【学习笔记】C++STL高级应用--概论、三大组件、常见容器

朱雀 2023-07-02 08:25 0阅读 0赞

**目录**

1、stl概论和六大组件

2、STL三大组件

2.3.1 容器算法迭代器初识

3、常用容器

3.1.1 string 容器基本概念

3.2.1 简介

3.3.1 简介

--------------------

# 1、stl概论和六大组件 #

目的：为了提高复用性。

1.1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）

1.2 六大组件简介

STL提供了六大组件，彼此之间可以相互套用：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器

**容器：**各种数据结构，实现角度来看STL容器是一种class template；

**算法：**各种常用的算法，实现角度来看STL算法是一种function template；

**迭代器：**容器与算法的胶合剂，实现角度来看迭代器是一种将operator\*、->、++、--等指针相关操作予以重载的class template，所有STL容器都附带有自己专属的迭代器，只有容器的设计者知道如何遍历自己的元素，原生指针（native pointer）也是一种迭代器；

仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。实现角度来看仿函数是一种重载operator()的class 或者 class template；

**适配器（配接器）：**一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西；

**空间配置器：** 负责空间的配置与管理，实现角度来看配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的class template。

**交互关系**： 容器通过空间配置器取得数据存储空间，算法通过迭代器存储容器中的内容，仿函数可以协助算法完成不同的策略的变化，适配器可以修饰仿函数。

1.3优点

STL是c++内置组件，不用安装额外的库；

STL的重要特性是数据与操作完全分离。数据由容器类别加以管理，操作则由可定制的算法定义；

熟练运用，不用了解底层；

高可重用性，高性能，高移植性，跨平台优点。几乎所有的戴拿都采用了模板类。

# 2、STL三大组件 #

2.1 容器

常用的数据结构：array、list、tree、stack、queue、set、map，这些数据分为序列式容器和关联式容器两种。

序列式容器：有个固定的位置，出费用删除或插入的操作改变这个位置。

关联式容器：非线性存储结构，二叉树结构。在存入时没有保存逻辑顺序。

2.2算法

质变算法和非质变算法

质变算法：如插入、删除、排序等。

非质变算法：如查找、计数等。

2.3迭代器

依序寻访某个容器所含的各个元素。

迭代器种类

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:91.9pt;"> 输入迭代器 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:184.6pt;"> 数据只读 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:138.3pt;"> ++、==、!= </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:91.9pt;"> 输出迭代器 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:184.6pt;"> 数据只写 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:138.3pt;"> ++ </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:91.9pt;"> 前向迭代器 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:184.6pt;"> 读写，向前推进迭代器 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:138.3pt;"> ++、==、!= </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:91.9pt;"> 双向迭代器 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:184.6pt;"> 读写，双向推进迭代器 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:138.3pt;"> ++、-- </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="vertical-align:top;width:91.9pt;"> 随机访问迭代器 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:184.6pt;"> 读写，跳跃访问容器任意数据，功能最强迭代器 </td> 
 <td style="vertical-align:top;width:138.3pt;"> ++、--、[n]、-n、&lt;、&lt;=、&gt;、&gt;= </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 2.3.1 容器算法迭代器初识 ###

头文件 \#include<vector>

声明变量 vector<类型> v

尾插 v.push\_back(元素)

起始迭代器，v.begin()，指向第一个元素的地址

结束迭代器，v.end()，指向最后一个元素的下一个地址

遍历（三种）while、for、for\_each()

\#include<algorithm>

for\_each(v.begin(),v.end(),迭代函数)；

练习 内置数据类型、自定义数据类型、容器嵌套容器

\---------------------------------------------------------20200125------------------------------------------------------

# 3、常用容器 #

3.1 string 容器

### 3.1.1 string 容器基本概念 ###

string 管理\*char所分配的内存，每一次string的赋值，取值都由string类负责维护，不用担心复制越界和取值越界等。

3.1.2.1 string构造函数

string();//创建一个空字符串

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

3.1.2.2 string基本赋值操作

string& operator=(const char\* s);//char\*类型字符串赋值给当前字符串

string& operator=(const string &s);//char\*类型字符串赋值给当前字符串

string& operator=(const char c);//字符赋值给当前字符串

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赋给当前的字符串

string& assign(int n, char c);//把n个字符c赋给当前的字符串

string& assign(const string &s, int start, int n);//将s 从 start开始n个字符赋给字符串

取值：at()和\[\]两种方式区别在于at()方法越界会抛出一个异常，\[\]程序会直接完犊子。

at()抛出的异常为out\_of\_range ,需要引入头文件stdexcept。

拼接、查找、替换： += 或append 进行拼接 find()进行查找，查不到返回-1；rfind()从右向左查。 Replace()替换

比较：compare() 相等为0, 大于则大于0 ,小于则小于0；

子串：substr(int pos=0,int n=npos)返回由pos开始的n个字符组成的字符串；

插入：insert()

删除： erase()

string类型和c\_style类型(cahr \*)字符串相互转化：

string -> c\_style : const char \*s=str.c\_str();

c\_style -> string : 使用字符串初始化即可；

编译器将const char\* 可以 自动 隐式转换为string

反之，编译器不会将string 隐式类型转换为const char\*

string 类型如果赋值长度发生变化，会导致内存的重新分配；

大写转换方法 toupper();

小写转换方法：tolower();

3.2 vector 容器

### 3.2.1 简介 ###

与数组类似但是是动态数组；

动态分配内存并不是原有空间分配，而是找一个新空间，将原有数据复制到新空间下，然后释放原有空间；

构造、赋值、交换

push\_back();//尾插法

pop\_back();//尾删法

v.begin()和v.end()返回值为指针，不是值；

v.begin()和v.end()是从右侧开始的；

v.capactity()；//返回值为容器大小

size 容器元素的个数

empty 容器是否为空

resize 重新制定容器的长度，若比原来长，则用0填充；若比原来短，超出的部分删除掉；

reserve 预留空间，但是不初始化；

at 和 \[\] 同string

front 第一个元素

back 最后一个元素

insert(const\_iterator pos,int count,ele) 插入的是一个迭代器，代表迭代器指向位置pos插入count个元素ele 插入

erase(迭代器) 删除

clear清空

\-----------------------------------------20200127------------------------------------------------

巧用swap来收缩内存

**vector<int>(v)**.swap(v);//加粗部分通过拷贝构造函数初始化一个匿名的对象

//未加粗部分是v和匿名的对象进行交换空间

巧用reserve预留空间

v.reserve(大小);

逆序遍历 ：迭代器是reverse\_iterator

随机访问 ：迭代器 += 1；语法编译通过即可

3.3 deque容器

### 3.3.1 简介 ###

push\_front();//头插法

pop\_front();//头删法

push\_back();//尾插法

pop\_back();//尾删法

front();//头

back();//尾

begin();//头元素指针

end();//尾元素下一位置

//iterator 普通迭代器

//reverse\_iterator 反转迭代器

//const\_iterator 只读迭代器

\----------------------------------20200128---------------------------------------------------

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