector(v1);  //0 1 2 3 4
}

 2.2.5 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ele

• pop_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ele

• insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele

• erase(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

void printVector(vector& v) {

	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
	vector v1;
	//尾插
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(30);
	v1.push_back(40);
	v1.push_back(50);
	printVector(v1); //10 20 30 40 50
	//尾删
	v1.pop_back();
	printVector(v1);//10 20 30 40
	//插入
	v1.insert(v1.begin(), 100);
	printVector(v1);  //100 10 20 30 40

	v1.insert(v1.begin(), 2, 1000);
	printVector(v1);  //1000 1000 100 10 20 30 40

	//删除
	v1.erase(v1.begin());
	printVector(v1);  //1000 100 10 20 30 40

	//清空
	v1.erase(v1.begin(), v1.end());
	v1.clear();
	printVector(v1);  
}

2.2.6 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

void test01()
{
	vectorv1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}

	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		cout << v1[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		cout << v1.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "v1的第一个元素为： " << v1.front() << endl;  // 0
	cout << "v1的最后一个元素为： " << v1.back() << endl; // 9
}

2.2.7 vector互换容器

功能描述：

• 实现两个容器内元素进行互换

函数原型：

• swap(vec); // 将vec与本身的元素互换

void printVector(vector& v) {

	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vectorv1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vectorv2;
	for (int i = 10; 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);
}

void test02()
{
	vector v;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v.push_back(i);
	}

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;  //v的容量为：138255
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;  //v的大小为：100000

	v.resize(3);

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;  //v的容量为：138255
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;  //v的大小为：3

	//收缩内存
	vector(v).swap(v); //匿名对象

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl; //v的容量为：3
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;  //v的大小为：3
}

2.2.8 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

2.3 deque容器(双头数组)

2.3.1 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

2.3.2 deque构造函数

功能描述：

• deque容器构造

函数原型：

• deque deqT; //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

void printDeque(const deque& d) 
{
	for (deque::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}
//deque构造
void test01() {

	deque d1; //无参构造函数
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);
	deque d2(d1.begin(),d1.end());
	printDeque(d2);

	dequed3(10,100);
	printDeque(d3);

	dequed4 = d3;
	printDeque(d4);
}

2.3.3 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。

void printDeque(const deque& d) 
{
	for (deque::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}
//赋值操作
void test01()
{
	deque d1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	dequed2;
	d2 = d1;
	printDeque(d2);

	dequed3;
	d3.assign(d1.begin(), d1.end());
	printDeque(d3);

	dequed4;
	d4.assign(10, 100);
	printDeque(d4);

}

2.3.4 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。

void printDeque(const deque& d) 
{
	for (deque::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
	deque d1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	//判断容器是否为空
	if (d1.empty()) {
		cout << "d1为空!" << endl;
	}
	else {
		cout << "d1不为空!" << endl;
		//统计大小
		cout << "d1的大小为：" << d1.size() << endl;  // 10
	}

	//重新指定大小
	d1.resize(15, 1);
	printDeque(d1);  //0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 1 1

	d1.resize(5);
	printDeque(d1); //0 1 2 3 4
}

2.3.5 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。

void printDeque(const deque& d) 
{
	for (deque::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}
//两端操作
void test01()
{
	deque d;
	//尾插
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	//头插
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);

	printDeque(d); //200 100 10 20

	//尾删
	d.pop_back();
	//头删
	d.pop_front();
	printDeque(d);  //100 10 20
}

//插入
void test02()
{
	deque d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);
	printDeque(d);

	d.insert(d.begin(), 1000);
	printDeque(d);

	d.insert(d.begin(), 2,10000);
	printDeque(d);

	dequed2;
	d2.push_back(1);
	d2.push_back(2);
	d2.push_back(3);

	d.insert(d.begin(), d2.begin(), d2.end());
	printDeque(d);

}

//删除
void test03()
{
	deque d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);
	printDeque(d);

	d.erase(d.begin());
	printDeque(d);

	d.erase(d.begin(), d.end());
	d.clear();
	printDeque(d);
}

2.3.6 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

2.3.7 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

#include 
#include 

void printDeque(const deque& d) 
{
	for (deque::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}

void test01()
{

	deque d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);

	printDeque(d);
	sort(d.begin(), d.end());
	printDeque(d);

}

2.5 stack容器(栈)

2.5.1 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

2.5.2 stack 常用接口

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

#include 

//栈容器常用接口
void test01()
{
	//创建栈容器 栈容器必须符合先进后出
	stack s;

	//向栈中添加元素，叫做 压栈 入栈
	s.push(10);
	s.push(20);
	s.push(30);

	while (!s.empty()) {
		//输出栈顶元素
		cout << "栈顶元素为： " << s.top() << endl;  // 30 20 10
		//弹出栈顶元素
		s.pop();
	}
	cout << "栈的大小为：" << s.size() << endl; // 0

}

2.6 queue 容器(队列)

2.6.1 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

2.6.2 queue 常用接口

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

#include 
#include 
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test01() {

	//创建队列
	queue q;

	//准备数据
	Person p1("唐僧", 30);
	Person p2("孙悟空", 1000);
	Person p3("猪八戒", 900);
	Person p4("沙僧", 800);

	//向队列中添加元素  入队操作
	q.push(p1);
	q.push(p2);
	q.push(p3);
	q.push(p4);

	//队列不提供迭代器，更不支持随机访问	
	while (!q.empty()) {
		//输出队头元素
		cout << "队头元素-- 姓名： " << q.front().m_Name 
              << " 年龄： "<< q.front().m_Age << endl;
        
		cout << "队尾元素-- 姓名： " << q.back().m_Name  
              << " 年龄： " << q.back().m_Age << endl;
        
		cout << endl;
		//弹出队头元素
		q.pop();
	}

	cout << "队列大小为：" << q.size() << endl; // 0 
}

2.7 list容器(链式存储)

2.7.1 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。

2.7.2 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

#include 

void printList(const list& L) {

	for (list::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	listL1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	printList(L1);

	listL2(L1.begin(),L1.end());
	printList(L2);

	listL3(L2);
	printList(L3);

	listL4(10, 1000);
	printList(L4);
}

2.7.3 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lst与本身的元素互换。

#include 

void printList(const list& L) {

	for (list::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//赋值和交换
void test01()
{
	listL1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);

	//赋值
	listL2;
	L2 = L1;
	printList(L2);

	listL3;
	L3.assign(L2.begin(), L2.end());
	printList(L3);

	listL4;
	L4.assign(10, 100);
	printList(L4);

}

//交换
void test02()
{

	listL1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	listL2;
	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);

}

2.7.4 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。

#include 

void printList(const list& L) {

	for (list::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
	listL1;
	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;  // 4
	}

	//重新指定大小
	L1.resize(10);
	printList(L1);  //10 20 30 40 0 0 0 0 0 0


	L1.resize(2);
	printList(L1);  //10 20
}

2.7.5 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。

#include 

void printList(const list& L) {

	for (list::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
	list 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);  // 300 200 100 10 20 30

	//尾删
	L.pop_back();
	printList(L);  // 300 200 100 10 20

	//头删
	L.pop_front();
	printList(L);  // 200 100 10 20

	//插入
	list::iterator it = L.begin();
	L.insert(++it, 1000);
	printList(L);  // 200 1000 100 10 20

	//删除
	it = L.begin();
	L.erase(++it);
	printList(L);  // 200 100 10 20

	//移除
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	printList(L);  // 200 100 10 20 10000 10000 10000
	L.remove(10000);
	printList(L);  // 200 100 10 20
    
    //清空
	L.clear();
	printList(L);
}

2.7.6 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。

#include 

//数据存取
void test01()
{
	listL1;
	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::iterator it = L1.begin();
	//it = it + 1;//错误，不可以跳跃访问，即使是+1
}

2.7.7 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

void printList(const list& L) {

	for (list::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 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);
}

2.7.8 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

#include 
#include 
class Person {
public:
	Person(string name, int age , int height) {
		m_Name = name;
		m_Age = age;
		m_Height = height;
	}

public:
	string m_Name;  //姓名
	int m_Age;      //年龄
	int m_Height;   //身高
};


bool ComparePerson(Person& p1, Person& p2) {

	if (p1.m_Age == p2.m_Age) {
		return p1.m_Height  > p2.m_Height;
	}
	else
	{
		return  p1.m_Age < p2.m_Age;
	}

}

void test01() {

	list L;

	Person p1("刘备", 35 , 175);
	Person p2("曹操", 45 , 180);
	Person p3("孙权", 40 , 170);
	Person p4("赵云", 25 , 190);
	Person p5("张飞", 35 , 160);
	Person p6("关羽", 35 , 200);

	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;
	}

	cout << "---------------------------------" << endl;
	L.sort(ComparePerson); //排序

	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;
	}
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

2.8 set/ multiset 容器

2.8.1 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

2.8.2 set构造和赋值

功能描述：创建set容器以及赋值

构造：

• set st; //默认构造函数：

• set(const set &st); //拷贝构造函数

赋值：

• set& operator=(const set &st); //重载等号操作符

#include 

void printSet(set & s)
{
	for (set::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//构造和赋值
void test01()
{
	set s1;

	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	printSet(s1);

	//拷贝构造
	sets2(s1);
	printSet(s2);

	//赋值
	sets3;
	s3 = s2;
	printSet(s3);
    // 10 20 30 40
}

2.8.3 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

//大小
void test01()
{

	set s1;
	
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);

	if (s1.empty())
	{
		cout << "s1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "s1不为空" << endl;
		cout << "s1的大小为： " << s1.size() << endl;
	}

}

//交换
	set s1;
	set s2;

	s1.swap(s2);

2.8.4 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。

//插入和删除
void test01()
{
	set s1;
	//插入
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	printSet(s1);

	//删除
	s1.erase(s1.begin());
	printSet(s1);

	s1.erase(30);
	printSet(s1);

	//清空
	//s1.erase(s1.begin(), s1.end());
	s1.clear();
	printSet(s1);
}

2.8.5 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

//查找和统计
void test01()
{
	set s1;
	//插入
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	
	//查找
	set::iterator pos = s1.find(30);

	if (pos != s1.end())
	{
		cout << "找到了元素 ： " << *pos << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到元素" << endl;
	}

	//统计
	int num = s1.count(30);
	cout << "num = " << num << endl;  // 
}

2.8.6 set和multiset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

#include 

//set和multiset区别
void test01()
{
	set s;
	pair::iterator, bool>  ret = s.insert(10);
	if (ret.second) {
		cout << "第一次插入成功!" << endl;  // 成功
	}
	else {
		cout << "第一次插入失败!" << endl;
	}

	ret = s.insert(10);
	if (ret.second) {
		cout << "第二次插入成功!" << endl;
	}
	else {
		cout << "第二次插入失败!" << endl;  // 失败
	}
    
	//multiset
	multiset ms;
	ms.insert(10);
	ms.insert(10);

	for (multiset::iterator it = ms.begin(); it != ms.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

• 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

2.8.7 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

两种创建方式：

• pair p ( value1, value2 );

• pair p = make_pair( value1, value2 );

#include 

//对组创建
void test01()
{
	pair p(string("Tom"), 20);
	cout << "姓名： " <<  p.first << " 年龄： " << p.second << endl;

	pair p2 = make_pair("Jerry", 10);
	cout << "姓名： " << p2.first << " 年龄： " << p2.second << endl;
}

2.8.8 set容器排序

• set容器默认排序规则为从小到大，掌握如何改变排序规则

• 利用仿函数，可以改变排序规则

set存放内置数据类型

#include 

class MyCompare 
{
public:
	bool operator()(int v1, int v2) {
		return v1 > v2;
	}
};
void test01() 
{    
	set s1;
	s1.insert(10);
	s1.insert(40);
	s1.insert(20);
	s1.insert(30);
	s1.insert(50);

	//默认从小到大
	for (set::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	//指定排序规则
	set s2;
	s2.insert(10);
	s2.insert(40);
	s2.insert(20);
	s2.insert(30);
	s2.insert(50);

	for (set::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

set存放自定义数据类型

#include 
#include 

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;

};
class comparePerson
{
public:
	bool operator()(const Person& p1, const Person &p2)
	{
		//按照年龄进行排序  降序
		return p1.m_Age > p2.m_Age;
	}
};

void test01()
{
	set s;

	Person p1("刘备", 23);
	Person p2("关羽", 27);
	Person p3("张飞", 25);
	Person p4("赵云", 21);

	s.insert(p1);
	s.insert(p2);
	s.insert(p3);
	s.insert(p4);

	for (set::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age << endl;
	}
}

2.9 map/ multimap容器

2.9.1 map基本概念

简介：

• map中所有元素都是pair

• pair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

2.9.2 map构造和赋值

功能描述：

• 对map容器进行构造和赋值操作

构造：

• map mp; //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

#include 

2.9.3 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

#include 

2.9.4 map插入和删除

功能描述：

• map容器进行插入数据和删除数据

• 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。

#include 

2.9.5 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

#include 

2.9.6 map容器排序

#include