C++ STL笔记一：初识STL；容器；算法；迭代器；容器装数据

一：由来：

• 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。
  • 面向对象：三大特点：
    • 封装：将事物共有的特性（共性）抽离出来，封装为一个类，基于类具体化实例。从而提高复用性。物以类聚。
    • 继承：子类继承父类。把父类的东西（属性、行为）都拿过来，子类不用再次重新声明一遍。也提高了代码的复用性。
    • 多态：一个函数名称，有多个实现方式。根据调用的对象不同，产生不同的结果。不同的子类实例赋值给父类变量，来实现多态。也提高了代码复用性。
  • 泛型编程：模板将类型参数化。 通用性更强，适应不同的场景。
• 但是，大多数情况，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。
  • 比如一个场景，实现两个数相加：有几个程序，有些叫myAdd,有的叫plus等。
  • 名字都不一样，但是功能都一样。
  • 此时为了诞生一套标准：系统给提供了一套加法：以后大家都用这套。以此实现了代码复用。
• 为了建立数据结构和算法的一套标准，诞生了STL（Standard Template Libary：标准模板库）。

二、基本概念：

• 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。

三、STL六大组件：

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。重载的小括号（）。
5. 适配器（配接器）：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西。（难，用途不广泛。）
6. 空间配置器：负责空间的配置与管理。（容器底层数据开辟位置管理与释放管理）

四、STL中容器、算法、迭代器

1、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。常见的数据结构：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。

2、算法：问题之解法也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题：Algorithms算法。

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。

3：迭代器：容器和算法之间的粘合剂

容器是放数据的，算法是用来解决问题的。

比如算法要寻找数组（容器）中的最大值，算法要通过迭代器才可以访问数组中的元素。

算法要通过迭代器才可以访问容器中的元素。

迭代器：提供一种方法，是指能够依序寻访某个容器所包含的各个元素，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、<、<=、>、>=

双向和随机访问迭代器是最常用的。其中随机访问迭代器功能最强大。

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容器与算法和迭代器组合认识

容器装内置数据类型 

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector::iterator

#include
#include
#include

using namespace std;

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

void test01()
{
	// 1、创建一个vector容器，数组
	vector v;
	// 2、向容器中插入数据。
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);

	// 3、通过迭代器访问容器中的数据
	vector::iterator itBegin = v.begin();  // 起始迭代器  ：指向容器中的第一个元素
	// 迭代器可以理解为一个指针，目前这个指针指向容器中的第一个元素的位置。
	vector::iterator itEnd = v.end();    // 结束迭代器：指向容器中的最后一个元素的下一个位置。

	// 4、遍历方式：
	// 第一种遍历方式：
	while (itBegin != itEnd)
	{
		// 当作指针来看待，就需要解引用来查看内容。
		cout << *itBegin << endl;
		itBegin++;
	}
	// 第一种方法需要将写起始和结束迭代器，还要写while循环。

	// 第二种遍历方式：写在一起：
	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << endl;
	}
	
	// 第三种遍历方式:STL中提供的遍历算法。先包含 算法 的头文件：#include
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint); //利用了一种类似回调的技术。函数执行完去执行某个函数。

}

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容器装自定义数据类型 

存放对象：

#include
#include
#include
using namespace std;

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

void showPerson(Person& p)
{
	cout << "姓名：" << p.m_Name << "；年龄：" << p.m_Age << endl;
}

void test01()
{
	vector v;
	Person p1("aaa", 18);
	Person p2("bbb", 19);
	Person p3("ccc", 20);
	Person p4("ddd", 21);
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);

	for (vector::iterator it = v.begin() ; it!=v.end(); it++)
	{
		// iterator迭代器看作是一个指针。解引用出来就是一个Person数据类型。
		// 技巧：尖括号<>里面是什么类型，指针解引用解出来就是什么类型。
		cout << "姓名：" << (*it).m_Name << "年龄：" << (*it).m_Age << endl;

		// 或者：
		cout << "姓名：" << it->m_Name << ";年龄：" << it->m_Age << endl;
	}

	for_each(v.begin(), v.end(), showPerson);
}

对于自定义数据类型：vector来说：尖括号中的数据类型，iterator解引用解出来的就是这个类型。

存放对象指针

// 存放自定义数据类型的指针。
void myPrint2(Person* p)
{
	cout << p->m_Name << p->m_Age << endl;
}
void test02()
{
	// 把对象的地址存放在容器中;
	vector v;
	Person p1("aaa", 18);
	Person p2("bbb", 19);
	Person p3("ccc", 20);
	Person p4("ddd", 21);
	// 需要加取址符号
	v.push_back(&p1);
	v.push_back(&p2);
	v.push_back(&p3);
	v.push_back(&p4);

	// 遍历
	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << (*it)->m_Name << (*it)->m_Age << endl;
	}
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint2);

}

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vector容器嵌套容器

如果vector容器看作一个数组，那么嵌套vector容器可以看作一个二维数组。

void test01()
{

	vector> v;
	
	// 创建小容器：
	vector v1;
	vector v2;
	vector v3;
	vector v4;
	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		v1.push_back(i * 3 + 1);
		v2.push_back(i * 4 + 1);
		v3.push_back(i * 5 + 1);
		v4.push_back(i * 6 + 1);
	}

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

	// 通过大容器把所有大容器遍历一遍。
	for (vector>::iterator it = v.begin(); it !=v.end(); it++)
	{
		for (vector::iterator it1 = (*it).begin(); it1 !=(*it).end(); it1++)
		{
			cout << (*it1) << " " << endl;
		}
	}
}