C++学习之STL初识

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++的面向对象和泛型编程思想，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 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：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：
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

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

5.1 vector存放内置数据类型

第一种vector数据遍历方法while

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);

	vector<int>::iterator it_begin = v.begin();
	vector<int>::iterator it_end = v.end();

	while (it_begin != it_end)
	{
		cout << *it_begin << endl;
		it_begin++;
	}

	system("pause");
	return 0;
}

第二种vector数据遍历方法for循环

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);

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

	system("pause");
	return 0;

}

第三种for_each算法遍历

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

void test1(int val)
{
	cout << val << endl;
}

int main()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);

	for_each(v.begin(), v.end(), test1); //test传入形参为*iterator
	system("pause");
	return 0;
}

其中for_each:

// FUNCTION TEMPLATE for_each
template<class _InIt,
	class _Fn> inline
	_Fn for_each(_InIt _First, _InIt _Last, _Fn _Func)
	{	// perform function for each element [_First, _Last)
	_Adl_verify_range(_First, _Last);
	auto _UFirst = _Get_unwrapped(_First);
	const auto _ULast = _Get_unwrapped(_Last);
	for (; _UFirst != _ULast; ++_UFirst)
		{
		_Func(*_UFirst);//形参为*iterator
		}

	return (_Func);
	}

运行结果：

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

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

class  person
{
public:
	person(string name, int age)
	{
		this->m_name = name;
		this->m_age = age;
	}
	string m_name;
	int m_age;

};
//存放对象
void test2()
{
	vector<person> v;
	person v1("wangshuai", 24);
	person v2("liangpeng", 24);
	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);

	for (vector<person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "name:" << (*it).m_name << endl;
		cout << "age:" << (*it).m_age << endl;
		cout << "-------------" << endl;
	}

}
//存放对象指针
void test3()
{
	vector<person*> v;
	person p1("ws", 22);
	person p2("lp", 23);

	v.push_back(&p1);
	v.push_back(&p2);

	for (vector<person*>::iterator i = v.begin(); i != v.end(); i++)
	{
		cout << "name:" << (*i)->m_name << endl;
		cout << "age:" << (*i)->m_age << endl;
		cout << "---------------" << endl;
	}
}
int main()
{
	test2();
	test3();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果

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

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

void test4()
{
	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);
	}
	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 it1 = (*it).begin(); it1 != (*it).end(); it1++)
		{
			cout << *it1 << "";
		}
		cout << endl;
	}

}
int main()
{
	test4();
	system("pause");
	return 0;
}

运行结果