容器
在实际的开发过程中， 数据结构本身的重要性不会逊于操作于数据结构的算法的重要性， 当程序中存在着对时间要求很高的部分时，数据结构的选择就显得更加重要。
经典的数据结构数量有限， 但是我们常常重复着一些为了实现向量、 链表等结构而编写 的代码，这些代码都十分相似，只是为了适应不同数据的变化而在 细节上有所出入。 STL 容器就为我们提供了这样的方便， 它允许我们重复利用已有的实现构造自己的特定类型下的 数据结构，通过设置一些模板， STL容器对最常用的数据结构提供了支持，这些模板的参数 允许我们指定容器中元素的数据类型，可以将我们许多重复而乏味的工作简化。
容器部分主要由头文 件<vector>,<list>,<deque>,<set>,<map>,<stack> 和<queue>组成。 对于常用的一些容器和容器适配器（可以看作由其它容器实现的容器） ，可以通过下表总结 一下它们和相应头文件的对应关系。
容器的概念
用来管理一组元素
容器的分类
序列式容器（ Sequence containers ）
每个元素都有固定位置－－取决于插入时机和地点，和元素值无关。
vector 、deque、list
关联式容器（ Associated containers ）
元素位置取决于特定的排序准则，和插入顺序无关
set 、multiset 、map、multimap
迭代器
迭代器从作用上来说是最基本的部分， 可是理解起来比前两者都要费力一些。 软件设计 有一个基本原则， 所有的问题都可以通过引进一个间接层来简化， 这种简化在 STL中就是用 迭代器来完成的。概括来说，迭代器在 STL中用来将算法和容器联系起来，起着一种黏和剂 的作用。 几乎 STL提供的所有算法都是通过迭代器存取元素序列进行工作的， 每一个容器都 定义了其本身所专有的迭代器，用以存取容器中的元素。
迭代器部分主要由头文件 <utility>,<iterator> 和<memory> 组成。 <utility> 是一个很小的头 文件，它包括了贯穿使用在 STL中的几个模板的声明， <iterator> 中提供了迭代器使用的许多 方法，而对于 <memory>的描述则十分的困难，它以不同寻常的方式为容器中的元素分配存 储空间， 同时也为某些算法执行期间产生的临时对象提供机制 ,<memory> 中的主要部分是模 板类 allocator ，它负责产生所有容器中的默认分配器。
算法
函数库对数据类型的选择对其可重用性起着至关重要的作用。 举例来说， 一个求方根的 函数，在使用浮点数作为其参数类型的情况下的可重用性肯定比使用整型作为它的参数类性 要高。而 C++通过模板的机制允许推迟对某些类型的选择，直到真正想使用模板或者说对模 板进行特化的时候， STL就利用了这一点提供了相当多的有用算法。它是在一个有效的框架 中完成这些算法的 ——可以将所有的类型划分为少数的几类， 然后就可以在模版的参数中使 用一种类型替换掉同一种类中的其他类型。
STL提供了大约 100 个实现算法的模版函数， 比如算法 for_each 将为指定序列中的每一 个元素调用指定的函数， stable_sort 以你所指定的规则对序列进行稳定性排序等等。这样一 来，只要熟悉了 STL之后，许多代码可以被大大的化简，只需要通过调用一两个算法模板， 就可以完成所需要的功能并大大地提升效率。
算法部分主要由头文件 <algorithm> ，<numeric>和<functional> 组成。 <algorithm> 是所有 STL 头文件中最大的一个（尽管它很好理解） ，它是由一大堆模版函数组成的，可以认为每 个函数在很大程度上都是独立的，其中常用到的功能范围涉及到比较、 交换、查找、遍历操 作、复制、修改、移除、反转、排序、合并等等。 <numeric>体积很小，只包括几个在序列 上面进行简单数学运算的模板函数，包括加法和乘法在序列上的一些操作。 <functional> 中 则定义了一些模板类，用以声明函数对象。
容器算法迭代器初识
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
#include <vector> //vector容器的头文件
#include <algorithm> //系统标准算法头文件
#include <string>
//普通指针也是属于一种迭代器
void test01()
{
int arr[5] = { 1, 5, 2, 7, 3 };
int * p = arr;
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
//cout << arr[i] << endl;
cout << *(p++) << endl;
}
}
void myPrint(int val)
{
cout << val << endl;
}
//内置属性类型
void test02()
{
vectorv; //声明一个vector的容器
//想容器中添加数据
v.push_back(10);
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(40);
//通过迭代器可以 遍历容器
//每个容器都有自己专属的迭代器
//vector::iterator itBegin = v.begin(); //起始迭代器
//vector::iterator itEnd = v.end(); //结束迭代器
//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 利用系统提供算法
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}
//自定义数据类型
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
string m_Name;
int m_Age;
};
void test03()
{
vector v;
Person p1("aaa", 10);
Person p2("bbb", 20);
Person p3("ccc", 30);
Person p4("ddd", 40);
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++)
{
// *it --- Person类型 it --- 指针
cout << "姓名： " << (*it).m_Name << " 年龄： " << it->m_Age << endl;
}
}
//存放自定义数据类型的指针
void test04()
{
vector v;
Person p1("aaa", 10);
Person p2("bbb", 20);
Person p3("ccc", 30);
Person p4("ddd", 40);
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++)
{
//*it --- Person *
cout << "姓名： " << (*it)->m_Name << " 年龄： " << (*it)->m_Age << endl;
}
}
//容器嵌套容器
void test05()
{
vector< vector > v ;//类似二维数组
vectorv1;
vectorv2;
vectorv3;
for (int i = 0; i < 10;i++)
{
v1.push_back(i);
v2.push_back(i + 10);
v3.push_back(i + 100);
}
//将小容器 插入到大容器中
v.push_back(v1);
v.push_back(v2);
v.push_back(v3);
for (vector>::iterator it = v.begin(); it != v.end();it++)
{
//*it --- vector
for (vector::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end();vit++)
{
//*vit --- int
cout << *vit << " ";
}
cout << endl;
}
}
int main(){
//test01();
//test02();
//test03();
//test04();
test05();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
string容器
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
#include <string>
#include <stdexcept>
#include <vector>
/*
string 构造函数
string();//创建一个空的字符串 例如: string str;
string(const string& str);//使用一个string对象初始化另一个string对象
string(const char* s);//使用字符串s初始化
string(int n, char c);//使用n个字符c初始化
string基本赋值操作
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个字符赋给当前的字符串
string& assign(const string &s);//把字符串s赋给当前字符串
string& assign(int n, char c);//用n个字符c赋给当前字符串
string& assign(const string &s, int start, int n);//将s从start开始n个字符赋值给字符串
*/
void test01()
{
//构造
string s1;
string s2(s1); //拷贝构造
string s3("aaa"); //有参构造
string s4(10, 'c'); //两个参数 有参构造
cout << s3 << endl;
cout << s4 << endl;
//赋值
string s5;
s5 = s4;
//string& assign(const char *s, int n);//把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串
s5.assign("abcdefg", 3);
cout << "s5 = " << s5 << endl;
//string& assign(const string &s, int start, int n);//将s从start开始n个字符赋值给字符串
// 从0开始计算
string s6 = "abcdefg";
string s7;
s7.assign(s6, 3, 3);
cout << "s7 =" << s7 << endl;
}
/*
string存取字符操作
char& operator[](int n);//通过[]方式取字符
char& at(int n);//通过at方法获取字符
*/
void test02()
{
string s = "hello world";
//for (int i = 0; i < s.size();i++)
//{
// //cout << s[i] << endl;
// cout << s.at(i) << endl;
//}
//at 和 [] 区别 []访问越界 直接挂掉 而 at访问越界 会抛出一个 异常 out_of_range
try
{
//s[100];
s.at(100);
}
catch (exception &e)
{
cout << e.what() << endl;
}
}
/*
string拼接操作
string& operator+=(const string& str);//重载+=操作符
string& operator+=(const char* str);//重载+=操作符
string& operator+=(const char c);//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+=()
string& append(const string &s, int pos, int n);//把字符串s中从pos开始的n个字符连接到当前字符串结尾
string& append(int n, char c);//在当前字符串结尾添加n个字符c
3.1.2.5 string查找和替换
int find(const string& str, int pos = 0) const; //查找str第一次出现位置,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个字符第一次位置
int find(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c第一次出现位置
int rfind(const string& str, int pos = npos) const;//查找str最后一次位置,从pos开始查找
int rfind(const char* s, int pos = npos) const;//查找s最后一次出现位置,从pos开始查找
int rfind(const char* s, int pos, int n) const;//从pos查找s的前n个字符最后一次位置
int rfind(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c最后一次出现位置
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
*/
void test03()
{
//字符串拼接
string str1 = "我";
string str2 = "爱北京";
str1 += str2;
cout << str1 << endl;
string str3 = "天安门";
str1.append(str3);
cout << str1 << endl;
//字符串查找
string str4 = "abcdefghide";
int pos = str4.find("de"); //如果找不到子串 返回 -1 ，找到返回第一次出现的位置
//rfind从右往左查找
//第二个参数 是默认起始查找的位置 默认是0
cout << "pos = " << pos << endl;
//string& replace(int pos, int n, const string& str); //替换从pos开始n个字符为字符串str
str4.replace(1, 3, "111111"); // a111111efg..
cout << "str4 " << str4 << endl;
}
/*
string比较操作
compare函数在>时返回 1，<时返回 -1，==时返回 0。
比较区分大小写，比较时参考字典顺序，排越前面的越小。
大写的A比小写的a小。
int compare(const string &s) const;//与字符串s比较
int compare(const char *s) const;//与字符串s比较
*/
void test04()
{
string str1 = "bbcde";
string str2 = "abcdeff";
if (str1.compare(str2) == 0)
{
cout << "str1 == str2 " << endl;
}
else if (str1.compare(str2) > 0)
{
cout << "str1 > str2 " << endl;
}
else
{
cout << "str1 < str2 " << endl;
}
}
/*
string子串
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
*/
void test05()
{
//string str = "abcde";
//string subStr = str.substr(1, 3);
//cout << subStr << endl; // bcd
string email = "zhangtao@sina.com";
int pos = email.find("@"); // 8
string userName = email.substr(0, pos);
cout << userName << endl;
}
void test06()
{
string str = "www.itcast.com.cn";
//需求： 将 网址中的每个单词 都截取到 vector容器中
vectorv;
// www itcast com cn
int start = 0;
while (true)
{
//www.itcast.com.cn
int pos = str.find(".",start);
if (pos == -1)
{
//将最后一个单词截取
string tmp = str.substr(start, str.size() - start);
v.push_back(tmp);
break;
}
string tmp = str.substr(start, pos- start);
v.push_back(tmp);
start = pos + 1;
}
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end();it++)
{
cout << *it << endl;
}
}
/*
string插入和删除操作
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
*/
void test07()
{
string str = "hello";
str.insert(1, "111");
cout << "str = " << str << endl; // h111ello
//利用erase 删除掉 111
str.erase(1, 3);
cout << "str = " << str << endl;
}
/*
string和c-style字符串转换
*/
void doWork(string s)
{
}
void doWork2(const char * s)
{
}
void test08()
{
//char * ->string
char * str = "hello";
string s(str);
// string -> char *
const char * str2 = s.c_str();
doWork(str2); //编译器将 const char* 可以隐式类型转换为 string
//doWork2(s); //编译器 不会 将 string 隐式类型转换为 const char *
}
void test09()
{
string s = "abcdefg";
char& a = s[2];
char& b = s[3];
a = '1';
b = '2';
cout << s << endl;
cout << (int*)s.c_str() << endl;
s = "pppppppppppppppppppppppp";
//a = '1'; //原来a和b的指向就失效了
//b = '2';
cout << s << endl;
cout << (int*)s.c_str() << endl;
}
/*
写一个函数，函数内部将string字符串中的所有小写字母都变为大写字母。
*/
void test10()
{
string str = "abCDeFg";
for (int i = 0; i < str.size();i++)
{
//小写转大写
//str[i] = toupper(str[i]);
//大写转小写
str[i] = tolower(str[i]);
}
cout << str << endl;
}
int main(){
//test01();
//test02();
//test03();
//test04();
//test05();
//test06();
//test07();
//test09();
test10();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
容器
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <list>
void test01()
{
vector v;
for (int i = 0; i < 10; i++){
v.push_back(i);
cout << v.capacity() << endl; // v.capacity()容器的容量
}
}
/*
vector构造函数
vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。
vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。
//例子 使用第二个构造函数 我们可以...
int arr[] = {2,3,4,1,9};
vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
vector常用赋值操作
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。
vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符
swap(vec);// 将vec与本身的元素互换。
*/
void printVector(vector<int>&v)
{
for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end();it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test02()
{
//构造
vectorv1;
vectorv2(10, 100);
printVector(v2);
vectorv3(v2.begin(), v2.end());
printVector(v3);
//赋值
vectorv4;
//v4.assign(v3.begin(), v3.end());
v4 = v3;
printVector(v4);
int arr[] = { 2, 3, 4, 1, 9 };
vector v5(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(int));
//swap交换
v4.swap(v5);
printVector(v4);
}
/*
vector大小操作
size();//返回容器中元素的个数
empty();//判断容器是否为空
resize(int 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(int 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。
capacity();//容器的容量
reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。
vector数据存取操作
at(int idx); //返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range异常。
operator[];//返回索引idx所指的数据，越界时，运行直接报错
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
vector插入和删除操作
insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele.
push_back(ele); //尾部插入元素ele
pop_back();//删除最后一个元素
erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素
clear();//删除容器中所有元素
*/
void test03()
{
vectorv1;
v1.push_back(10);
v1.push_back(40);
v1.push_back(20);
v1.push_back(30);
cout << "size = " << v1.size() << endl;
if (v1.empty())
{
cout << "v1为空" << endl;
}
else
{
cout << "v1不为空" << endl;
}
//重新指定容器长度 resize
v1.resize(10,1000); //第二个参数是默认填充的值，如果不写默认值为0
printVector(v1);
v1.resize(3);
printVector(v1);
cout << "v1的第一个元素： " << v1.front() << endl;
cout << "v1的最后一个元素： " << v1.back() << endl;
v1.insert(v1.begin(), 2,1000); //参数1 是迭代器
// 1000 1000 10 40 20
printVector(v1);
v1.pop_back(); //尾删
// 1000 1000 10 40
printVector(v1);
//删除
//v1.erase(v1.begin() , v1.end());
//清空
v1.clear();
printVector(v1);
}
//巧用swap收缩内存
void test04()
{
vectorv;
for (int i = 0; i < 100000;i++)
{
v.push_back(i);
}
cout << "v的容量： " << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小： " << v.size() << endl;
v.resize(3);
cout << "v的容量： " << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小： " << v.size() << endl;
//收缩内存
vector(v).swap(v);
cout << "v的容量： " << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小： " << v.size() << endl;
}
//巧用reverse预留空间
void test05()
{
vectorv;
v.reserve(100000);
int num = 0;
int * p = NULL;
for (int i = 0; i < 100000; i++)
{
v.push_back(i);
if (p != &v[0])
{
p = &v[0];
num++;
}
}
cout << "num = " << num << endl;
}
void test06()
{
//逆序遍历
vectorv1;
v1.push_back(10);
v1.push_back(40);
v1.push_back(20);
v1.push_back(30);
cout << "正序遍历结果： " << endl;
printVector(v1);
cout << "逆序遍历结果： " << endl;
for (vector::reverse_iterator it = v1.rbegin(); it != v1.rend();it++)
{
cout << *it << endl;
}
// vector容器的迭代器 随机访问迭代器
//如何判断一个容器的迭代器是否支持随机访问
vector::iterator itBegin = v1.begin();
itBegin = itBegin + 2; //如果语法通过 支持随机访问
listL;
L.push_back(10);
L.push_back(20);
L.push_back(30);
list::iterator it2 = L.begin();
//it2 = it2+1; //list容器的迭代器不支持随机访问
}
int main(){
//test01();
//test02();
//test03();
//test04();
//test05();
test06();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}
deque容器
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
#include <deque>
#include <algorithm>
/*
deque构造函数
deque<T> deqT;//默认构造形式
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 &deq);//拷贝构造函数。
deque赋值操作
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。
deque& operator=(const deque &deq); //重载等号操作符
swap(deq);// 将deq与本身的元素互换
deque大小操作
deque.size();//返回容器中元素的个数
deque.empty();//判断容器是否为空
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。
*/
void printDeque(const deque<int>&d)
{
// iterator 普通迭代器
// reverse_iterator 反转迭代器
// const_iterator 只读迭代器
for (deque::const_iterator it = d.begin(); it != d.end();it++)
{
//*it = 10000;
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
dequed;
d.push_back(10);
d.push_back(30);
d.push_back(20);
d.push_back(40);
printDeque(d);
dequed2(10, 10);
d.swap(d2);
printDeque(d);
if (d.empty())
{
cout << "d为空" << endl;
}
else
{
cout << "d不为空--size = " << d.size() << endl;
}
}
/*
deque双端插入和删除操作
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
deque数据存取
at(idx);//返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出out_of_range。
operator[];//返回索引idx所指的数据，如果idx越界，不抛出异常，直接出错。
front();//返回第一个数据。
back();//返回最后一个数据
deque插入操作
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。
deque删除操作
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。
*/
void test02()
{
dequed;
d.push_back(10);
d.push_back(20);
d.push_back(30);
d.push_back(40);
d.push_front(100);
d.push_front(200);
d.push_front(300);
d.push_front(400);
printDeque(d); // 400 300 200 100 10 20 30 40
d.pop_back(); //删除 40
d.pop_front(); // 删除 400
printDeque(d); // 300 200 100 10 20 30
cout << "第一个元素： " << d.front() << endl;
cout << "最后一个元素： " << d.back() << endl;
//插入
d.insert(++d.begin(), 10000);
printDeque(d); // 300 10000 200 100 10 20 30
//删除
d.erase(++d.begin(),--d.end()); //删除区间 10000 到 20的区间都删除掉
printDeque(d);
}
bool myCompare(int v1 ,int v2)
{
return v1 > v2; //降序
}
void test03()
{
//利用sort排序
dequed;
d.push_back(10);
d.push_back(20);
d.push_back(30);
d.push_back(40);
d.push_front(100);
d.push_front(200);
d.push_front(300);
d.push_front(400);
//默认排序规则从小到大
sort(d.begin(), d.end());
//从大到小排序
sort(d.begin(), d.end(), myCompare);
printDeque(d);
}
int main(){
//test01();
//test02();
test03();
system("pause");
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