【C++提高编程(三)】
一、deque容器
1.1、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会比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
deque内部工作原理:
deque内部有个中控器，维护每段缓冲区中的内容，缓冲区中存放真实数据。
中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用deque时像一片连续的内存空间。
·deque容器的迭代器也是支持随机访问的
1.2、deque构造函数
功能描述:
·deque容器构造
函数原型:
·deque
·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 °);//拷贝构造函数
总结:deque容器和vector容器的构造方式几乎一致，灵活使用即可
1.3、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。
总结:deque赋值操作也与vector相同，需熟练掌握
1.4、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。
总结:
·deque没有容量的概念
·判断是否为空 --- empty
·返回元素个数 --- size
·重新指定个数 --- resize
1.5、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。
总结:
·插入和删除提供的位置是迭代器!
·尾插 --- push_back
·尾删 --- pop_back
·头插 --- push_front
·头删 --- pop_front
1.6、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
总结:
·除了用迭代器获取deque容器中元素，[]和at也可以
·front返回容器第一个元素
·back返回容器最后一个元素
1.7、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
排序 --- 默认排序规则是从小到大且升序
对于支持随机访问的迭代器的容器，都可以利用sort算法直接对其进行排序
vector容器也可以利用sort进行排序
注意:
如果要想deque容器中的数据在作为引用传入函数时不被函数中恶意修改，则我们期望在引用传参前加const，但是这样会报错:
这种情况下我们需要用deque容器中提供的const类型的迭代器:
这种情况下的报错才是我们想要的不可修改的结果!
总结:sort算法非常实用，使用时包含头文件algorithm即可
二、案例一 --- 评委打分
2.1、案例描述
有5名选手:选手ABCDE，10个评委分别对每一名选手打分，去除最高分，去除评委中最低分，取平均分。
2.2、实现步骤
1.创建五名选手，放到vector中
2.遍历vector容器，取出来每一个选手，执行for循环，可以把10个评分打分存到deque容器中
3.sort算法对deque容器中分数排序，去除最高和最低分
4. deque容器遍历一遍，累加总分
5.获取平均分
示例代码:
#include
#include
class Person//选手类
{
public:
string m_Name;//姓名
int m_Score;//平均分
Person(string name, int score)
{
this->m_Name = name;
this->m_Score = score;
}
};
void createPerson(vector& v)
{
string nameSeed = "ABCDE";
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
string name = "选手";
name += nameSeed[i];
int score = 0;
Person p(name, score);
//将创建的Person对象放入容器中
v.push_back(p);
}
}
void setScore(vector& v)
{
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
//将评委的打分放入deque容器中
deque d;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
int score = rand() % 41 + 60;//60 ~ 100分
d.push_back(score);
}
//排序
sort(d.begin(), d.end());
//去除最高和最低分
d.pop_back();
d.pop_front();
//获取平均分
int sum = 0;
for (deque::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
{
sum += *dit;//累加每个评委的分数
}
int avg = sum / d.size();
//将平均分赋值给选手
it->m_Score = avg;
}
}
void showScore(vector& v)
{
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout <<"姓名: " << (*it).m_Name << " 平均分: "<< (*it).m_Score<< endl;
}
}
int main()
{
//添加随机数种子
srand((unsigned int)time(NULL));
//1.创建5名选手
vector v;//存放选手的容器
createPerson(v);
//2.给5名选手打分
setScore(v);
//3.显示最后得分
showScore(v);
system("pause");
return 0;
} 
三、stack容器
3.1、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
3.2、stack 常用接口
功能描述:栈容器常用的对外接口
构造函数:
·stack
·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
示例:
#include
void test01()
{
//栈stack容器 - 符合先进后出的数据结构
stack s;
//入栈
s.push(10);
s.push(20);
s.push(30);
s.push(40);
cout << "栈的大小:" << s.size() << endl;
//只要栈不为空,查看栈顶,并且执行出栈操作
while (!s.empty())
{
//查看栈顶元素
cout << "栈顶元素:" << s.top() << endl;
//出栈
s.pop();
}
cout << "栈的大小:" << s.size() << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结:
·入栈 --- push
·出栈 --- pop
·返回栈顶 --- top
·判断栈是否为空 --- empty
·返回栈大小 --- size
四、queue 容器
4.1、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
4.2、queue 常用接口
功能描述:栈容器常用的对外接口
构造函数:
·queue
·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
示例:
#include
class Person
{
public:
string m_Name;
int m_Age;
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
};
void test01()
{
//创建队列
queue q;
//准备数据
Person p1("唐三藏", 40);
Person p2("孙悟空", 1500);
Person p3("猪悟能", 900);
Person p4("沙师弟", 1000);
//入队
q.push(p1);
q.push(p2);
q.push(p3);
q.push(p4);
cout << "队列大小:" << q.size() << endl;
//判断只要队列不为空,查看队头和队尾,出队
while (!q.empty())
{
//查看队头
cout << "队头 --- 姓名:" << q.front().m_Name << " 年龄:" << q.front().m_Age << endl;
//查看队尾
cout << "队尾 --- 姓名:" << q.back().m_Name << " 年龄:" << q.back().m_Age << endl;
//出队
q.pop();
}
cout << "队列大小:" << q.size() << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 
总结:
·入队 --- push
·出队 --- pop
返回队头元素 --- front
返回队尾元素 --- back
判断队是否为空 --- empty
返回队列大小 --- size
五、list容器
5.1、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 
优点:可以对任意位置进行快速插入或删除元素
缺点:容器遍历速度，没有数组快，占用空间比数组大
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。
总结:STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点
5.2、list构造函数
功能描述:创建list容器
函数原型:
·list
·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。
总结:list构造方式同其他几个STL常用容器，熟练掌握即可
5.3、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。
总结:list赋值和交换操作能够灵活运用即可
5.4、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。
总结:
·判断是否为空 --- empty
·返回元素个数 --- size
·重新指定个数 --- resize
5.5、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。
总结:
·尾插 --- push_back
·尾删 --- pop_back
·头插 --- push_front
·头删 --- pop_front
·插入 --- insert
·删除 --- erase
·移除 --- remove
·清空 --- clear
5.6、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。
L[0]不可以用[]访问list容器中的元素
L.at(0)不可以用at方式访问list容器中的元素
原因是list本质是链表，不是用连续线性空间存储数据，迭代器也是不支持随机访问的
//验证迭代器是不支持随机访问的
list
::iterator it = L.begin(); it++;//支持双向
it--;
//it = it + 1;//不支持随机访问
//it = it + 3;
总结:
·list容器中不可以通进[]或者at方式访问数据
·返回第一个元素 --- front
·返回最后一个元素 --- back
5.7、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
示例:
#include
#include
void printList(list& L)
{
for (list::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
bool myCompare(int v1, int v2)
{
//降序 - 让第一个数 > 第二个数
return v1 > v2;
}
void test01()
{
list L;
L.push_back(20);
L.push_back(10);
L.push_back(50);
L.push_back(30);
L.push_back(40);
cout << "排序前:";
printList(L);
//所有不支持随机访问迭代器的容器,不可以用标准算法
//不支持随机访问迭代器的容器,内部会提供对应一些算法
//sort(L.begin() , L.end());
L.sort();//默认排序规则 - 从小到大升序
cout << "排序后:";
printList(L);
//降序排列
L.sort(myCompare);
printList(L);
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
}
总结:
·反转 --- reverse
·排序 --- sort(成员函数)
5.8、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
示例:
#include
class Person
{
public:
string m_Name;
int m_Age;
int m_Height;
Person(string name, int age , int height)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
this->m_Height = height;
}
};
//指定排序规则
bool comparePerson(Person &p1 , Person&p2)
{
//按照年龄升序
if (p1.m_Age == p2.m_Age)
{
//年龄相同,按照身高降序排列
return p1.m_Height > p2.m_Height;
}
else
{
return p1.m_Age < p2.m_Age;
}
}
void test01()
{
list L;//创建容器
//准备数据
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);
//插入数据
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;
}
//排序
cout << "-----------------------------" << endl;
cout << "排序后:" << endl;
L.sort(comparePerson);
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;
}
总结:
·对于自定义数据类型，必须要指定排序规则，否则编译器不知道如何进行排序
·高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定，并不复杂
六、set/multiset 容器
6.1、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
6.2、set构造和赋值
功能描述:创建set容器以及赋值
构造:
·set
·set(const set &st);//拷贝构造函数
赋值:
·set& operator=(const set &st);//重载等号操作符
总结:
·set容器插入数据时用insert
·set容器插入数据的数据会自动排序
6.3、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
总结:
·统计大小 --- size
·判断是否为空 --- empty
·交换容器 --- swap
6.4、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
总结:
·插入 --- insert
·删除 --- erase
·清空 --- clear
6.5、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
总结:
·查找 --- find(返回的是迭代器)
·统计 --- count(对于set，结果为0或者1)
6.6、set和multiset区别
学习目标:
·掌握set和multiset的区别
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
总结:
·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
6.7、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据
两种创建方式:
·pair
·pair
总结:两种方式都可以创建对组，记住一种即可
6.8、set容器排序
学习目标:
·set容器默认排序规则为从小到大，掌握如何改变排序规则
主要技术点:
·利用仿函数，可以改变排序规则
示例一:set存放内置数据类型
class MyCompare
{
public:
bool operator()(int v1 , int v2)const
{
return v1 > v2;
}
};
void test01()
{
set s1;
s1.insert(40);
s1.insert(20);
s1.insert(10);
s1.insert(30);
s1.insert(50);
for (set::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
//指定排序规则从大到小
set s2;
s2.insert(40);
s2.insert(20);
s2.insert(10);
s2.insert(30);
s2.insert(50);
for (set::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 
示例二:set存放自定义数据类型
class Person
{
public:
string m_Name;
int m_Age;
Person(string name , int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
};
class comparePerson
{
public:
bool operator()(const Person& p1 , const Person & p2)const
{
//按照年龄降序
return p1.m_Age > p2.m_Age;
}
};
void test01()
{
set s;//自定义的数据类型都会指定排序规则
//创建Person对象
Person p1("刘备", 40);
Person p2("关羽", 36);
Person p3("张飞", 34);
Person p4("赵云", 30);
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;
}
}
int main()
{
test01();
system("pause");
return 0;
} 
总结:
·利用仿函数可以指定set容器的排序规则
·对于自定义数据类型，set必须指定排序规则才可以插入数据