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5-C++泛型编程和STL技术

from pexels

本阶段主要针对C++泛型编程STL技术做详细讲解,探讨C++更深层的使用

1 模板

1.1 模板的概念

模板就是建立通用的模具,大大提高复用性

例如生活中的模板

一寸照片模板:

1547105026929

PPT模板:

1547103297864

1547103359158

模板的特点:

  • 模板不可以直接使用,它只是一个框架
  • 模板的通用并不是万能的

1.2 函数模板

  • C++另一种编程思想称为 ==泛型编程== ,主要利用的技术就是模板
  • C++提供两种模板机制:函数模板类模板

1.2.1 函数模板语法

函数模板作用:

建立一个通用函数,其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定,用一个虚拟的类型来代表。

语法:

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template<typename T>
函数声明或定义

解释:

template —- 声明创建模板

typename —- 表面其后面的符号是一种数据类型,可以用class代替

T —- 通用的数据类型,名称可以替换,通常为大写字母

示例:

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//交换整型函数
void swapInt(int& a, int& b) {
int temp = a;
a = b;
b = temp;
}

//交换浮点型函数
void swapDouble(double& a, double& b) {
double temp = a;
a = b;
b = temp;
}

//利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}

void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;

//swapInt(a, b);

//利用模板实现交换
//1、自动类型推导
mySwap(a, b);

//2、显示指定类型
mySwap<int>(a, b);

cout << "a = " << a << endl;
cout << "b = " << b << endl;

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 函数模板利用关键字 template
  • 使用函数模板有两种方式:自动类型推导、显示指定类型
  • 模板的目的是为了提高复用性,将类型参数化

1.2.2 函数模板注意事项

注意事项:

  • 自动类型推导,必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
  • 模板必须要确定出T的数据类型,才可以使用

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//利用模板提供通用的交换函数
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}


// 1、自动类型推导,必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c';

mySwap(a, b); // 正确,可以推导出一致的T
//mySwap(a, c); // 错误,推导不出一致的T类型
}


// 2、模板必须要确定出T的数据类型,才可以使用
template<class T>
void func()
{
cout << "func 调用" << endl;
}

void test02()
{
//func(); //错误,模板不能独立使用,必须确定出T的类型
func<int>(); //利用显示指定类型的方式,给T一个类型,才可以使用该模板
}

int main() {

test01();
test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 使用模板时必须确定出通用数据类型T,并且能够推导出一致的类型

1.2.3 函数模板案例

案例描述:

  • 利用函数模板封装一个排序的函数,可以对不同数据类型数组进行排序
  • 排序规则从大到小,排序算法为选择排序
  • 分别利用char数组int数组进行测试

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//交换的函数模板
template<typename T>
void mySwap(T &a, T&b)
{
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}


template<class T> // 也可以替换成typename
//利用选择排序,进行对数组从大到小的排序
void mySort(T arr[], int len)
{
for (int i = 0; i < len; i++)
{
int max = i; //最大数的下标
for (int j = i + 1; j < len; j++)
{
if (arr[max] < arr[j])
{
max = j;
}
}
if (max != i) //如果最大数的下标不是i,交换两者
{
mySwap(arr[max], arr[i]);
}
}
}
template<typename T>
void printArray(T arr[], int len) {

for (int i = 0; i < len; i++) {
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
}
void test01()
{
//测试char数组
char charArr[] = "bdcfeagh";
int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
mySort(charArr, num);
printArray(charArr, num);
}

void test02()
{
//测试int数组
int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 };
int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
mySort(intArr, num);
printArray(intArr, num);
}

int main() {

test01();
test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:模板可以提高代码复用,需要熟练掌握

1.2.4 普通函数与函数模板的区别

普通函数与函数模板区别:

  • 普通函数调用时可以发生自动类型转换(隐式类型转换)
  • 函数模板调用时,如果利用自动类型推导,不会发生隐式类型转换
  • 如果利用显示指定类型的方式,可以发生隐式类型转换

示例:

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//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{
return a + b;
}

//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)
{
return a + b;
}

//使用函数模板时,如果用自动类型推导,不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;
char c = 'c';

cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确,将char类型的'c'隐式转换为int类型 'c' 对应 ASCII码 99

//myAdd02(a, c); // 报错,使用自动类型推导时,不会发生隐式类型转换

myAdd02<int>(a, c); //正确,如果用显示指定类型,可以发生隐式类型转换
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:建议使用显示指定类型的方式,调用函数模板,因为可以自己确定通用类型T

1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则

调用规则如下:

  1. 如果函数模板和普通函数都可以实现,优先调用普通函数
  2. 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
  3. 函数模板也可以发生重载
  4. 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

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//普通函数与函数模板调用规则
void myPrint(int a, int b)
{
cout << "调用的普通函数" << endl;
}

template<typename T>
void myPrint(T a, T b)
{
cout << "调用的模板" << endl;
}

template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c)
{
cout << "调用重载的模板" << endl;
}

void test01()
{
//1、如果函数模板和普通函数都可以实现,优先调用普通函数
// 注意 如果告诉编译器 普通函数是有的,但只是声明没有实现,或者不在当前文件内实现,就会报错找不到
int a = 10;
int b = 20;
myPrint(a, b); //调用普通函数

//2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
myPrint<>(a, b); //调用函数模板

//3、函数模板也可以发生重载
int c = 30;
myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板

//4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
char c1 = 'a';
char c2 = 'b';
myPrint(c1, c2); //调用函数模板
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:既然提供了函数模板,最好就不要提供普通函数,否则容易出现二义性

1.2.6 模板的局限性

局限性:

  • 模板的通用性并不是万能的

例如:

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template<class T>
void f(T a, T b)
{
a = b;
}

在上述代码中提供的赋值操作,如果传入的a和b是一个数组,就无法实现了

再例如:

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template<class T>
void f(T a, T b)
{
if(a > b) { ... }
}

在上述代码中,如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型,也无法正常运行

因此C++为了解决这种问题,提供模板的重载,可以为这些特定的类型提供具体化的模板

示例:

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#include<iostream>
using namespace std;

#include <string>

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

//普通函数模板
template<class T>
bool myCompare(T& a, T& b)
{
if (a == b)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}


//具体化,显示具体化的原型和定意思以template<>开头,并通过名称来指出类型
//具体化优先于常规模板
template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)
{
if ( p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}

void test01()
{
int a = 10;
int b = 20;
//内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
bool ret = myCompare(a, b);
if (ret)
{
cout << "a == b " << endl;
}
else
{
cout << "a != b " << endl;
}
}

void test02()
{
Person p1("Tom", 10);
Person p2("Tom", 10);
//自定义数据类型,不会调用普通的函数模板
//可以创建具体化的Person数据类型的模板,用于特殊处理这个类型
bool ret = myCompare(p1, p2);
if (ret)
{
cout << "p1 == p2 " << endl;
}
else
{
cout << "p1 != p2 " << endl;
}
}

int main() {

test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 利用具体化的模板,可以解决自定义类型的通用化
  • 学习模板并不是为了写模板,而是在STL能够运用系统提供的模板

1.3 类模板

1.3.1 类模板语法

类模板作用:

  • 建立一个通用类,类中的成员 数据类型可以不具体制定,用一个虚拟的类型来代表。

语法:

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template<typename T>

解释:

template —- 声明创建模板

typename —- 表面其后面的符号是一种数据类型,可以用class代替

T —- 通用的数据类型,名称可以替换,通常为大写字母

示例:

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#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType>
class Person
{
public:
Person(NameType name, AgeType age)
{
this->mName = name;
this->mAge = age;
}
void showPerson()
{
cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
}
public:
NameType mName;
AgeType mAge;
};

void test01()
{
// 指定NameType 为string类型,AgeType 为 int类型
Person<string, int>P1("孙悟空", 999);
P1.showPerson();
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:类模板和函数模板语法相似,在声明模板template后面加类,此类称为类模板

1.3.2 类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点:

  1. 类模板没有自动类型推导的使用方式
  2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

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#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int>
class Person
{
public:
Person(NameType name, AgeType age)
{
this->mName = name;
this->mAge = age;
}
void showPerson()
{
cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
}
public:
NameType mName;
AgeType mAge;
};

//1、类模板没有自动类型推导的使用方式
void test01()
{
// Person p("孙悟空", 1000); // 错误 类模板使用时候,不可以用自动类型推导
Person <string ,int>p("孙悟空", 1000); //必须使用显示指定类型的方式,使用类模板
p.showPerson();
}

//2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()
{
Person <string> p("猪八戒", 999); //类模板中的模板参数列表 可以指定默认参数
p.showPerson();
}

int main() {

test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 类模板使用只能用显示指定类型方式
  • 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

1.3.3 类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的:

  • 普通类中的成员函数一开始就可以创建
  • 类模板中的成员函数在调用时才创建

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class Person1
{
public:
void showPerson1()
{
cout << "Person1 show" << endl;
}
};

class Person2
{
public:
void showPerson2()
{
cout << "Person2 show" << endl;
}
};

template<class T>
class MyClass
{
public:
T obj;

//类模板中的成员函数,并不是一开始就创建的,而是在模板调用时再生成

void fun1() { obj.showPerson1(); }
void fun2() { obj.showPerson2(); }

};

void test01()
{
MyClass<Person1> m;

m.fun1();

//m.fun2();//编译会出错,说明函数调用才会去创建成员函数
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:类模板中的成员函数并不是一开始就创建的,在调用时才去创建

1.3.4 类模板对象做函数参数

学习目标:

  • 类模板实例化出的对象,向函数传参的方式

一共有三种传入方式:

  1. 指定传入的类型 —- 直接显示对象的数据类型
  2. 参数模板化 —- 将对象中的参数变为模板进行传递
  3. 整个类模板化 —- 将这个对象类型 模板化进行传递

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#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int>
class Person
{
public:
Person(NameType name, AgeType age)
{
this->mName = name;
this->mAge = age;
}
void showPerson()
{
cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
}
public:
NameType mName;
AgeType mAge;
};

//1、指定传入的类型
void printPerson1(Person<string, int> &p)
{
p.showPerson();
}
void test01()
{
Person <string, int >p("孙悟空", 100);
printPerson1(p);
}

//2、参数模板化
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{
p.showPerson();
cout << "T1的类型为: " << typeid(T1).name() << endl;
cout << "T2的类型为: " << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
Person <string, int >p("猪八戒", 90);
printPerson2(p);
}

//3、整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T & p)
{
cout << "T的类型为: " << typeid(T).name() << endl;
p.showPerson();

}
void test03()
{
Person <string, int >p("唐僧", 30);
printPerson3(p);
}

int main() {

test01();
test02();
test03();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 通过类模板创建的对象,可以有三种方式向函数中进行传参
  • 使用比较广泛是第一种:指定传入的类型

1.3.5 类模板与继承

当类模板碰到继承时,需要注意一下几点:

  • 当子类继承的父类是一个类模板时,子类在声明的时候,要指定出父类中T的类型
  • 如果不指定,编译器无法给子类分配内存
  • 如果想灵活指定出父类中T的类型,子类也需变为类模板

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template<class T>
class Base
{
T m;
};

//class Son:public Base //错误,c++编译需要给子类分配内存,必须知道父类中T的类型才可以向下继承
class Son :public Base<int> //必须指定一个类型
{
};
void test01()
{
Son c;
}

//类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
public:
Son2()
{
cout << typeid(T1).name() << endl;
cout << typeid(T2).name() << endl;
}
};

void test02()
{
Son2<int, char> child1;
}


int main() {

test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:如果父类是类模板,子类需要指定出父类中T的数据类型

1.3.6 类模板成员函数类外实现

学习目标:能够掌握类模板中的成员函数类外实现

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#include <string>

//类模板中成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
//成员函数类内声明
Person(T1 name, T2 age);
void showPerson();

public:
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

void test01()
{
Person<string, int> p("Tom", 20);
p.showPerson();
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:类模板中成员函数类外实现时,需要加上模板参数列表

1.3.7 类模板分文件编写

学习目标:

  • 掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式

问题:

  • 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段,导致分文件编写时链接不到

解决:

  • 解决方式1:直接包含.cpp源文件
  • 解决方式2:将声明和实现写到同一个文件中,并更改后缀名为.hpp,hpp是约定的名称,并不是强制

示例:

person.hpp中代码:

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#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
#include <string>

template<class T1, class T2>
class Person {
public:
Person(T1 name, T2 age);
void showPerson();
public:
T1 m_Name;
T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

类模板分文件编写.cpp中代码

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#include<iostream>
using namespace std;

//#include "person.h"
#include "person.cpp" //解决方式1,包含cpp源文件

//解决方式2,将声明和实现写到一起,文件后缀名改为.hpp
#include "person.hpp"
void test01()
{
Person<string, int> p("Tom", 10);
p.showPerson();
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:主流的解决方式是第二种,将类模板成员函数写到一起,并将后缀名改为.hpp

1.3.8 类模板与友元

学习目标:

  • 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可

全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在

示例:

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#include <string>

//2、全局函数配合友元 类外实现 - 先做函数模板声明,下方在做函数模板定义,在做友元
template<class T1, class T2> class Person;

//如果声明了函数模板,可以将实现写到后面,否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
//template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p);

template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> & p)
{
cout << "类外实现 ---- 姓名: " << p.m_Name << " 年龄:" << p.m_Age << endl;
}

template<class T1, class T2>
class Person
{
//1、全局函数配合友元 类内实现
friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
{
cout << "姓名: " << p.m_Name << " 年龄:" << p.m_Age << endl;
}


//全局函数配合友元 类外实现
friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p);

public:

Person(T1 name, T2 age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}


private:
T1 m_Name;
T2 m_Age;

};

//1、全局函数在类内实现
void test01()
{
Person <string, int >p("Tom", 20);
printPerson(p);
}


//2、全局函数在类外实现
void test02()
{
Person <string, int >p("Jerry", 30);
printPerson2(p);
}

int main() {

//test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:建议全局函数做类内实现,用法简单,而且编译器可以直接识别

1.3.9 类模板案例

案例描述: 实现一个通用的数组类,要求如下:

  • 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
  • 将数组中的数据存储到堆区
  • 构造函数中可以传入数组的容量
  • 提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
  • 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
  • 可以通过下标的方式访问数组中的元素
  • 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

示例:

myArray.hpp中代码

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#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

template<class T>
class MyArray
{
public:

//构造函数
MyArray(int capacity)
{
this->m_Capacity = capacity;
this->m_Size = 0;
pAddress = new T[this->m_Capacity];
}

//拷贝构造
MyArray(const MyArray & arr)
{
this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
this->m_Size = arr.m_Size;
this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
{
//如果T为对象,而且还包含指针,必须需要重载 = 操作符,因为这个等号不是 构造 而是赋值,
// 普通类型可以直接= 但是指针类型需要深拷贝
this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
}
}

//重载= 操作符 防止浅拷贝问题
MyArray& operator=(const MyArray& myarray) {

if (this->pAddress != NULL) {
delete[] this->pAddress;
this->m_Capacity = 0;
this->m_Size = 0;
}

this->m_Capacity = myarray.m_Capacity;
this->m_Size = myarray.m_Size;
this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) {
this->pAddress[i] = myarray[i];
}
return *this;
}

//重载[] 操作符 arr[0]
T& operator [](int index)
{
return this->pAddress[index]; //不考虑越界,用户自己去处理
}

//尾插法
void Push_back(const T & val)
{
if (this->m_Capacity == this->m_Size)
{
return;
}
this->pAddress[this->m_Size] = val;
this->m_Size++;
}

//尾删法
void Pop_back()
{
if (this->m_Size == 0)
{
return;
}
this->m_Size--;
}

//获取数组容量
int getCapacity()
{
return this->m_Capacity;
}

//获取数组大小
int getSize()
{
return this->m_Size;
}


//析构
~MyArray()
{
if (this->pAddress != NULL)
{
delete[] this->pAddress;
this->pAddress = NULL;
this->m_Capacity = 0;
this->m_Size = 0;
}
}

private:
T * pAddress; //指向一个堆空间,这个空间存储真正的数据
int m_Capacity; //容量
int m_Size; // 大小
};

类模板案例—数组类封装.cpp中

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#include "myArray.hpp"
#include <string>

void printIntArray(MyArray<int>& arr) {
for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) {
cout << arr[i] << " ";
}
cout << endl;
}

//测试内置数据类型
void test01()
{
MyArray<int> array1(10);
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
array1.Push_back(i);
}
cout << "array1打印输出:" << endl;
printIntArray(array1);
cout << "array1的大小:" << array1.getSize() << endl;
cout << "array1的容量:" << array1.getCapacity() << endl;

cout << "--------------------------" << endl;

MyArray<int> array2(array1);
array2.Pop_back();
cout << "array2打印输出:" << endl;
printIntArray(array2);
cout << "array2的大小:" << array2.getSize() << endl;
cout << "array2的容量:" << array2.getCapacity() << endl;
}

//测试自定义数据类型
class Person {
public:
Person() {}
Person(string name, int age) {
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
public:
string m_Name;
int m_Age;
};

void printPersonArray(MyArray<Person>& personArr)
{
for (int i = 0; i < personArr.getSize(); i++) {
cout << "姓名:" << personArr[i].m_Name << " 年龄: " << personArr[i].m_Age << endl;
}

}

void test02()
{
//创建数组
MyArray<Person> pArray(10);
Person p1("孙悟空", 30);
Person p2("韩信", 20);
Person p3("妲己", 18);
Person p4("王昭君", 15);
Person p5("赵云", 24);

//插入数据
pArray.Push_back(p1);
pArray.Push_back(p2);
pArray.Push_back(p3);
pArray.Push_back(p4);
pArray.Push_back(p5);

printPersonArray(pArray);

cout << "pArray的大小:" << pArray.getSize() << endl;
cout << "pArray的容量:" << pArray.getCapacity() << endl;

}

int main() {

//test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:

能够利用所学知识点实现通用的数组

2 STL初识

2.1 STL的诞生

  • 长久以来,软件界一直希望建立一种可重复利用的东西

  • C++的面向对象泛型编程思想,目的就是复用性的提升

  • 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

  • 为了建立数据结构和算法的一套标准,诞生了STL

2.2 STL基本概念

  • STL(Standard Template Library,标准模板库)
  • STL 从广义上分为: 容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)
  • 容器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

2.3 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胶合剂。
  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。

2.4 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:问题之解法也

有限的步骤,解决逻辑或数学上的问题,这一门学科我们叫做算法(Algorithms)

算法分为:质变算法非质变算法

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

迭代器:容器和算法之间粘合剂

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、<、<=、>、>=

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

2.5 容器算法迭代器初识

了解STL中容器、算法、迭代器概念之后,我们利用代码感受STL的魅力

STL中最常用的容器为Vector,可以理解为数组,下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器

2.5.1 vector存放内置数据类型

容器: vector

算法: for_each

迭代器: vector<int>::iterator

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>

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

void test01() {

//创建vector容器对象,并且通过模板参数指定容器中存放的数据的类型
vector<int> v;
//向容器中放数据
v.push_back(10);
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(40);

//每一个容器都有自己的迭代器,迭代器是用来遍历容器中的元素
//v.begin()返回迭代器,这个迭代器指向容器中第一个数据
//v.end()返回迭代器,这个迭代器指向容器元素的最后一个元素的下一个位置
//vector<int>::iterator 拿到vector<int>这种容器的迭代器类型

vector<int>::iterator pBegin = v.begin();
vector<int>::iterator pEnd = v.end();

//第一种遍历方式:
while (pBegin != pEnd) {
cout << *pBegin << endl;
pBegin++;
}


//第二种遍历方式:
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << endl;
}
cout << endl;

//第三种遍历方式:
//使用STL提供标准遍历算法 头文件 algorithm
for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

2.5.2 Vector存放自定义数据类型

学习目标:vector中存放自定义数据类型,并打印输出

示例:

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#include <vector>
#include <string>

//自定义数据类型
class Person {
public:
Person(string name, int age) {
mName = name;
mAge = age;
}
public:
string mName;
int mAge;
};
//存放对象
void test01() {

vector<Person> v;

//创建数据
Person p1("aaa", 10);
Person p2("bbb", 20);
Person p3("ccc", 30);
Person p4("ddd", 40);
Person p5("eee", 50);

v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
v.push_back(p5);

for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << "Name:" << (*it).mName << " Age:" << (*it).mAge << endl;

}
}


//放对象指针
void test02() {

vector<Person*> v;

//创建数据
Person p1("aaa", 10);
Person p2("bbb", 20);
Person p3("ccc", 30);
Person p4("ddd", 40);
Person p5("eee", 50);

v.push_back(&p1);
v.push_back(&p2);
v.push_back(&p3);
v.push_back(&p4);
v.push_back(&p5);

for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
Person * p = (*it);
cout << "Name:" << p->mName << " Age:" << (*it)->mAge << endl;
}
}


int main() {

test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

2.5.3 Vector容器嵌套容器

学习目标:容器中嵌套容器,我们将所有数据进行遍历输出

示例:

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#include <vector>

//容器嵌套容器
void test01() {

vector< vector<int> > v;

vector<int> v1;
vector<int> v2;
vector<int> v3;
vector<int> v4;

for (int i = 0; i < 4; i++) {
v1.push_back(i + 1);
v2.push_back(i + 2);
v3.push_back(i + 3);
v4.push_back(i + 4);
}

//将容器元素插入到vector v中
v.push_back(v1);
v.push_back(v2);
v.push_back(v3);
v.push_back(v4);


for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {

for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++) {
cout << *vit << " ";
}
cout << endl;
}

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

3 STL- 常用容器

3.1 string容器

3.1.1 string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 * 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,不用担心复制越界和取值越界等,由类内部进行负责

3.1.2 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

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#include <string>
//string构造
void test01()
{
string s1; //创建空字符串,调用无参构造函数
cout << "str1 = " << s1 << endl;

const char* str = "hello world";
string s2(str); //把c_string转换成了string

cout << "str2 = " << s2 << endl;

string s3(s2); //调用拷贝构造函数
cout << "str3 = " << s3 << endl;

string s4(10, 'a');
cout << "str3 = " << s3 << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:string的多种构造方式没有可比性,灵活使用即可

3.1.3 string赋值操作

功能描述:

  • 给string字符串进行赋值

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

示例:

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//赋值
void test01()
{
string str1;
str1 = "hello world";
cout << "str1 = " << str1 << endl;

string str2;
str2 = str1;
cout << "str2 = " << str2 << endl;

string str3;
str3 = 'a';
cout << "str3 = " << str3 << endl;

string str4;
str4.assign("hello c++");
cout << "str4 = " << str4 << endl;

string str5;
str5.assign("hello c++",5);
cout << "str5 = " << str5 << endl;


string str6;
str6.assign(str5);
cout << "str6 = " << str6 << endl;

string str7;
str7.assign(5, 'x');
cout << "str7 = " << str7 << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

​ string的赋值方式很多,operator= 这种方式是比较实用的

3.1.4 string字符串拼接

功能描述:

  • 实现在字符串末尾拼接字符串

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

示例:

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//字符串拼接
void test01()
{
string str1 = "我";

str1 += "爱玩游戏";

cout << "str1 = " << str1 << endl;

str1 += ':';

cout << "str1 = " << str1 << endl;

string str2 = "LOL DNF";

str1 += str2;

cout << "str1 = " << str1 << endl;

string str3 = "I";
str3.append(" love ");
str3.append("game abcde", 4);
//str3.append(str2);
str3.append(str2, 4, 3); // 从下标4位置开始 ,截取3个字符,拼接到字符串末尾
cout << "str3 = " << str3 << endl;
}
int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:字符串拼接的重载版本很多,初学阶段记住几种即可

3.1.5 string查找和替换

功能描述:

  • 查找:查找指定字符串是否存在
  • 替换:在指定的位置替换字符串

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

示例:

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//查找和替换
void test01()
{
//查找
string str1 = "abcdefgde";

int pos = str1.find("de");

if (pos == -1)
{
cout << "未找到" << endl;
}
else
{
cout << "pos = " << pos << endl;
}


pos = str1.rfind("de");

cout << "pos = " << pos << endl;

}

void test02()
{
//替换
string str1 = "abcdefgde";
str1.replace(1, 3, "1111");

cout << "str1 = " << str1 << endl;
}

int main() {

//test01();
//test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • find查找是从左往后,rfind从右往左
  • find找到字符串后返回查找的第一个字符位置,找不到返回-1
  • replace在替换时,要指定从哪个位置起,多少个字符,替换成什么样的字符串

3.1.6 string字符串比较

功能描述:

  • 字符串之间的比较

比较方式:

  • 字符串比较是按字符的ASCII码进行对比

= 返回 0

> 返回 1

< 返回 -1

函数原型:

  • 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

示例:

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//字符串比较
void test01()
{

string s1 = "hello";
string s2 = "aello";

int ret = s1.compare(s2);

if (ret == 0) {
cout << "s1 等于 s2" << endl;
}
else if (ret > 0)
{
cout << "s1 大于 s2" << endl;
}
else
{
cout << "s1 小于 s2" << endl;
}

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:字符串对比主要是用于比较两个字符串是否相等,判断谁大谁小的意义并不是很大

3.1.7 string字符存取

string中单个字符存取方式有两种

  • char& operator[](int n); //通过[]方式取字符
  • char& at(int n); //通过at方法获取字符

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void test01()
{
string str = "hello world";

for (int i = 0; i < str.size(); i++)
{
cout << str[i] << " ";
}
cout << endl;

for (int i = 0; i < str.size(); i++)
{
cout << str.at(i) << " ";
}
cout << endl;


//字符修改
str[0] = 'x';
str.at(1) = 'x';
cout << str << endl;

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:string字符串中单个字符存取有两种方式,利用 [ ] 或 at

3.1.8 string插入和删除

功能描述:

  • 对string字符串进行插入和删除字符操作

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

示例:

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//字符串插入和删除
void test01()
{
string str = "hello";
str.insert(1, "111");
cout << str << endl;

str.erase(1, 3); //从1号位置开始3个字符
cout << str << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:插入和删除的起始下标都是从0开始

3.1.9 string子串

功能描述:

  • 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

示例:

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//子串
void test01()
{

string str = "abcdefg";
string subStr = str.substr(1, 3);
cout << "subStr = " << subStr << endl;

string email = "hello@sina.com";
int pos = email.find("@");
string username = email.substr(0, pos);
cout << "username: " << username << endl;

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:灵活的运用求子串功能,可以在实际开发中获取有效的信息

3.2 vector容器

3.2.1 vector基本概念

功能:

  • vector数据结构和数组非常相似,也称为单端数组

vector与普通数组区别:

  • 不同之处在于数组是静态空间,而vector可以动态扩展

动态扩展:

  • 并不是在原空间之后续接新空间,而是找更大的内存空间,然后将原数据拷贝新空间,释放原空间

说明: 2015-11-10_151152

  • vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

3.2.2 vector构造函数

功能描述:

  • 创建vector容器

函数原型:

  • 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。

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

void test01()
{
vector<int> v1; //无参构造
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}
printVector(v1);

vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
printVector(v2);

vector<int> v3(10, 100);
printVector(v3);

vector<int> v4(v3);
printVector(v4);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:vector的多种构造方式没有可比性,灵活使用即可

3.2.3 vector赋值操作

功能描述:

  • 给vector容器进行赋值

函数原型:

  • vector& operator=(const vector &vec);//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。

示例:

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

//赋值操作
void test01()
{
vector<int> v1; //无参构造
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}
printVector(v1);

vector<int>v2;
v2 = v1;
printVector(v2);

vector<int>v3;
v3.assign(v1.begin(), v1.end());
printVector(v3);

vector<int>v4;
v4.assign(10, 100);
printVector(v4);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结: vector赋值方式比较简单,使用operator=,或者assign都可以

3.2.4 vector容量和大小

功能描述:

  • 对vector容器的容量和大小操作

函数原型:

  • empty(); //判断容器是否为空

  • capacity(); //容器的容量

  • size(); //返回容器中元素的个数

  • 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

示例:

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

void test01()
{
vector<int> v1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}
printVector(v1);
if (v1.empty())
{
cout << "v1为空" << endl;
}
else
{
cout << "v1不为空" << endl;
cout << "v1的容量 = " << v1.capacity() << endl;
cout << "v1的大小 = " << v1.size() << endl;
}

//resize 重新指定大小 ,若指定的更大,默认用0填充新位置,可以利用重载版本替换默认填充
v1.resize(15,10);
printVector(v1);

//resize 重新指定大小 ,若指定的更小,超出部分元素被删除
v1.resize(5);
printVector(v1);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 判断是否为空 —- empty
  • 返回元素个数 —- size
  • 返回容器容量 —- capacity
  • 重新指定大小 —- resize

3.2.5 vector插入和删除

功能描述:

  • 对vector容器进行插入、删除操作

函数原型:

  • push_back(ele); //尾部插入元素ele
  • pop_back(); //删除最后一个元素
  • insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele
  • insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele
  • erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素
  • erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
  • clear(); //删除容器中所有元素

示例:

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
vector<int> v1;
//尾插
v1.push_back(10);
v1.push_back(20);
v1.push_back(30);
v1.push_back(40);
v1.push_back(50);
printVector(v1);
//尾删
v1.pop_back();
printVector(v1);
//插入
v1.insert(v1.begin(), 100);
printVector(v1);

v1.insert(v1.begin(), 2, 1000);
printVector(v1);

//删除
v1.erase(v1.begin());
printVector(v1);

//清空
v1.erase(v1.begin(), v1.end());
v1.clear();
printVector(v1);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 尾插 —- push_back
  • 尾删 —- pop_back
  • 插入 —- insert (位置迭代器)
  • 删除 —- erase (位置迭代器)
  • 清空 —- clear

3.2.6 vector数据存取

功能描述:

  • 对vector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

示例:

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#include <vector>

void test01()
{
vector<int>v1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}

for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1[i] << " ";
}
cout << endl;

for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
cout << v1.at(i) << " ";
}
cout << endl;

cout << "v1的第一个元素为: " << v1.front() << endl;
cout << "v1的最后一个元素为: " << v1.back() << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 除了用迭代器获取vector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

3.2.7 vector互换容器

功能描述:

  • 实现两个容器内元素进行互换

函数原型:

  • swap(vec); // 将vec与本身的元素互换

示例:

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

void test01()
{
vector<int>v1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
}
printVector(v1);

vector<int>v2;
for (int i = 10; i > 0; i--)
{
v2.push_back(i);
}
printVector(v2);

//互换容器
cout << "互换后" << endl;
v1.swap(v2);
printVector(v1);
printVector(v2);
}

void test02()
{
vector<int> v;
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
v.push_back(i);
}

cout << "v的容量为:" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为:" << v.size() << endl;

v.resize(3);

cout << "v的容量为:" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为:" << v.size() << endl;

//收缩内存
vector<int>(v).swap(v); //匿名对象

cout << "v的容量为:" << v.capacity() << endl;
cout << "v的大小为:" << v.size() << endl;
}

int main() {

test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:swap可以使两个容器互换,可以达到实用的收缩内存效果

3.2.8 vector预留空间

功能描述:

  • 减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

函数原型:

  • 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。

示例:

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#include <vector>

void test01()
{
vector<int> v;

//预留空间
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;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:如果数据量较大,可以一开始利用reserve预留空间

3.3 deque容器

3.3.1 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回比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

说明: 2015-11-19_204101

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

clip_image002-1547547896341

  • deque容器的迭代器也是支持随机访问的

3.3.2 deque构造函数

功能描述:

  • deque容器构造

函数原型:

  • 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

示例:

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d)
{
for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
cout << *it << " ";

}
cout << endl;
}
//deque构造
void test01() {

deque<int> d1; //无参构造函数
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
d1.push_back(i);
}
printDeque(d1);
deque<int> d2(d1.begin(),d1.end());
printDeque(d2);

deque<int>d3(10,100);
printDeque(d3);

deque<int>d4 = d3;
printDeque(d4);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:deque容器和vector容器的构造方式几乎一致,灵活使用即可

3.3.3 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。

示例:

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d)
{
for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
cout << *it << " ";

}
cout << endl;
}
//赋值操作
void test01()
{
deque<int> d1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
d1.push_back(i);
}
printDeque(d1);

deque<int>d2;
d2 = d1;
printDeque(d2);

deque<int>d3;
d3.assign(d1.begin(), d1.end());
printDeque(d3);

deque<int>d4;
d4.assign(10, 100);
printDeque(d4);

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:deque赋值操作也与vector相同,需熟练掌握

3.3.4 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。

示例:

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d)
{
for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
cout << *it << " ";

}
cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
deque<int> d1;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
d1.push_back(i);
}
printDeque(d1);

//判断容器是否为空
if (d1.empty()) {
cout << "d1为空!" << endl;
}
else {
cout << "d1不为空!" << endl;
//统计大小
cout << "d1的大小为:" << d1.size() << endl;
}

//重新指定大小
d1.resize(15, 1);
printDeque(d1);

d1.resize(5);
printDeque(d1);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

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

3.3.5 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。

示例:

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d)
{
for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
cout << *it << " ";

}
cout << endl;
}
//两端操作
void test01()
{
deque<int> d;
//尾插
d.push_back(10);
d.push_back(20);
//头插
d.push_front(100);
d.push_front(200);

printDeque(d);

//尾删
d.pop_back();
//头删
d.pop_front();
printDeque(d);
}

//插入
void test02()
{
deque<int> d;
d.push_back(10);
d.push_back(20);
d.push_front(100);
d.push_front(200);
printDeque(d);

d.insert(d.begin(), 1000);
printDeque(d);

d.insert(d.begin(), 2,10000);
printDeque(d);

deque<int>d2;
d2.push_back(1);
d2.push_back(2);
d2.push_back(3);

d.insert(d.begin(), d2.begin(), d2.end());
printDeque(d);

}

//删除
void test03()
{
deque<int> d;
d.push_back(10);
d.push_back(20);
d.push_front(100);
d.push_front(200);
printDeque(d);

d.erase(d.begin());
printDeque(d);

d.erase(d.begin(), d.end());
d.clear();
printDeque(d);
}

int main() {

//test01();

//test02();

test03();

system("pause");

return 0;
}

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

3.3.6 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

示例:

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d)
{
for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
cout << *it << " ";

}
cout << endl;
}

//数据存取
void test01()
{

deque<int> d;
d.push_back(10);
d.push_back(20);
d.push_front(100);
d.push_front(200);

for (int i = 0; i < d.size(); i++) {
cout << d[i] << " ";
}
cout << endl;


for (int i = 0; i < d.size(); i++) {
cout << d.at(i) << " ";
}
cout << endl;

cout << "front:" << d.front() << endl;

cout << "back:" << d.back() << endl;

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

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

3.3.7 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

示例:

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#include <deque>
#include <algorithm>

void printDeque(const deque<int>& d)
{
for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
cout << *it << " ";

}
cout << endl;
}

void test01()
{

deque<int> d;
d.push_back(10);
d.push_back(20);
d.push_front(100);
d.push_front(200);

printDeque(d);
sort(d.begin(), d.end());
printDeque(d);

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:sort算法非常实用,使用时包含头文件 algorithm即可

3.4 案例-评委打分

3.4.1 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。

3.4.2 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:

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//选手类
class Person
{
public:
Person(string name, int score)
{
this->m_Name = name;
this->m_Score = score;
}

string m_Name; //姓名
int m_Score; //平均分
};

void createPerson(vector<Person>&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 放入到容器中
v.push_back(p);
}
}

//打分
void setScore(vector<Person>&v)
{
for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
//将评委的分数 放入到deque容器中
deque<int>d;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
int score = rand() % 41 + 60; // 60 ~ 100
d.push_back(score);
}

//cout << "选手: " << it->m_Name << " 打分: " << endl;
//for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
//{
// cout << *dit << " ";
//}
//cout << endl;

//排序
sort(d.begin(), d.end());

//去除最高和最低分
d.pop_back();
d.pop_front();

//取平均分
int sum = 0;
for (deque<int>::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 赋值给选手身上
it->m_Score = avg;
}

}

void showScore(vector<Person>&v)
{
for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << "姓名: " << it->m_Name << " 平均分: " << it->m_Score << endl;
}
}

int main() {

//随机数种子
srand((unsigned int)time(NULL));

//1、创建5名选手
vector<Person>v; //存放选手容器
createPerson(v);

//测试
//for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
//{
// cout << "姓名: " << (*it).m_Name << " 分数: " << (*it).m_Score << endl;
//}

//2、给5名选手打分
setScore(v);

//3、显示最后得分
showScore(v);

system("pause");

return 0;
}

总结: 选取不同的容器操作数据,可以提升代码的效率

3.5 stack容器

3.5.1 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

说明: 2015-11-15_195707

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

生活中的栈:

img

img

3.5.2 stack 常用接口

功能描述:栈容器常用的对外接口

构造函数:

  • stack<T> stk; //stack采用模板类实现, stack对象的默认构造形式
  • 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:

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#include <stack>

//栈容器常用接口
void test01()
{
//创建栈容器 栈容器必须符合先进后出
stack<int> s;

//向栈中添加元素,叫做 压栈 入栈
s.push(10);
s.push(20);
s.push(30);

while (!s.empty()) {
//输出栈顶元素
cout << "栈顶元素为: " << s.top() << endl;
//弹出栈顶元素
s.pop();
}
cout << "栈的大小为:" << 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

3.6 queue 容器

3.6.1 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

说明: 2015-11-15_214429

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

生活中的队列:

1547606785041

3.6.2 queue 常用接口

功能描述:栈容器常用的对外接口

构造函数:

  • queue<T> que; //queue采用模板类实现,queue对象的默认构造形式
  • 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:

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

string m_Name;
int m_Age;
};

void test01() {

//创建队列
queue<Person> q;

//准备数据
Person p1("唐僧", 30);
Person p2("孙悟空", 1000);
Person p3("猪八戒", 900);
Person p4("沙僧", 800);

//向队列中添加元素 入队操作
q.push(p1);
q.push(p2);
q.push(p3);
q.push(p4);

//队列不提供迭代器,更不支持随机访问
while (!q.empty()) {
//输出队头元素
cout << "队头元素-- 姓名: " << q.front().m_Name
<< " 年龄: "<< q.front().m_Age << endl;

cout << "队尾元素-- 姓名: " << q.back().m_Name
<< " 年龄: " << q.back().m_Age << endl;

cout << endl;
//弹出队头元素
q.pop();
}

cout << "队列大小为:" << 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

3.7 list容器

3.7.1 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

说明: 2015-11-15_225145

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

3.7.2 list构造函数

功能描述:

  • 创建list容器

函数原型:

  • list<T> lst; //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式:
  • 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。

示例:

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

void test01()
{
list<int>L1;
L1.push_back(10);
L1.push_back(20);
L1.push_back(30);
L1.push_back(40);

printList(L1);

list<int>L2(L1.begin(),L1.end());
printList(L2);

list<int>L3(L2);
printList(L3);

list<int>L4(10, 1000);
printList(L4);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:list构造方式同其他几个STL常用容器,熟练掌握即可

3.7.3 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。

示例:

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

//赋值和交换
void test01()
{
list<int>L1;
L1.push_back(10);
L1.push_back(20);
L1.push_back(30);
L1.push_back(40);
printList(L1);

//赋值
list<int>L2;
L2 = L1;
printList(L2);

list<int>L3;
L3.assign(L2.begin(), L2.end());
printList(L3);

list<int>L4;
L4.assign(10, 100);
printList(L4);

}

//交换
void test02()
{

list<int>L1;
L1.push_back(10);
L1.push_back(20);
L1.push_back(30);
L1.push_back(40);

list<int>L2;
L2.assign(10, 100);

cout << "交换前: " << endl;
printList(L1);
printList(L2);

cout << endl;

L1.swap(L2);

cout << "交换后: " << endl;
printList(L1);
printList(L2);

}

int main() {

//test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:list赋值和交换操作能够灵活运用即可

3.7.4 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。
    

示例:

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
list<int>L1;
L1.push_back(10);
L1.push_back(20);
L1.push_back(30);
L1.push_back(40);

if (L1.empty())
{
cout << "L1为空" << endl;
}
else
{
cout << "L1不为空" << endl;
cout << "L1的大小为: " << L1.size() << endl;
}

//重新指定大小
L1.resize(10);
printList(L1);

L1.resize(2);
printList(L1);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 判断是否为空 —- empty
  • 返回元素个数 —- size
  • 重新指定个数 —- resize

3.7.5 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。

示例:

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
list<int> L;
//尾插
L.push_back(10);
L.push_back(20);
L.push_back(30);
//头插
L.push_front(100);
L.push_front(200);
L.push_front(300);

printList(L);

//尾删
L.pop_back();
printList(L);

//头删
L.pop_front();
printList(L);

//插入
list<int>::iterator it = L.begin();
L.insert(++it, 1000);
printList(L);

//删除
it = L.begin();
L.erase(++it);
printList(L);

//移除
L.push_back(10000);
L.push_back(10000);
L.push_back(10000);
printList(L);
L.remove(10000);
printList(L);

//清空
L.clear();
printList(L);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

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

3.7.6 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。

示例:

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#include <list>

//数据存取
void test01()
{
list<int>L1;
L1.push_back(10);
L1.push_back(20);
L1.push_back(30);
L1.push_back(40);


//cout << L1.at(0) << endl;//错误 不支持at访问数据
//cout << L1[0] << endl; //错误 不支持[]方式访问数据
cout << "第一个元素为: " << L1.front() << endl;
cout << "最后一个元素为: " << L1.back() << endl;

//list容器的迭代器是双向迭代器,不支持随机访问
list<int>::iterator it = L1.begin();
//it = it + 1;//错误,不可以跳跃访问,即使是+1
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • list容器中不可以通过[]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

3.7.7 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:

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void printList(const list<int>& L) {

for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

bool myCompare(int val1 , int val2)
{
return val1 > val2;
}

//反转和排序
void test01()
{
list<int> L;
L.push_back(90);
L.push_back(30);
L.push_back(20);
L.push_back(70);
printList(L);

//反转容器的元素
L.reverse();
printList(L);

//排序
L.sort(); //默认的排序规则 从小到大
printList(L);

L.sort(myCompare); //指定规则,从大到小
printList(L);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 反转 —- reverse
  • 排序 —- sort (成员函数)

3.7.8 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:

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#include <list>
#include <string>
class Person {
public:
Person(string name, int age , int height) {
m_Name = name;
m_Age = age;
m_Height = height;
}

public:
string m_Name; //姓名
int m_Age; //年龄
int m_Height; //身高
};


bool ComparePerson(Person& p1, Person& p2) {

if (p1.m_Age == p2.m_Age) {
return p1.m_Height > p2.m_Height;
}
else
{
return p1.m_Age < p2.m_Age;
}

}

void test01() {

list<Person> L;

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);

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<Person>::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;
}

cout << "---------------------------------" << endl;
L.sort(ComparePerson); //排序

for (list<Person>::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

3.8 set/ multiset 容器

3.8.1 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

3.8.2 set构造和赋值

功能描述:创建set容器以及赋值

构造:

  • set<T> st; //默认构造函数:
  • set(const set &st); //拷贝构造函数

赋值:

  • set& operator=(const set &st); //重载等号操作符

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#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

//构造和赋值
void test01()
{
set<int> s1;

s1.insert(10);
s1.insert(30);
s1.insert(20);
s1.insert(40);
printSet(s1);

//拷贝构造
set<int>s2(s1);
printSet(s2);

//赋值
set<int>s3;
s3 = s2;
printSet(s3);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

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

3.8.3 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

示例:

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#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

//大小
void test01()
{

set<int> s1;

s1.insert(10);
s1.insert(30);
s1.insert(20);
s1.insert(40);

if (s1.empty())
{
cout << "s1为空" << endl;
}
else
{
cout << "s1不为空" << endl;
cout << "s1的大小为: " << s1.size() << endl;
}

}

//交换
void test02()
{
set<int> s1;

s1.insert(10);
s1.insert(30);
s1.insert(20);
s1.insert(40);

set<int> s2;

s2.insert(100);
s2.insert(300);
s2.insert(200);
s2.insert(400);

cout << "交换前" << endl;
printSet(s1);
printSet(s2);
cout << endl;

cout << "交换后" << endl;
s1.swap(s2);
printSet(s1);
printSet(s2);
}

int main() {

//test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 统计大小 —- size
  • 判断是否为空 —- empty
  • 交换容器 —- swap

3.8.4 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。

示例:

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#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
set<int> s1;
//插入
s1.insert(10);
s1.insert(30);
s1.insert(20);
s1.insert(40);
printSet(s1);

//删除
s1.erase(s1.begin());
printSet(s1);

s1.erase(30);
printSet(s1);

//清空
//s1.erase(s1.begin(), s1.end());
s1.clear();
printSet(s1);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 插入 —- insert
  • 删除 —- erase
  • 清空 —- clear

3.8.5 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

示例:

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#include <set>

//查找和统计
void test01()
{
set<int> s1;
//插入
s1.insert(10);
s1.insert(30);
s1.insert(20);
s1.insert(40);

//查找
set<int>::iterator pos = s1.find(30);

if (pos != s1.end())
{
cout << "找到了元素 : " << *pos << endl;
}
else
{
cout << "未找到元素" << endl;
}

//统计
int num = s1.count(30);
cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

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)

3.8.6 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

示例:

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#include <set>

//set和multiset区别
void test01()
{
set<int> s;
pair<set<int>::iterator, bool> ret = s.insert(10);
if (ret.second) {
cout << "第一次插入成功!" << endl;
}
else {
cout << "第一次插入失败!" << endl;
}

ret = s.insert(10);
if (ret.second) {
cout << "第二次插入成功!" << endl;
}
else {
cout << "第二次插入失败!" << endl;
}

//multiset
multiset<int> ms;
ms.insert(10);
ms.insert(10);

for (multiset<int>::iterator it = ms.begin(); it != ms.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

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

3.8.7 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<type, type> p ( value1, value2 );
  • pair<type, type> p = make_pair( value1, value2 );

示例:

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#include <string>

//对组创建
void test01()
{
pair<string, int> p(string("Tom"), 20);
cout << "姓名: " << p.first << " 年龄: " << p.second << endl;

pair<string, int> p2 = make_pair("Jerry", 10);
cout << "姓名: " << p2.first << " 年龄: " << p2.second << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

两种方式都可以创建对组,记住一种即可

3.8.8 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

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#include <set>

class MyCompare
{
public:
bool operator()(int v1, int v2) {
return v1 > v2;
}
};
void test01()
{
set<int> s1;
s1.insert(10);
s1.insert(40);
s1.insert(20);
s1.insert(30);
s1.insert(50);

//默认从小到大
for (set<int>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;

//指定排序规则
set<int,MyCompare> s2;
s2.insert(10);
s2.insert(40);
s2.insert(20);
s2.insert(30);
s2.insert(50);

for (set<int, MyCompare>::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << 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

示例二 set存放自定义数据类型

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#include <set>
#include <string>

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

string m_Name;
int m_Age;

};
class comparePerson
{
public:
bool operator()(const Person& p1, const Person &p2)
{
//按照年龄进行排序 降序
return p1.m_Age > p2.m_Age;
}
};

void test01()
{
set<Person, comparePerson> s;

Person p1("刘备", 23);
Person p2("关羽", 27);
Person p3("张飞", 25);
Person p4("赵云", 21);

s.insert(p1);
s.insert(p2);
s.insert(p3);
s.insert(p4);

for (set<Person, comparePerson>::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:

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

3.9 map/ multimap容器

3.9.1 map基本概念

简介:

  • map中所有元素都是pair
  • pair中第一个元素为key(键值),起到索引作用,第二个元素为value(实值)
  • 所有元素都会根据元素的键值自动排序

本质:

  • map/multimap属于关联式容器,底层结构是用二叉树实现。

优点:

  • 可以根据key值快速找到value值

map和multimap区别

  • map不允许容器中有重复key值元素
  • multimap允许容器中有重复key值元素

3.9.2 map构造和赋值

功能描述:

  • 对map容器进行构造和赋值操作

函数原型:

构造:

  • map<T1, T2> mp; //map默认构造函数:
  • map(const map &mp); //拷贝构造函数

赋值:

  • map& operator=(const map &mp); //重载等号操作符

示例:

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#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
{
cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
}
cout << endl;
}

void test01()
{
map<int,int>m; //默认构造
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
m.insert(pair<int, int>(2, 20));
m.insert(pair<int, int>(3, 30));
printMap(m);

map<int, int>m2(m); //拷贝构造
printMap(m2);

map<int, int>m3;
m3 = m2; //赋值
printMap(m3);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:map中所有元素都是成对出现,插入数据时候要使用对组

3.9.3 map大小和交换

功能描述:

  • 统计map容器大小以及交换map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

示例:

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#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
{
cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
}
cout << endl;
}

void test01()
{
map<int, int>m;
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
m.insert(pair<int, int>(2, 20));
m.insert(pair<int, int>(3, 30));

if (m.empty())
{
cout << "m为空" << endl;
}
else
{
cout << "m不为空" << endl;
cout << "m的大小为: " << m.size() << endl;
}
}


//交换
void test02()
{
map<int, int>m;
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
m.insert(pair<int, int>(2, 20));
m.insert(pair<int, int>(3, 30));

map<int, int>m2;
m2.insert(pair<int, int>(4, 100));
m2.insert(pair<int, int>(5, 200));
m2.insert(pair<int, int>(6, 300));

cout << "交换前" << endl;
printMap(m);
printMap(m2);

cout << "交换后" << endl;
m.swap(m2);
printMap(m);
printMap(m2);
}

int main() {

test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 统计大小 —- size
  • 判断是否为空 —- empty
  • 交换容器 —- swap

3.9.4 map插入和删除

功能描述:

  • map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(key); //删除容器中值为key的元素。

示例:

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#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
{
cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
}
cout << endl;
}

void test01()
{
//插入
map<int, int> m;
//第一种插入方式
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
//第二种插入方式
m.insert(make_pair(2, 20));
//第三种插入方式
m.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));
//第四种插入方式
m[4] = 40;
printMap(m);

//删除
m.erase(m.begin());
printMap(m);

m.erase(3);
printMap(m);

//清空
m.erase(m.begin(),m.end());
m.clear();
printMap(m);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • map插入方式很多,记住其一即可
  • 插入 —- insert
  • 删除 —- erase
  • 清空 —- clear

3.9.5 map查找和统计

功能描述:

  • 对map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

示例:

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#include <map>

//查找和统计
void test01()
{
map<int, int>m;
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
m.insert(pair<int, int>(2, 20));
m.insert(pair<int, int>(3, 30));

//查找
map<int, int>::iterator pos = m.find(3);

if (pos != m.end())
{
cout << "找到了元素 key = " << (*pos).first << " value = " << (*pos).second << endl;
}
else
{
cout << "未找到元素" << endl;
}

//统计
int num = m.count(3);
cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 查找 —- find (返回的是迭代器)
  • 统计 —- count (对于map,结果为0或者1)

3.9.6 map容器排序

学习目标:

  • map容器默认排序规则为 按照key值进行 从小到大排序,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:

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#include <map>

class MyCompare {
public:
bool operator()(int v1, int v2) {
return v1 > v2;
}
};

void test01()
{
//默认从小到大排序
//利用仿函数实现从大到小排序
map<int, int, MyCompare> m;

m.insert(make_pair(1, 10));
m.insert(make_pair(2, 20));
m.insert(make_pair(3, 30));
m.insert(make_pair(4, 40));
m.insert(make_pair(5, 50));

for (map<int, int, MyCompare>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
}
}
int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 利用仿函数可以指定map容器的排序规则
  • 对于自定义数据类型,map必须要指定排序规则,同set容器

3.10 案例-员工分组

3.10.1 案例描述

  • 公司今天招聘了10个员工(ABCDEFGHIJ),10名员工进入公司之后,需要指派员工在那个部门工作
  • 员工信息有: 姓名 工资组成;部门分为:策划、美术、研发
  • 随机给10名员工分配部门和工资
  • 通过multimap进行信息的插入 key(部门编号) value(员工)
  • 分部门显示员工信息

3.10.2 实现步骤

  1. 创建10名员工,放到vector中
  2. 遍历vector容器,取出每个员工,进行随机分组
  3. 分组后,将员工部门编号作为key,具体员工作为value,放入到multimap容器中
  4. 分部门显示员工信息

案例代码:

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#include<iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <string>
#include <map>
#include <ctime>

/*
- 公司今天招聘了10个员工(ABCDEFGHIJ),10名员工进入公司之后,需要指派员工在那个部门工作
- 员工信息有: 姓名 工资组成;部门分为:策划、美术、研发
- 随机给10名员工分配部门和工资
- 通过multimap进行信息的插入 key(部门编号) value(员工)
- 分部门显示员工信息
*/

#define CEHUA 0
#define MEISHU 1
#define YANFA 2

class Worker
{
public:
string m_Name;
int m_Salary;
};

void createWorker(vector<Worker>&v)
{
string nameSeed = "ABCDEFGHIJ";
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Worker worker;
worker.m_Name = "员工";
worker.m_Name += nameSeed[i];

worker.m_Salary = rand() % 10000 + 10000; // 10000 ~ 19999
//将员工放入到容器中
v.push_back(worker);
}
}

//员工分组
void setGroup(vector<Worker>&v,multimap<int,Worker>&m)
{
for (vector<Worker>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
//产生随机部门编号
int deptId = rand() % 3; // 0 1 2

//将员工插入到分组中
//key部门编号,value具体员工
m.insert(make_pair(deptId, *it));
}
}

void showWorkerByGourp(multimap<int,Worker>&m)
{
// 0 A B C 1 D E 2 F G ...
cout << "策划部门:" << endl;

multimap<int,Worker>::iterator pos = m.find(CEHUA);
int count = m.count(CEHUA); // 统计具体人数
int index = 0;
for (; pos != m.end() && index < count; pos++ , index++)
{
cout << "姓名: " << pos->second.m_Name << " 工资: " << pos->second.m_Salary << endl;
}

cout << "----------------------" << endl;
cout << "美术部门: " << endl;
pos = m.find(MEISHU);
count = m.count(MEISHU); // 统计具体人数
index = 0;
for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
{
cout << "姓名: " << pos->second.m_Name << " 工资: " << pos->second.m_Salary << endl;
}

cout << "----------------------" << endl;
cout << "研发部门: " << endl;
pos = m.find(YANFA);
count = m.count(YANFA); // 统计具体人数
index = 0;
for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
{
cout << "姓名: " << pos->second.m_Name << " 工资: " << pos->second.m_Salary << endl;
}

}

int main() {

srand((unsigned int)time(NULL));

//1、创建员工
vector<Worker>vWorker;
createWorker(vWorker);

//2、员工分组
multimap<int, Worker>mWorker;
setGroup(vWorker, mWorker);


//3、分组显示员工
showWorkerByGourp(mWorker);

////测试
//for (vector<Worker>::iterator it = vWorker.begin(); it != vWorker.end(); it++)
//{
// cout << "姓名: " << it->m_Name << " 工资: " << it->m_Salary << endl;
//}

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 当数据以键值对形式存在,可以考虑用map 或 multimap

4 STL- 函数对象

4.1 函数对象

4.1.1 函数对象概念

概念:

  • 重载函数调用操作符的类,其对象常称为函数对象
  • 函数对象使用重载的()时,行为类似函数调用,也叫仿函数

本质:

函数对象(仿函数)是一个,不是一个函数

4.1.2 函数对象使用

特点:

  • 函数对象在使用时,可以像普通函数那样调用, 可以有参数,可以有返回值
  • 函数对象超出普通函数的概念,函数对象可以有自己的状态
  • 函数对象可以作为参数传递

示例:

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#include <string>

//1、函数对象在使用时,可以像普通函数那样调用, 可以有参数,可以有返回值
class MyAdd
{
public :
int operator()(int v1,int v2)
{
return v1 + v2;
}
};

void test01()
{
MyAdd myAdd;
cout << myAdd(10, 10) << endl;
}

//2、函数对象可以有自己的状态
class MyPrint
{
public:
MyPrint()
{
count = 0;
}
void operator()(string test)
{
cout << test << endl;
count++; //统计使用次数
}

int count; //内部自己的状态
};
void test02()
{
MyPrint myPrint;
myPrint("hello world");
myPrint("hello world");
myPrint("hello world");
cout << "myPrint调用次数为: " << myPrint.count << endl;
}

//3、函数对象可以作为参数传递
void doPrint(MyPrint &mp , string test)
{
mp(test);
}

void test03()
{
MyPrint myPrint;
doPrint(myPrint, "Hello C++");
}

int main() {

//test01();
//test02();
test03();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 仿函数写法非常灵活,可以作为参数进行传递。

4.2 谓词

4.2.1 谓词概念

概念:

  • 返回bool类型的仿函数称为谓词
  • 如果operator()接受一个参数,那么叫做一元谓词
  • 如果operator()接受两个参数,那么叫做二元谓词

4.2.2 一元谓词

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>

//1.一元谓词
struct GreaterFive{
bool operator()(int val) {
return val > 5;
}
};

void test01() {

vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}

vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
if (it == v.end()) {
cout << "没找到!" << endl;
}
else {
cout << "找到:" << *it << endl;
}

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:参数只有一个的谓词,称为一元谓词

4.2.3 二元谓词

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>
//二元谓词
class MyCompare
{
public:
bool operator()(int num1, int num2)
{
return num1 > num2;
}
};

void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(10);
v.push_back(40);
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(50);

//默认从小到大
sort(v.begin(), v.end());
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
cout << "----------------------------" << endl;

//使用函数对象改变算法策略,排序从大到小
sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:参数只有两个的谓词,称为二元谓词

4.3 内建函数对象

4.3.1 内建函数对象意义

概念:

  • STL内建了一些函数对象

分类:

  • 算术仿函数

  • 关系仿函数

  • 逻辑仿函数

用法:

  • 这些仿函数所产生的对象,用法和一般函数完全相同
  • 使用内建函数对象,需要引入头文件 #include<functional>

4.3.2 算术仿函数

功能描述:

  • 实现四则运算
  • 其中negate是一元运算,其他都是二元运算

仿函数原型:

  • template<class T> T plus<T> //加法仿函数
  • template<class T> T minus<T> //减法仿函数
  • template<class T> T multiplies<T> //乘法仿函数
  • template<class T> T divides<T> //除法仿函数
  • template<class T> T modulus<T> //取模仿函数
  • template<class T> T negate<T> //取反仿函数

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#include <functional>
//negate
void test01()
{
negate<int> n;
cout << n(50) << endl;
}

//plus
void test02()
{
plus<int> p;
cout << p(10, 20) << endl;
}

int main() {

test01();
test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:使用内建函数对象时,需要引入头文件 #include <functional>

4.3.3 关系仿函数

功能描述:

  • 实现关系对比

仿函数原型:

  • template<class T> bool equal_to<T> //等于
  • template<class T> bool not_equal_to<T> //不等于
  • template<class T> bool greater<T> //大于
  • template<class T> bool greater_equal<T> //大于等于
  • template<class T> bool less<T> //小于
  • template<class T> bool less_equal<T> //小于等于

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#include <functional>
#include <vector>
#include <algorithm>

class MyCompare
{
public:
bool operator()(int v1,int v2)
{
return v1 > v2;
}
};
void test01()
{
vector<int> v;

v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(50);
v.push_back(40);
v.push_back(20);

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;

//自己实现仿函数
//sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
//STL内建仿函数 大于仿函数
sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:关系仿函数中最常用的就是greater<>大于

4.3.4 逻辑仿函数

功能描述:

  • 实现逻辑运算

函数原型:

  • template<class T> bool logical_and<T> //逻辑与
  • template<class T> bool logical_or<T> //逻辑或
  • template<class T> bool logical_not<T> //逻辑非

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#include <vector>
#include <functional>
#include <algorithm>
void test01()
{
vector<bool> v;
v.push_back(true);
v.push_back(false);
v.push_back(true);
v.push_back(false);

for (vector<bool>::iterator it = v.begin();it!= v.end();it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;

//逻辑非 将v容器搬运到v2中,并执行逻辑非运算
vector<bool> v2;
v2.resize(v.size());
transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), logical_not<bool>());
for (vector<bool>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:逻辑仿函数实际应用较少,了解即可

5 STL- 常用算法

概述:

  • 算法主要是由头文件<algorithm> <functional> <numeric>组成。
  • <algorithm>是所有STL头文件中最大的一个,范围涉及到比较、 交换、查找、遍历操作、复制、修改等等
  • <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
  • <functional>定义了一些模板类,用以声明函数对象。

5.1 常用遍历算法

学习目标:

  • 掌握常用的遍历算法

算法简介:

  • for_each //遍历容器
  • transform //搬运容器到另一个容器中

5.1.1 for_each

功能描述:

  • 实现遍历容器

函数原型:

  • for_each(iterator beg, iterator end, _func);

    // 遍历算法 遍历容器元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _func 函数或者函数对象

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#include <algorithm>
#include <vector>

//普通函数
void print01(int val)
{
cout << val << " ";
}
//函数对象
class print02
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

//for_each算法基本用法
void test01() {

vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}

//遍历算法
for_each(v.begin(), v.end(), print01);
cout << endl;

for_each(v.begin(), v.end(), print02());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:for_each在实际开发中是最常用遍历算法,需要熟练掌握

5.1.2 transform

功能描述:

  • 搬运容器到另一个容器中

函数原型:

  • transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);

//beg1 源容器开始迭代器

//end1 源容器结束迭代器

//beg2 目标容器开始迭代器

//_func 函数或者函数对象

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#include<vector>
#include<algorithm>

//常用遍历算法 搬运 transform

class TransForm
{
public:
int operator()(int val)
{
return val;
}

};

class MyPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int>v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}

vector<int>vTarget; //目标容器

vTarget.resize(v.size()); // 目标容器需要提前开辟空间

transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), TransForm());

for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), MyPrint());
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结: 搬运的目标容器必须要提前开辟空间,否则无法正常搬运

5.2 常用查找算法

学习目标:

  • 掌握常用的查找算法

算法简介:

  • find //查找元素
  • find_if //按条件查找元素
  • adjacent_find //查找相邻重复元素
  • binary_search //二分查找法
  • count //统计元素个数
  • count_if //按条件统计元素个数

5.2.1 find

功能描述:

  • 查找指定元素,找到返回指定元素的迭代器,找不到返回结束迭代器end()

函数原型:

  • find(iterator beg, iterator end, value);

    // 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
void test01() {

vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v.push_back(i + 1);
}
//查找容器中是否有 5 这个元素
vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 5);
if (it == v.end())
{
cout << "没有找到!" << endl;
}
else
{
cout << "找到:" << *it << endl;
}
}

class Person {
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
//重载==
bool operator==(const Person& p)
{
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
{
return true;
}
return false;
}

public:
string m_Name;
int m_Age;
};

void test02() {

vector<Person> v;

//创建数据
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);

vector<Person>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), p2);
if (it == v.end())
{
cout << "没有找到!" << endl;
}
else
{
cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
}
}

总结: 利用find可以在容器中找指定的元素,返回值是迭代器

5.2.2 find_if

功能描述:

  • 按条件查找元素

函数原型:

  • find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 函数或者谓词(返回bool类型的仿函数)

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>

//内置数据类型
class GreaterFive
{
public:
bool operator()(int val)
{
return val > 5;
}
};

void test01() {

vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v.push_back(i + 1);
}

vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
if (it == v.end()) {
cout << "没有找到!" << endl;
}
else {
cout << "找到大于5的数字:" << *it << endl;
}
}

//自定义数据类型
class Person {
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
public:
string m_Name;
int m_Age;
};

class Greater20
{
public:
bool operator()(Person &p)
{
return p.m_Age > 20;
}

};

void test02() {

vector<Person> v;

//创建数据
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);

vector<Person>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), Greater20());
if (it == v.end())
{
cout << "没有找到!" << endl;
}
else
{
cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
}
}

int main() {

//test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:find_if按条件查找使查找更加灵活,提供的仿函数可以改变不同的策略

5.2.3 adjacent_find

功能描述:

  • 查找相邻重复元素

函数原型:

  • adjacent_find(iterator beg, iterator end);

    // 查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>

void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(2);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(3);

//查找相邻重复元素
vector<int>::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
if (it == v.end()) {
cout << "找不到!" << endl;
}
else {
cout << "找到相邻重复元素为:" << *it << endl;
}
}

总结:面试题中如果出现查找相邻重复元素,记得用STL中的adjacent_find算法

功能描述:

  • 查找指定元素是否存在

函数原型:

  • bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);

    // 查找指定的元素,查到 返回true 否则false

    // 注意: 在无序序列中不可用

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

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#include <algorithm>
#include <vector>

void test01()
{
vector<int>v;

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}
//二分查找
bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(),2);
if (ret)
{
cout << "找到了" << endl;
}
else
{
cout << "未找到" << endl;
}
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:二分查找法查找效率很高,值得注意的是查找的容器中元素必须的有序序列

5.2.5 count

功能描述:

  • 统计元素个数

函数原型:

  • count(iterator beg, iterator end, value);

    // 统计元素出现次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 统计的元素

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#include <algorithm>
#include <vector>

//内置数据类型
void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(4);

int num = count(v.begin(), v.end(), 4);

cout << "4的个数为: " << num << endl;
}

//自定义数据类型
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
bool operator==(const Person & p)
{
if (this->m_Age == p.m_Age)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};

void test02()
{
vector<Person> v;

Person p1("刘备", 35);
Person p2("关羽", 35);
Person p3("张飞", 35);
Person p4("赵云", 30);
Person p5("曹操", 25);

v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
v.push_back(p5);

Person p("诸葛亮",35);

int num = count(v.begin(), v.end(), p);
cout << "num = " << num << endl;
}
int main() {

//test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结: 统计自定义数据类型时候,需要配合重载 operator==

5.2.6 count_if

功能描述:

  • 按条件统计元素个数

函数原型:

  • count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按条件统计元素出现次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

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#include <algorithm>
#include <vector>

class Greater4
{
public:
bool operator()(int val)
{
return val >= 4;
}
};

//内置数据类型
void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(4);

int num = count_if(v.begin(), v.end(), Greater4());

cout << "大于4的个数为: " << num << endl;
}

//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;
};

class AgeLess35
{
public:
bool operator()(const Person &p)
{
return p.m_Age < 35;
}
};
void test02()
{
vector<Person> v;

Person p1("刘备", 35);
Person p2("关羽", 35);
Person p3("张飞", 35);
Person p4("赵云", 30);
Person p5("曹操", 25);

v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
v.push_back(p5);

int num = count_if(v.begin(), v.end(), AgeLess35());
cout << "小于35岁的个数:" << num << endl;
}


int main() {

//test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:按值统计用count,按条件统计用count_if

5.3 常用排序算法

学习目标:

  • 掌握常用的排序算法

算法简介:

  • sort //对容器内元素进行排序
  • random_shuffle //洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
  • merge // 容器元素合并,并存储到另一容器中
  • reverse // 反转指定范围的元素

5.3.1 sort

功能描述:

  • 对容器内元素进行排序

函数原型:

  • sort(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>

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

void test01() {
vector<int> v;
v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(50);
v.push_back(20);
v.push_back(40);

//sort默认从小到大排序
sort(v.begin(), v.end());
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;

//从大到小排序
sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:sort属于开发中最常用的算法之一,需熟练掌握

5.3.2 random_shuffle

功能描述:

  • 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序

函数原型:

  • random_shuffle(iterator beg, iterator end);

    // 指定范围内的元素随机调整次序

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <ctime>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
srand((unsigned int)time(NULL));
vector<int> v;
for(int i = 0 ; i < 10;i++)
{
v.push_back(i);
}
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;

//打乱顺序
random_shuffle(v.begin(), v.end());
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:random_shuffle洗牌算法比较实用,使用时记得加随机数种子

5.3.3 merge

功能描述:

  • 两个容器元素合并,并存储到另一容器中

函数原型:

  • merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 容器元素合并,并存储到另一容器中

    // 注意: 两个容器必须是有序的

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10 ; i++)
{
v1.push_back(i);
v2.push_back(i + 1);
}

vector<int> vtarget;
//目标容器需要提前开辟空间
vtarget.resize(v1.size() + v2.size());
//合并 需要两个有序序列
merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vtarget.begin());
for_each(vtarget.begin(), vtarget.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:merge合并的两个容器必须的有序序列

5.3.4 reverse

功能描述:

  • 将容器内元素进行反转

函数原型:

  • reverse(iterator beg, iterator end);

    // 反转指定范围的元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(50);
v.push_back(20);
v.push_back(40);

cout << "反转前: " << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;

cout << "反转后: " << endl;

reverse(v.begin(), v.end());
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:reverse反转区间内元素,面试题可能涉及到

5.4 常用拷贝和替换算法

学习目标:

  • 掌握常用的拷贝和替换算法

算法简介:

  • copy // 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
  • replace // 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
  • replace_if // 容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素
  • swap // 互换两个容器的元素

5.4.1 copy

功能描述:

  • 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中

函数原型:

  • copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);

    // 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // dest 目标起始迭代器

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i + 1);
}
vector<int> v2;
v2.resize(v1.size());
copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:利用copy算法在拷贝时,目标容器记得提前开辟空间

5.4.2 replace

功能描述:

  • 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素

函数原型:

  • replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);

    // 将区间内旧元素 替换成 新元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // oldvalue 旧元素

    // newvalue 新元素

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(20);
v.push_back(40);
v.push_back(50);
v.push_back(10);
v.push_back(20);

cout << "替换前:" << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;

//将容器中的20 替换成 2000
cout << "替换后:" << endl;
replace(v.begin(), v.end(), 20,2000);
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:replace会替换区间内满足条件的元素

5.4.3 replace_if

功能描述:

  • 将区间内满足条件的元素,替换成指定元素

函数原型:

  • replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);

    // 按条件替换元素,满足条件的替换成指定元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _pred 谓词

    // newvalue 替换的新元素

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

class ReplaceGreater30
{
public:
bool operator()(int val)
{
return val >= 30;
}

};

void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(20);
v.push_back(40);
v.push_back(50);
v.push_back(10);
v.push_back(20);

cout << "替换前:" << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;

//将容器中大于等于的30 替换成 3000
cout << "替换后:" << endl;
replace_if(v.begin(), v.end(), ReplaceGreater30(), 3000);
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:replace_if按条件查找,可以利用仿函数灵活筛选满足的条件

5.4.4 swap

功能描述:

  • 互换两个容器的元素

函数原型:

  • swap(container c1, container c2);

    // 互换两个容器的元素

    // c1容器1

    // c2容器2

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
v2.push_back(i+100);
}

cout << "交换前: " << endl;
for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
cout << endl;
for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
cout << endl;

cout << "交换后: " << endl;
swap(v1, v2);
for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
cout << endl;
for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:swap交换容器时,注意交换的容器要同种类型

5.5 常用算术生成算法

学习目标:

  • 掌握常用的算术生成算法

注意:

  • 算术生成算法属于小型算法,使用时包含的头文件为 #include <numeric>

算法简介:

  • accumulate // 计算容器元素累计总和

  • fill // 向容器中添加元素

5.5.1 accumulate

功能描述:

  • 计算区间内 容器元素累计总和

函数原型:

  • accumulate(iterator beg, iterator end, value);

    // 计算容器元素累计总和

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 起始值

示例:

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#include <numeric>
#include <vector>
void test01()
{
vector<int> v;
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
v.push_back(i);
}

int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);

cout << "total = " << total << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:accumulate使用时头文件注意是 numeric,这个算法很实用

5.5.2 fill

功能描述:

  • 向容器中填充指定的元素

函数原型:

  • fill(iterator beg, iterator end, value);

    // 向容器中填充元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 填充的值

示例:

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#include <numeric>
#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{

vector<int> v;
v.resize(10);
//填充
fill(v.begin(), v.end(), 100);

for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:利用fill可以将容器区间内元素填充为 指定的值

5.6 常用集合算法

学习目标:

  • 掌握常用的集合算法

算法简介:

  • set_intersection // 求两个容器的交集

  • set_union // 求两个容器的并集

  • set_difference // 求两个容器的差集

5.6.1 set_intersection

功能描述:

  • 求两个容器的交集

函数原型:

  • set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的交集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
v2.push_back(i+5);
}

vector<int> vTarget;
//取两个里面较小的值给目标容器开辟空间
vTarget.resize(min(v1.size(), v2.size()));

//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
vector<int>::iterator itEnd =
set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 求交集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
  • set_intersection返回值既是交集中最后一个元素的位置

5.6.2 set_union

功能描述:

  • 求两个集合的并集

函数原型:

  • set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的并集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
v2.push_back(i+5);
}

vector<int> vTarget;
//取两个容器的和给目标容器开辟空间
vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
vector<int>::iterator itEnd =
set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 求并集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要两个容器相加
  • set_union返回值既是并集中最后一个元素的位置

5.6.3 set_difference

功能描述:

  • 求两个集合的差集

函数原型:

  • set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的差集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
v2.push_back(i+5);
}

vector<int> vTarget;
//取两个里面较大的值给目标容器开辟空间
vTarget.resize( max(v1.size() , v2.size()));

//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
cout << "v1与v2的差集为: " << endl;
vector<int>::iterator itEnd =
set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;


cout << "v2与v1的差集为: " << endl;
itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget.begin());
for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 求差集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
  • set_difference返回值既是差集中最后一个元素的位置




《夏意》 [苏舜钦

别院深深夏席清,石榴开遍透帘明。
树阴满地日当午,梦觉流莺时一声。




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