STL容器详解：vector, set, map与rope-优快云博客

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本文介绍了STL中的四种主要容器：vector、set、map和rope。详细阐述了每种容器的特点、操作方法及其在实际问题中的应用，如vector的动态空间分配，set的排序和唯一性，map的一对一映射，以及rope对字符串操作的优化。

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[pre] STL 容器的分类：

标准STL序列容器：vector、string、deque和list。

标准STL关联容器：set、multiset、map和multimap。

非标准序列容器slist和rope。slist是一个单向链表，rope本质上是一“重型”string。

非标准的关联容器hash_set、hase_multiset、hash_map和hash_multimap。

（一）vector

vector 的好处就是它分配的是动态空间。

vector <int> v;

12_23

不vector 的好处远不止上述那样简单！

vector 类是以容器（Container）模式为基准设计的，也就是说，基本上它有 begin()，end()，size()，max_size()，empty() 以及 swap() 这几个方法。

from wiki:

访问元素的方法
- vec[i] - 访问索引值为 i 的元素引用。 (索引值从零起算，故第一个元素是vec[0]。)
- vec.at(i) - 访问索引值为 i 的元素的引用，以 at() 访问会做数组边界检查，如果访问越界将会抛出一个例外，这是与operator[]的唯一差异。
- vec.front() - 回传 vector 第一个元素的引用。
- vec.back() - 回传 vector 最尾元素的引用。
新增或移除元素的方法
- vec.push_back() - 新增元素至 vector 的尾端，必要时会进行存储器配置。
- vec.pop_back() - 删除 vector 最尾端的元素。
- vec.insert() - 插入一个或多个元素至 vector 内的任意位置。
- vec.erase() - 删除 vector 中一个或多个元素。
- vec.clear() - 清空所有元素。
获取长度/容量
- vec.size() - 获取 vector 目前持有的元素个数。
- vec.empty() - 如果 vector 内部为空，则传回 true 值。
- vec.capacity() - 获取 vector 目前可容纳的最大元素个数。这个方法与存储器的配置有关，它通常只会增加，不会因为元素被删减而随之减少。
重新配置／重置长度
- vec.reserve() - 如有必要，可改变 vector 的容量大小（配置更多的存储器）。在众多的 STL 实做，容量只能增加，不可以减少。
- vec.resize() - 改变 vector 目前持有的元素个数。
迭代 (Iterator)
- vec.begin() - 回传一个Iterator，它指向 vector 第一个元素。
- vec.end() - 回传一个Iterator，它指向 vector 最尾端元素的下一个位置（请注意：它不是最末元素）。
- vec.rbegin() - 回传一个反向Iterator，它指向 vector 最尾端元素的。
- vec.rend() - 回传一个Iterator，它指向 vector 的第一个元素。

看到 vec.insert() - 插入一个或多个元素至 vector 内的任意位置。这一行了吗？它支持像rope一样在特定位置插入一个或多个元素。

于是就可以用它来写平衡树的题了？

函数upper_bound()返回的在前闭后开区间查找的关键字的上界

bzoj 3224

用十几行水过不能再帅！

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <vector>
using namespace std;
vector <int> a;
int main()
{
    int n; scanf("%d", &n);
    for(int i = 1; i <= n; i ++){
        int la, x; scanf("%d%d", &la, &x);
        if(la == 1)a.insert(upper_bound(a.begin(), a.end(), x), x);
        if(la == 2)a.erase(lower_bound(a.begin(), a.end(), x));
        if(la == 3)printf("%d\n", lower_bound(a.begin(), a.end(), x) - a.begin() + 1);
        if(la == 4)printf("%d\n", a[x - 1]);
        if(la == 5)printf("%d\n", *-- lower_bound(a.begin(), a.end(), x));
        if(la == 6)printf("%d\n", *upper_bound(a.begin(), a.end(), x));
    }
    return 0;
}

常用函数总结：

upper_bound(a.begin(), a.end(), x);
lower_bound(a.begin(), a.end(), x);
a.insert(pos, x);
a.erase(pos);
a.push_back(x)

(二) set

set 做的事情是动态地维护一个排序，支持查找键值为 K 的点和删除简直为K 的点（但不能超找或删除第K大的点）（而且它所包含的元素的值是唯一的）

set<int> s1;

set<char, scmp> s2; 排序准则自定义为 scmp

begin() 　　 ,返回set容器的第一个元素

end() 　　　　 ,返回set容器的最后一个元素

clear() 　　 ,删除set容器中的所有的元素

empty() 　　　,判断set容器是否为空

max_size() 　 ,返回set容器可能包含的元素最大个数

size() 　　　　 ,返回当前set容器中的元素个数

erase(iterator) ,删除定位器iterator指向的值

erase(first,second),删除定位器first和second之间的值

erase(key_value),删除键值key_value的值

find() ，返回给定值值得定位器，如果没找到则返回end()。

insert(key_value); 将key_value插入到set中，返回值是pair<set<int>::iterator,bool>，bool标志着插入是否成功，而iterator代表插入的位置，若key_value已经在set中，则iterator表示的key_value在set中的位置。

inset(first,second);将定位器first到second之间的元素插入到set中，返回值是void.

lower_bound(key_value) ，返回第一个大于等于key_value的定位器

upper_bound(key_value)，返回最后一个大于等于key_value的定位器

例：

bzoj 1208 宠物收养所

当时用splay 打怎么也得六七十行呢吧。

用set 一下子变成普及组难度。。

User	Problem	Result	Memory	Time	Language	Code_Length	Submit_Time
set版	1208	Accepted	1408 kb	264 ms	C++/Edit	779 B	2014-12-15 20:36:07
splay版	1208	Accepted	2524 kb	240 ms	C++/Edit	2013 B	2014-12-02 14:30:44

对比代码长度，占用内存，和时间，觉得 set 的优势真的挺大的。

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <set>
#define INF 1<<31 - 1
#define mod 1000000
using namespace std;
int n, flag = -1, ans;
set <int> d;
int main()
{
    scanf("%d", &n);
    d.insert(-INF); d.insert(INF);
    for(int i = 1; i <= n; i ++){
        int a, b; scanf("%d%d", &a, &b);    
        if(a == flag || d.size() == 2)flag = a, d.insert(b);
        else{
            int r = *d.lower_bound(b), l = *-- d.lower_bound(b);
            if(b - l <= r - b && l != -INF){ans += b - l; d.erase(l);}
            else {ans += r - b; d.erase(r);}
            ans %= mod;
        }
    } cout<<ans<<endl;
    return 0;
}

（三）， map

map 真的很常用，学了不下五遍了。

map 就是一个一对一的数据映射, 它存的是一个pair,

例：

hdu 1004

虽然这题本来就不难，但是觉得这种STL题简直是在秀下线。

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <map>
#define si string, int
#define smap map <si>
using namespace std;
smap s;
inline bool cmp(pair<si> a, pair<si> b){return a.second < b.second;}
int main()
{
    int n; while(scanf("%d", &n) && n){
        s.clear(); char ch[22]; 
        for(int i = 1; i <= n; i ++)scanf("%s", ch), s[ch] ++;
        smap::iterator la = max_element(s.begin(), s.end(), cmp);
        cout<<la -> first<<endl;
    }
    return 0;
}

(四) ， rope

Performance
Operation	Rope	String
Index^[1]	O(log n)	O(1)
Split^[1]	O(log n)	O(1)
Concatenate (destructive)	O(log n)	O(n)
Concatenate (nondestructive)	O(n)	O(n)
Iterate over each character^[1]	O(n)	O(n)
Insert	O(log n)	O(n)
Append	O(log n)	O(1) amortized, O(n) worst case
Delete	O(log n)	O(n)
Report	O(j + log n)	O(j)
Build	O(n)	O(n)

上面的表格已经可以很好的说明rope和string的差别了。

rope的特点就是维护一个串，支持log n插入和删除制定位置的字符。

fhq实现的rope

bzoj 1507

splay写这题的时候。。本机测可过bzoj莫名RE

rope写得被吓傻。。

用rope的时候，注意要多加的是：

#include <ext/rope>

using namespace __gnu_cxx (这行要记得（虽然它是下划线开头的，但是是声明空间所以可以用）)。

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <string>
#include <ext/rope>
using namespace std;
using namespace __gnu_cxx;
char s[2500005], s1[22];
int n, now, k;
crope S;
int main()
{
    scanf("%d", &n);
    while(n --){scanf("%s", s1);
        if(s1[0] == 'M')scanf("%d", &now);
        if(s1[0] == 'P')now --;
        if(s1[0] == 'N')now ++;
        if(s1[0] == 'I'){
            scanf("%d", &k); getchar();
            for(int i = 0; i < k; i ++)do{s[i] = getchar();}while(s[i] == '\n');
            s[k] = 0;
            S.insert(now, s); 
        }
        if(s1[0] == 'D')scanf("%d", &k), S.erase(now, k);
        if(s1[0] == 'G')scanf("%d", &k), S.copy(now, k, s), s[k] = 0, puts(s);
    }
    return 0;
}

bzoj 1269

/************转自hzwer*********************/

由于rope的底层实现，insert，erase，get都是logn的

就是翻转不行，不是自己手写的打不了标记啊！！

怎么办？

答：同时维护一正一反两个rope……反转即交换两个子串……Orz……

区间循环位移？简单，拆成多个子串连起来就好了……

区间a变b b变c c变d …… z变a？呃……维护26个rope？

区间和？滚蛋，那是线段树的活

区间kth？sorry，与数值有关的操作rope一概不支持……

函数	功能
push_back(x)	在末尾添加x
insert(pos,x)	在pos插入x
erase(pos,x)	从pos开始删除x个
replace(pos,x)	从pos开始换成x
substr(pos,x)	提取pos开始x个
at(x)/[x]	访问第x个元素