C++学习笔记（十八）
一、STL初识
1. STL的诞生
1）长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西
2）C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升
3）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
4）为了建立数据结构和算法的一套标准，诞生了STL
2. STL基本概念
1）STL（Standard Template Library，标准模板库）
2）STL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
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
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粘合剂。
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。
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：问题之解也
有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科叫做算法（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
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
迭代器：容器和算法之间的粘合剂
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。
每个容器都是自己专属的迭代器
迭代器使用非常类似于指针，初学阶段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
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，利用代码感受STL的魅力
STL中最常用的容器为Vector，可以理解维数组
5.1 Vector存放内置数据类型
#include
#include
#include // 标准算法头文件
using namespace std;
void myPrint(int val)
{
cout << val << endl;
}
void test()
{
// 创建一个vector容器，数组
vector v;
// 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);
// 通过迭代器访问容器中的数据
vector::iterator itBegin = v.begin(); // 起始迭代器 指向容器中第一个元素
vector::iterator itEnd = v.end(); // 结束迭代器 指向容器中最后一个元素的下一个位置
// 第一种遍历方式
while (itBegin != itEnd)
{
cout << *itBegin << endl;
itBegin++;
}
// 第二种遍历方式
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << *it << endl;
}
// 第三种遍历方式 利用STL提供的遍历算法
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
test();
return 0;
} 5.2 Vector存放自定义数据类型
#include
#include
#include
using namespace std;
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test01()
{
// 创建一个vector容器存放自定义数据类型
vector v;
// 创建数据
Person p1("刘备", 60);
Person p2("关羽", 50);
Person p3("张飞", 40);
Person p4("赵云", 30);
// 向容器中插入数据
v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
// 遍历数据
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << "姓名:" << (*it).m_Name << "\t" << "年龄:" << it->m_Age << endl;
}
}
void test02()
{
// 创建一个vector容器存放自定义数据类型
vector v;
// 创建数据
Person p1("刘备", 60);
Person p2("关羽", 50);
Person p3("张飞", 40);
Person p4("赵云", 30);
// 向容器中插入数据
v.push_back(&p1);
v.push_back(&p2);
v.push_back(&p3);
v.push_back(&p4);
// 遍历数据
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << "姓名:" << (*(*it)).m_Name << "\t" << "年龄:" << (*it)->m_Age << endl;
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
cout << "---------test01---------" << endl;
test01();
cout << "---------test02---------" << endl;
test02();
return 0;
} 5.3 Vector容器嵌套容器
#include
#include
using namespace std;
void test()
{
// 创建一个vector容器存放vector
vector> v;
// 创建小容器
vector v1;
vector v2;
vector v3;
vector v4;
// 向小容器中添加数据
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
v1.push_back(i);
v2.push_back(i+5);
v3.push_back(i+10);
v4.push_back(i+15);
}
// 将小容器插入到大容器中
v.push_back(v1);
v.push_back(v2);
v.push_back(v3);
v.push_back(v4);
// 遍历数据
for (vector>::iterator it1 = v.begin(); it1 != v.end(); it1++)
{
// (*it) —— 容器 vector
for (vector::iterator it2 = (*it1).begin(); it2 != (*it1).end(); it2++)
{
cout << *it2 << "\t";
}
cout << endl;
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
test();
return 0;
} 二、string容器
1. string容器的基本概念
本质：
string是C++风格的字符串，而string本质上是一个类
string和char *的区别：
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，不用担心赋值越界和取值越界等，由类内部进行负责
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
#include
using namespace std;
void test()
{
string s1; // 默认构造
const char* str = "hello world";
string s2(str);
cout << "s2 = " << s2 << endl;
string s3(s2);
cout << "s3 = " << s3 << endl;
string s4(10, 'a');
cout << "s4 = " << s4 << endl;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
test();
return 0;
} 3. string赋值操作
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赋值给当前的字符串
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赋值给当前的字符串
string& assign(const char *s, int n); // 把字符串s的前n个字符赋值给当前的字符串
string& assign(const string &s); // 把字符串s赋值给当前的字符串
string& assign(int n, char c); // 用n个字符c赋值给当前的字符串
#include
#include
using namespace std;
void test()
{
string str1;
str1 = "hello world!";
cout << str1 << endl;
string str2;
str2 = str1;
cout << str2 << endl;
string str3;
str3 = 'a';
cout << str3 << endl;
string str4;
str4.assign("hello C++");
cout << str4 << endl;
string str5;
str5.assign("hello C++", 5);
cout << str5 << endl;
string str6;
str6.assign(str4);
cout << str6 << endl;
string str7;
str7.assign(5, 'a');
cout << str7 << endl;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
test();
return 0;
} 总结：string的赋值方式有很多，operator=这种方式是比较实用的
4. string字符串拼接
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
#include
#include
using namespace std;
void test()
{
string str1;
str1 = "Hello ";
str1 += "C++";
cout << "str1 = " << str1 << endl;
str1 += '!';
cout << "str1 = " << str1 << endl;
string str2;
string str3;
str2.assign("Hello ");
str3.assign("C++!");
str2 += str3;
cout << "str2 = " << str2 << endl;
string str4;
string str5;
str4.assign("Hello ");
str5.assign("C++!");
str4.append(str5);
cout << "str4 = " << str4 << endl;
string str6;
str6.assign("Hello");
str6.append(" C++!", 2);
cout << "str6 = " << str6 << endl;
string str7;
string str8;
str7.assign("Hello ");
str8.assign("C++!");
str7.append(str8);
cout << "str7 = " << str7 << endl;
string str9;
string str10;
str9.assign("Hello ");
str10.assign("C++!");
str9.append(str10,2,2);
cout << "str9 = " << str9 << endl;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
test();
return 0;
} 5. string查找和替换
查找：查找指定字符串是否存在
替换：在指定位置替换字符串
函数原型：
int find(const string& str, int pos = 0) const; // 查找str第一次出现的位置，从pos开始查找
int find(const char* s, int pos = 0) const; // 查找s第一次出现的位置，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个字符第一次出现的位置
int find(const char c, int pos = 0) const; // 查找字符c第一次出现的位置
int rfind(const string& str, int pos = npos) const; // 查找str最后一次的位置，从pos开始查找
int rfind(const char* s, int pos = npos) const; // 查找s最后一次出现的位置，从pos开始查找
int rfind(const char* s, int pos, int n) const; // 从pos开始查找s的前n个字符最后一次出现的位置
int rfind(const char c, int pos = 0) const; // 查找字符c最后一次出现的位置
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
#include
#include
using namespace std;
// 1. 查找
void test01()
{
string str1 = "abcdefghide";
int pos1 = str1.find("de");
if (pos1 == -1)
{
cout << "未找到指定字符串..." << endl;
}
else
{
cout << "pos1 = " << pos1 << endl;
}
// find是从左往右找，rfind是从右往左找
int pos2 = str1.rfind("de");
if (pos1 == -1)
{
cout << "未找到指定字符串..." << endl;
}
else
{
cout << "pos2 = " << pos2 << endl;
}
}
// 2.替换
void test02()
{
string str1 = "abcdefghide";
// 从1号位置起三个字符替换为“1111”
str1.replace(1, 3, "1111");
cout << "str1 = " << str1 << endl;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
test01();
test02();
return 0;
} 总结：
1. find查找是从左往右，rfind是从右往左
2. find找到字符串返回查找的第一个字符的位置，找不到返回-1
3. replace在替换时，需要指定从哪个位置开始，多少个字符，替换成什么样的字符串
6. string字符串比较
字符串比较是按字符的ASCLL码进行对比
＝ 返回 ０
＞ 返回 １
＜ 返回 －１
函数原型：
int compare(const string& str) const; // 与字符串str比较
int find(const char* str) const; // 与字符串str比较
#include
#include
using namespace std;
void test01()
{
string str1 = "hello";
string str2 = "hello";
if (!str1.compare(str2))
{
cout << "str1 = str2" << endl;
}
else
{
cout << "str1 != str2" << endl;
}
}
int main(int argc, char* argv[])
{
test01();
return 0;
} 总结：字符串对比主要勇士比较两个字符串是否相等，判断谁大谁小意义并不是很大
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[]方式获取字符
char& at(int n); // 通过at方法获取字符
#include
#include
using namespace std;
void test01()
{
string str = "hello world";
// 通过[]方式访问单个字符
for (int i = 0; i < str.size(); i++)
{
cout << str[i] << " ";
}
cout << endl;
// 通过at方式访问单个字符
for (int i = 0; i < str.size(); i++)
{
cout << str.at(i) << " ";
}
cout << endl;
// 修改单个字符
str[8] = 'u';
str.at(9) = 'n';
cout << str << endl;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
test01();
return 0;
} 8. string插入与删除
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
#include
#include
using namespace std;
void test01()
{
string str = "hello world";
str.insert(1, "123");
cout << "str = " << str << endl;
str.erase(1, 3);
cout << "str = " << str << endl;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
test01();
return 0;
} 9. string子串
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
#include
#include
using namespace std;
void test01()
{
string str = "hello world";
string sub_str = str.substr(0, 5);
cout << "sub_str = " << sub_str << endl;
}
// 使用操作
void test02()
{
string email = "[email protected]";
int pos = email.find("@");
string userName = email.substr(0, pos);
cout << "user_name: " << userName << endl;
}
int main(int argc, char* argv[])
{
test01();
test02();
return 0;
}