C++核心编程：P14-＞STL----STL初识

本系列文章为黑马程序员C++教程学习笔记，前面的系列文章链接如下
C++核心编程：P1-＞程序的内存模型
C++核心编程：P2-＞引用
C++核心编程：P3-＞函数提高
C++核心编程：P4-＞类和对象----封装
C++核心编程：P5-＞类和对象----对象的初始化和清理
C++核心编程：P6-＞类和对象----C++对象模型和this指针
C++核心编程：P7-＞类和对象----友元
C++核心编程：P8-＞类和对象----运算符重载
C++核心编程：P9-＞类和对象----继承
C++核心编程：P10-＞类和对象----多态
C++核心编程：P11-＞文件操作
C++核心编程：P12-＞模板----函数模板
C++核心编程：P13-＞模板----类模板

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一、STL初识

1.1 STL的诞生

STL诞生来源：

• 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

1.2 STL基本概念

STL基本概念

①STL(Standard Template Library,标准模板库)
②STL 从广义上分为：容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)
③容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接。
④STL几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数

1.3 STL六大组件

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
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。

1.4 STL中容器、算法、迭代器

容器

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

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

迭代器： 容器和算法之间粘合剂
①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。
②每个容器都有自己专属的迭代器
③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。将迭代器解引用之后，就是模板参数列表中的数据类型。
④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

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、<、<=、>、>=

二、初识容器、算法、迭代器

案例： 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

#include 
using namespace std;
#include 
#include  //使用标准算法库时需要包含此头文件

void MyPrint(int A)
{
	cout << A << endl;
}

void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);

	vector<int>::iterator itBegin = v.begin();
	vector<int>::iterator itEnd = v.end();
	
	//第一种方法：使用while循环
	cout << "第一种方法" << endl;
	while (itBegin != itEnd)
	{
		cout << *itBegin << endl;
		itBegin++;
	}
	
	//第二种方法：使用for循环
	cout << "第二种方法" << endl;
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << endl;
	}

	//第三种方法：使用STL提供的标准便利算法(会使用到回调函数，后续继续跟进学习)
	cout << "第三种方法" << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，可以看到三种算法都能遍历vector中的元素并打印。

解析：

①vector是个模板，所以我们要通过模板参数指定容器中存放的数据类型。我们这里指定的是int。
②通过vector的成员函数push_back向容器中放数据
③每一个容器都有自己的迭代器，迭代器是用来遍历容器中的元素
----v.begin()返回迭代器，这个迭代器指向容器中第一个数据
----v.end()返回迭代器，这个迭代器指向容器元素的最后一个元素的下一个位置
----vector::iterator拿到vector这种容器的迭代器类型
④通过拿到容器的迭代器类型后，对迭代器解引用就可以得到容器中的数据类型。可以定义一个变量，用于在v.begin()和v.end()之前循环遍历容器中的元素。
⑤for_each算法定义如下：原理就是将首尾之间的元素逐个传入指定的函数中去。

三、容器存放自定义数据类型

案例： 我们定义一个Person类，然后实例化一些对象。我们分别向2个vector中插入对象和对象指针，然后遍历vector并打印对象。

#include 
#include 
using namespace std;
#include 
#include  //使用标准算法库时需要包含此头文件

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

public:
	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test01()
{
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);

	vector<Person> v1;
	v1.push_back(p1);
	v1.push_back(p2);
	v1.push_back(p3);
	v1.push_back(p4);

	cout << "存放对象" << endl;
	for (vector<Person>::iterator it = v1.begin(); it < v1.end(); it++)
	{
		cout << "Name：" << (*it).m_Name << " Age： " << it->m_Age << endl;
	}

	cout << "存放对象指针" << endl;
	vector<Person*> v2;
	v2.push_back(&p1);
	v2.push_back(&p2);
	v2.push_back(&p3);
	v2.push_back(&p4);
	for (vector<Person*>::iterator it = v2.begin(); it < v2.end(); it++)
	{
		cout << "Name：" << (*it)->m_Name << " Age： " << (*it)->m_Age << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，可以看到成功打印出这些对象。

四、容器嵌套容器

案例： 容器中可以继续嵌套容器，比如我们在vector中嵌套vector，就相当于一个二维数组。我们创建一个二维数组并将将所有数据进行遍历输出。

#include 
using namespace std;
#include 

void test01()
{
	vector<vector<int>> v;
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	vector<int> v3;
	vector<int> v4;

	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		v1.push_back(i+1);
		v2.push_back(i+2);
		v3.push_back(i+3);
		v4.push_back(i+4);
	}

	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
	v.push_back(v3);
	v.push_back(v4);

	for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it < v.end(); it++)
	{
		//*it就是vector
		for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit < (*it).end(); vit++)
		{
			cout << (*vit) << " "; 
		}
		cout << endl;
	}

}

int main()
{
	test01();
	system("pause");

	return 0;
}

运行，结果正确。