C++primer 第九章笔记 初稿

9.1 顺序容器

1. 性质：容器中元素的顺序与加入的位置相对应，为使用者提供了控制元素存储和访问顺序的能力。

2. 六大顺序容器

   名称	功能	特点>
   vector	可变大小数组	支持快速随机访问，除尾部外插入、删除较慢
   deque	双端队列	支持快速随机访问，头尾外插入删除较慢
   list	双向列表	支持双向顺序访问，任何位置插入删除很快
   forward_list	单项列表	支持正向顺序访问，任何位置插入删除很快
   array	固定大小数组	支持快速随机访问，不能添加删除
   string	字符串	支持快速随机访问，除尾部外插入、删除较慢

1. list与forward_list相较有更大的额外内存消耗。
2. array相比内置数组更为安全。
3. 标准库运行效率较高，应当优先选择标准库而不是原式数据结构。
4. 如果程序只要在读取时才会向容器中间插入数据，可以设定一个list缓冲。

9.2顺序容器概览（一般操作）

类型与函数	描述
iterator	迭代器
const_iterator	只读迭代器
size_type	无符号整型，描述容器大小或迭代器位置差
difference_type	带符号整型
value_type	元素类型
reference	元素左值类型，与value_type&相似
const_reference	const左值
C c, C c(c2), C c(b,e)	构造函数
C c{a,b,c,d…}	构造函数
C c(n), C c(n,t)	构造函数，n为个数，t为初始值
c1=c2, c1={a,b,c,d,…}	赋值
a.swap(b), swap(a,b)	交换
c.size()	元素个数（不支持forward_list）
c.max_size()	容器可保存最多元素个数
c.empty()	确认容器是否为空
c.insert(args)	插入元素
c.emplace(inits)	构造一个元素
c.erase(args)	删除元素
c.clear()	清空容器
reverse_iterator	逆寻址迭代器
const_reverse_iterator	只读逆寻址迭代器
c.rbegin(), c.rend(), c.crbegin(), c.crend	返回逆寻址迭代器

对于C c(b,e)的构造方法，C所声明的容器元素类型，必须与b e的类型相容（不一定一样，除array）。

比较运算符必须要求容器中的元素允许元素运算。

1. 迭代器有公共的接口，forward_list不支持自减操作。

2. 对反向迭代器使用自增，等价于正向迭代器递减。

3. 迭代器初始化与拷贝初始化区别

   list<string> ls;
   vector<const char*> vcc;
   
   list<string> ls2(ls);//正确无疑
   deque<string>ds(ls);//错误，容器种类不同 
   vector<string>vs(vcc)//错误，容器元素类型不同
   forward_list<string>fs(vcc.begin(),vcc.end());//正确 

4. array
5. • 支持容器直接拷贝（内置数组当然不行），但是类型和长度必须都一致。
   • 不支持assign与列表赋值。

9.3 顺序容器操作

1. 赋值与交换

   • 交换两个容器的元素通常比拷贝元素快，除array不涉及任何元素拷贝、删除、插入，故在常数时间完成。

   • 赋值会导致左值容器的迭代器、引用、指针失效，而交换会导致所有迭代器、引用、指针失效（array,string除外）。

   • assign

     • assign(b,e)：b和e不能是调用容器的迭代器。
     • assign(n,t)：全部替换，没有部分替换的方法。

   • 交换两个array用线性时间，但是元素值改变的同时迭代器所表示的位置不变。

2. 添加元素

   • push_back()

     • 不支持forward_list。
     • 本质是添加拷贝。
     • 返回void。

   • push_front

     • 支持list，forward_list，deque。
     • 在最开头插入元素，返回void。

   • insert

     • 对push_front不支持不代表对insert插入开头不支持。

     • 在迭代器指向元素之前插入，且返回第一个插入元素的迭代器。

     • 通过将返回值赋值给原迭代器，可实现在同一位置反复插入元素。

     • 也有返回void版本的insert方法。

   • emplace :直接进行初始化

3. 访问元素

   • front：返回首元素的引用，通过*(c.begin())也可得到。

   • back：返回尾元素的引用，forward_list无，通过*(c.end()-1)也可得到。

   • at(n)：返回下标为n的元素的引用。

4. 删除元素

   • pop_front， pop_back

     • pop_back不支持forward_list，pop_front不支持vector、string。

     • 分别删除首元素与尾元素，容器不可为空，返回void。

   • erase：

     • 删除单个或范围元素，返回被删除的最后一个元素之后的迭代器。

     • 删除单个尾后迭代器是未定义的，范围包含尾后迭代器是可以的。

   • forward_list

     • 特殊原因：作为单向链表，无法通过简答方法获得元素的前驱，故通过改变给定元素之后的元素来实现。

     • insert_after：返回指向最后一个插入元素的迭代器。

     • emplace_after(p,args)：插入元素args，返回指向插入元素的迭代器。

     • erase_after(p)：删除p指向位置之后的元素，返回指向被删除元素之后的迭代器。

     • erase_after(b,e)：删除[b,e)之间的元素，且返回指向被删除元素之后的迭代器。

     • 在forward_list中，通常会有两个变量，一个记录当前迭代器，一个记录前驱迭代器。

       forward_list<int> fl = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
       auto prev=fl.before_begin();
       auto curr=fl.begin();
       while(curr!=fl.end()){
           if (*curr % 2)
               curr = fl.erase_after(prev);
           else
               prev = curr++;
       }

5. 注意点：一旦涉及到容器的插入删除，不要缓存迭代器（end()），应当每次使用都调用一次。

9.4 vector对象的增长方式

• capacity：当前容器上限元素个数
• reserve：给容器分配更大的空间（小于等于当前空间不会报错，但是什么也不做）

• shrink_to_fit：将上限减少到与size()相匹配的大小。

• vector重新分配内存时一般上限*2。

9.5 string的额外操作

1. 构造方法

   • (cp,n)
     cp指向的数组中的，前n个元素的拷贝。如果不传递n，指针所指向的数组必须以 ‘\n’ 结尾！

   • (s2,pos2)
     从string类对象s2的下标pos2开始的拷贝，pos2大于s2.size()为未定义的行为。

   • (s2,pos2,len2)
     从string类对象s2的下标pos2开始len2个字符的拷贝，pos2大于s2.size()为未定义的行为，len2过长不影响正常运行。

   • s.substr(pos,n)
     返回字符串s从pos到pos+n-1的子串的拷贝。

2. 其他操作

   • 存在基于下标运算的insert、erase、assign方法。

   • append(args)：类似于”+”。

   • replace(range,args)：range为pos开始len长个字符，或者是一对迭代器。

   • 搜索操作

     • 返回值：string::size_type或string::npos。

     • find(args)
       返回调用对象中第一个匹配s的位置的下标，不存在则返回npos。

     • rfind(args)
       返回调用对象中最后一个匹配s的位置的下标，不存在则返回npos。
     • find_first_of(args)、find_last_of(args)
       返回第一次/最后一次args中任一字符出现的位置。
     • find_first_not_of(args)、find_last_not_of(args)
       返回第一次/最后一次不在args中出现的字符位置。
     • 样例：查找数字字符
       

       
       #include <iostream>
       
       
       #include <cstring>
       
       using namespace std;
       
       int main(){
           string s="ab2c3d7R4E6";
           string sn="0123456789";
           string::size_type pos=0;
           while((pos=s.find_first_of(sn,pos))!=string::npos){
               cout<<s[pos]<<endl;
               pos++;
           } 
           pos=0;
           while((pos=s.find_first_not_of(sn,pos))!=string::npos){
               cout<<s[pos]<<endl;
               pos++;
           }
       
           return 0;
       } 

   • compare方法：类似于strcmp。

   • 数值转换：一般为sto + 类型首字母 + (s,p,b)，p为第一个非数值字符的下标，b为基数默认10。
     

     string s="a=1";
     int i=stoi(s.substr(s.find_first_of(0123456789)));

9.6 顺序容器适配器

1. 定义：接受一种已有容器，并使其有接收适配器的操作。

2. 定义适配器

   • 与容器定义类似。

   • 默认下，stack 和 queue 是基于deque实现的，而priority_queue是基于vector实现的。

   • 通过创建适配器时将命名的顺序容器作为第二个参数，可以重载默认容器类型。

     stack<string, vector<string>>str_stk(svec);

   • 限制

     • 适配器不能构造于array、forward_list之上。
     • queue不能构造于vector之上，priority_queue不能构造于list之上。
     • 适配器不可以调用底层容器专有的方法。

3. 特征

   • queue：先进先出，即进入队列的对象被放置到对尾。
   • priority_queue：新加入的元素排在优先级比其低的元素之前。