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

文章目录

  • 一、STL初识
    • 1.1 STL的诞生
    • 1.2 STL基本概念
    • 1.3 STL六大组件
    • 1.4 STL中容器、算法、迭代器
  • 二、初识容器、算法、迭代器
  • 三、容器存放自定义数据类型
  • 四、容器嵌套容器


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)
容器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
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。
C++核心编程:P14->STL----STL初识_第1张图片
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()v.end()之前循环遍历容器中的元素。
for_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。
C++核心编程:P14->STL----STL初识_第2张图片


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。
C++核心编程:P14->STL----STL初识_第3张图片


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。
C++核心编程:P14->STL----STL初识_第4张图片

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