STL学习笔记

Qiang_657

已于 2024-03-02 20:17:36 修改

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文章标签： c++ 开发语言

于 2024-01-27 22:28:01 首次发布

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一.STL初识

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++面向对象和泛型编程的思想，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.STL的基本概念

STL(Strandard Temolate Library,标准模板库)

STL从广义上分为：容器（container）算法（algorithm）迭代器（iterator）

容器和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

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

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和关联式容器两种：
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:质变算法和非质变算法。
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：算法与容器之间粘合剂

提供一种方法，使之能够依次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

迭代器的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

5.容器算法迭代器初识

5.1 vector存放内置数据类型

容器：vector

算法：for_each

迭代器：vector<int>::iterator

二.STL常用容器

1.string容器

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*的区别：

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和替换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

1.2 string构造函数

构造函数原型：

string();

string(const char* s);

string(const string& str);

~string(int n,char c);

总结：string的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

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& operaton=(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 chan *s, int n); //把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串

istring& assign(const string &s); //把字符串5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

1.4 string字符串拼接

功能描述：
实现在字符串末尾拼接字符制
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 chan *s); //把字符串5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

1.5 string查找和替换

功能描述：
•查找：查找播定字符串是否存在
替换：在指定的位置替换字符串
函数原型：
lint 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5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5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 chant* 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; //潜换从pos开始n个字符为字符串str

string& replace(int pos, int n,const char* s); //1替换从pos开始的n个字符为字符串s

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;

int compare(const char* s)const;

总结：字符串比较大多是情况是用于判断字符串是否相等，比较大小的意义并不大

1.7 string字符存取

string中字符存取方式有两种

char& operator[](int n);

char& at(int n);

总结：string字符串中单个字符的存取方式有两种，利用[]或者at

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）;

string& insert (int pos,const string& str)

string& insert (int pos,int n,char c);

string& erase (int pos,int n = npos);

总结：插入和删除的起始下标都是从0开始

1.9 string子串

功能描述：

从字符串中获取想要的字串

函数原型：

string substr(int pos = 0,int n = npos)const;//返回从pos开始的n个字符组成的字符串

2.vector容器

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与普通数组的区别：

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，然后将原数据拷贝进新空间，释放原空间

vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

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(),v.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

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(begin,end); //将[begin,end)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

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，则未尾超出容器长度的元素被删除

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(constlliteraton 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

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(); //返回容器中第一个索引元素

back(); //返回容器中最后一个数据元素

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

总结：swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存的效果

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

3.deque容器

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：

1.vector对于头部的插入删除效率较低，数据量较大，效率较低

2.deque相对而言，对头部的插入删除速度会比vector快

3.vector访问元素时的速度会比deque快，这和两者内部实现有关

deque内部工作原理：

deque内部有个中控器，维护每段缓冲区中的内容，缓冲区存放真实数据

中控器维护的时每个缓冲区的地址，使得使用deque时像一片连续的内存空间

deque容器的迭代器也是支持随机访问的

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

总结：deque容器和vector容器的构造方式几乎一致，灵活运用即可

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拷贝复制给本身

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，若容器边长，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。

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。

ansert(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。

i_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。