C++提高编程

C++提高编程

1 STL初识

1.1 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

1.2 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

1.3 STL六大组件

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（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

6. 空间配置器

   负责空间配置与管理

1.4 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：
    • 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：容器和算法之间的粘合剂

  • 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

    迭代器类别	说明
    输入	对数据的只读访问
    输出	对数据的只写访问
    前向	读写操作，并能向前推荐迭代器
    双向	读写操作，并能向前和向后操作
    随机访问	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

    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

  • 只有顺序容器和关联容器支持迭代器遍历，各容器支持的迭代器的类别如下：

    容器	支持的迭代器类别
    vector	随机访问
    deque	随机访问
    list	双向
    set	双向
    multiset	双向
    map	双向
    multimap	双向
    stack	不支持
    queue	不支持
    priority_queue	不支持

1.5 容器算法迭代器初识

1.5.1 vector存放内置数据类型

• 容器：vector

• 算法：for_each

• 迭代器：vector ::iterator

• 示例代码

  #include <vector>
  #include <algorithm>
  
  void MyPrint(int val)
  {
      cout << val << endl;
  }
  
  vodi 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;
      }
      
      //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;
  }
  

1.5.2 存放自定义数据类型

• 代码示例

  #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++){
          cout << "Name: " << (*it)->mName << "Age: " << (*(*it)).mAge << endl;
      }
  }
  
  int main()
  {
      test01();
      test02();
      system("pause");
      return 0;
  }
  

1.5.3 Vector容器嵌套容器

• 代码示例

  #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);
  	
  	//遍历输出 v
  	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;
  }
  

2 STL-常用容器

2.1 string容器

2.1.1 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

2.1.2 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

• 代码示例

  #include <string>
  void test01()
  {
      string s1;	//创建空字符串，调用无参构造函数
      cout << "str = " << 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;//打印出10个a
  }
  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

2.1.3 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(=号)
  • 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（成员函数）
  • 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

• 代码示例

  void test01()
  {
      string str1;
      str1 = "hello world";
      cout << " str1 = " << str1 << endll;
      
      string str2;
      str2 = str1;
      cout << " str2 = " << str2 << endll;
      
      string str3;
      str3 = 'a';
      cout << " str3 = " << str3 << endll;
      
      string str4;
      str4.assign("hello c++")
      cout << " str4 = " << str4 << endll;
      
      string str5;
      str5.assign("hello c++", 5)
      cout << " str5 = " << str5 << endll;
      
      string str6;
      str6.assign(str5);
      cout << " str6 = " << str6 << endll;
      
      string str7;
      str7.assign(5, 'x');
      cout << " str7 = " << str7 << endll;
  }
  int main(){
      test01();
      system("pause");
      return 0;
  }
  

• string的赋值方式很多，operator= 这种方式是比较实用的

2.1.4 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连接到当前的字符串结尾
  • 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

2.1.5 string查找和替换

• 功能和描述：

  • 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 * 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 * 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

• 代码示例

  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;
      }
      //find 和 rfind区别，find从左往右找，rfind从右往左找
      pos = str1.rfind("de");
      cout << "pos = " << pos << endl;
  }
  
  void test02()
  {
      //替换
      string str1 = "abcdefgde";
      //从 1号位置起 3个字符 替换为"1111"
      str1.replace(1, 3, "1111");
      
      cout << "str1 = " << str1 << endl;
  }
  

• 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

2.1.6 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

    相等 返回 0

    大于 返回 1

    小于 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

2.1.7 string字符存取

• string中单个字符存取方式有两种

  • char& operator[] (int n)
  • char &at(int n);

• 代码示例

  void test01()
  {
      string str = "hello";
      
      //1.通过 []访问单个字符
      for(int i = 0; i < str.size(); i++)
      {
          cout << str[i] << " ";
      }
      cout << endl;
      
      //2.通过at方式访问单个字符
      for (int i = 0; i < str.size(); i++)
      {
          cout << str.at(i) << " ";
      }
      cout << endl;
      
      //修改单个字符
      str[0] = 'x';
      str.at(1) = 'x';
      cout << "str = " << str << endl;
  }
  

2.1.8 string插入和删除

• 功能描述：
  • 对string字符串进行插入和删除操作
• 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
  • 插入和删除的起始下标都是从0开始

2.1.9 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

• 代码实现

  void test()
  {
      string email = "zhangsan@sina.com";
      
      //从邮件地址中 获取 用户名信息
      
      int pos = email.find("@");
      cout << pos << endl;
      
      string usrName = email.substr(0,pos);
      cout << usrName << endl;
  }
  

2.2 vector容器

2.2.1 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，然后将原数据拷贝到新空间，释放原空间
• vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

2.2.2 vector构造函数

• 功能描述：

  • 创建vector容器

• 函数原型：

  • vector v; //采用模版实现类实现，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

• 代码示例

  #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;
  }
  

2.2.3 vector赋值操作

• 功能描述

  • 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

• 代码示例

  #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;
  }
  

2.2.4 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

2.2.5 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

2.2.6 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

2.2.7 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

• 示例代码

  #include <vector>
  
  void test()
  {
      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);//容量并未发生改变，还是存在内存浪费
      
      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);//拷贝构造函数创建匿名对象（没有名字），由于前面已经resize，该匿名对象的大小和容量拷贝的的是当前的大小，再和匿名对象互换                              容器，容量大小都改为3
      
      cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
      cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
  }
  

2.2.8 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

• 实际应用

  #include <vector>
  
  void test()
  {
      vector<int> v;
      
      //如果数据量较大，可以一开始就利用reserve预留空间，这样就不需要扩容多次
      v.reserve(100000);
      
      int num = 0;//统计开辟次数
      int *p = NULL;
      for (int i = 0; i < 100000; i++){
          v.push_back(i);
          if (p != &v[0]){//让指针指向数组起始地址，如果动态扩容了，地址就会改变
              p = &v[0];
              num++;
          }
      }
      
      cout << "num:" << num << endl;
  }
  

2.3 deque容器

2.3.1 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会比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
• 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
• deque容器的迭代器也是支持随机访问的

2.3.2 deque构造函数

• 功能描述：

  • deque容器构造

• 函数原型：

  • deque 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

• 代码示例

  #include <deque>
  
  void printDeque(const deque<int> &d)//只读，相应的迭代器也要加上const
  {
      for(deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
      {
          cout << *it << " ";
      }
      cout << endl;
  }
  void test01()
  {
      deque<int> d1;
      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);
  }
  

2.3.3 deque赋值操作

• 功能描述：
  • 给deque容器进行赋值操作
• 函数原型：
  • deque& operator = (const deque &deq); //重载等号操作符
  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身
  • deque赋值操作基本与vector相同

2.3.4 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没有容量这个概念
  • 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，容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除
  • deque.resize(num, elem); //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除，若容器变长，则以elem填充新位置

2.3.5 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：（必须提供迭代器iterator）
    • 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（可以是另一个容器的），无返回值
    • erase(const_iterator pos); //删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置
    • erase(const_iterator start, const_iterator end); //删除[beg, end)区间的数据，返回下一个数据的位置
    • clear(); //删除容器中所有元素

2.3.6 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

2.3.7 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，默认从小到大
  • 对于支持随机访问的迭代器的容器，都可以用sort算法排序

2.4 stack容器

2.4.1 stack 基本概念

• stack是一种先进后出的数据结构，它只有一个出口
• 栈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

2.4.2 stack常用接口

• 功能描述：
  • 栈容器常用的对外接口
• 构造函数：
  • stack stk; //stack采用模板类实现，默认构造
  • 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

2.5 queue容器

2.5.1 queue基本概念

• queue是一种iterator的数据结构，他有两个出口
• 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

2.5.2 queue 常用接口

• 功能描述：队列容器常用的对外接口
• 构造函数：
  • queue que; //queue采用模板类实现
  • 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

2.7 list容器

2.7.1 list基本概念

• 链表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实现的

• 功能：将数据进行链式存储

• 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

• 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（一次移动一位），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

• STL中的List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点

2.7.2 list构造函数

• 功能描述：创建list容器

• 函数原型

  • list lst; //list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

• 代码示例

  #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()
  {
  	//默认构造
  	list<int> L1;
  	L1.push_back(10);
  	L1.push_back(20);
  	L1.push_back(30);
  	L1.push_back(40);
  	
  	printList(L1);
  	
  	//区间构造
  	list<int> L2(L1.begin(), L1.end());
  	printList(L2);
  	
  	//拷贝构造
  	list<int> L3(L2);
  	printList(L3);
  	
  	//将n个elem拷贝给本身
  	list<int> L4(10， 1000);
  	printList(L4);
  }
  

• 总结：list构造方式同其他几个STL常用容器，熟练掌握即可

2.7.3 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

2.7.4 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；若容器变短，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填充新位置；若容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

2.7.5 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，迭代器可以变化位置
  • 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

2.7.6 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

  • 注意：不可以用[] 或 .at()来访问元素，list本质是链表，不是用连续线性空间存储数据，迭代器不支持随机访问

    //验证迭代器是不支持随机访问的
    list<int>::iterator it = L1.begin();
    it++;	//支持双向
    it--;
    it = it + 1;//报错，不支持随机访问
    

2.7.7 list 反转和排序

• 功能描述：将容器中的元素反转，以及容器中的数据进行排序

• 函数原型：

  • reverse(); //反转链表

  • sort(); //链表排序

    bool myCompare(int val1, int val2)
    {
        return val1 > val2;
    }
    
    void test()
    {
        list<int> L;
    	L.push_back(10);
    	L.push_back(20);
    	L.push_back(30);
    	L.push_back(40);
        
        //反转
        L.reverse();
        
        //排序，该排序并非算法当中的排序，而是成员函数
        L.sort();//默认规则，从小到大
        
        L.sort(myCompare);//指定规则，从大到小
    }
    

• 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

  //案例：将Person自定义数据类型进行排序，规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序
  #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;
      int m_Age;
      int m_Height;
  }
  
  bool ComparePerson(Person &p1, Person &p2)
  {
      if(p1.m_Age == p2.m_Age)
      {
          return p1.m_Height > p2.m_Height;//二次规则
      }
      else
      {
          return p1.m_Age < p2.m_Age;//基本规则
      }
      
  }
  
  void test01()
  {
      list<Person> L;
      Person p1("A", 35, 175);
      Person p2("B", 45, 180);
      Person p3("C", 40, 170);
      Person p4("D", 25, 190);
      Person p5("E", 35, 160);
      Person p6("F", 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;
      }
      
      //指定排序规则
      L.sort(ComparePerson);
      
      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();
      return 0;
  }
  

2.8 set / multiset 容器

2.8.1 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

2.8.2 set构造和赋值

• 功能描述：创建set容器以及赋值

• 构造：

  • set 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

• 代码示例

  #include <set>
  
  void printSet(const set<int>& s){
  	for(set<int>::const_iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
  	{
  	cout << *it << " ";
  	}
  	cout << endl;
  }
  void test01{
      set<int> s1;
      //插入数据 只有insert 方式
      s1.insert(10);
      s1.insert(40);
      s1.insert(30);
      s1.insert(20);
      s1.insert(30);
      printSet(s1);
      
      //拷贝构造
      set<int> s2(s1);
      printSet(s2);
      
      //赋值
      set<int> s3;
      s3 = s2;
      printSet(s3);
      
      //遍历容器、
      //set容器特点：元素都会在插入时自动被排序
      //set容器不允许插入重复值，插了不会报错，等于白插
      printSet(s1);
  }
  

• 总结：

  • set容器插入数据时用insert
  • set容器插入数据，会在插入时自动排序

2.8.3 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

2.8.4 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
  • erase(elem); //删除容器中值为elem的元素

2.8.5 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元素的个数

• 代码实现

  #include <set>
      
  void test01()
  {
      set<int> s1;
      
      //插入数据
      s1.insert(10);
      s1.insert(30);
      s1.insert(20);
      s1.insert(40);
      
      set<int>::iterator pos = s1.find(30);
      
      if(pos != s1.end())
      {
          cout << "找到元素: " << *pos << endl;
      }
      else
      {
          cout << "未找到元素" << endl;
      }
  }
  
  void test02()
  {
      set<int> s1;
      
      //插入数据
      s1.insert(10);
      s1.insert(30);
      s1.insert(20);
      s1.insert(40);
      
      //统计个数
      int num = s1.count(30);
      //对于set而言 统计结果 要么是0 要么是1
      cout << "num = " << num << endl;
  }
  

2.8.6 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

2.8.7 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);

• 代码示例

  void test01()
  {
      //第一种方式
      pair<string, int> p("tom", 20);
      cout << "姓名：" << p.first << "年龄：" << p.second << endl;
      
      //第二种方式
      pair<string, int> p2 = make_pair("jerry", 30);
      cout << "姓名：" << p2.first << "年龄：" << p2.second << endl;
  }
  

2.8.8 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

    #include <iostream>
    using namespace std;
    #include <set>
    
    //set容器排序
    //仿函数本质上是一个类型，语法规则：返回值是bool类型，重载的符号是小括号就叫仿函数
    classs MyCompare
    {
    public:
        bool operator()(int v1, int v2)
        {
            return v1 > v2;
        }
    };
    
    void test01()
    {
        //默认排序从小到大
        set<int> s1;
        
        s1.insert(10);
        s1.insert(40);
        s1.insert(20);
        s1.insert(50);
        s1.insert(30);
        
        for(set<int>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++)
        {
            cout << *it << " ";
        }
        cout << endl;
        
        //指定排序规则从大到小
        set<int, MyCompare> s2;
        
        s2.insert(10);
        s2.insert(40);
        s2.insert(20);
        s2.insert(50);
        s2.insert(30);
        
        for(set<int, MyCompare>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++)
        {
            cout << *it << " ";
        }
        cout << endl;
    }
    

  • 示例二：set存放自定义数据类型

    #include <iostream>
    using namespace std;
    #include <set>
    #include <string>
    
    class Person{
    public:
        Person(string name, int age)
        {
            this->m_Name = name;
            this->m_Age = age;
        }
    public:
        string m_Name;
        int m_Age;
    }
    
    classs ComparePerson
    {
    public:
        bool operator()(const Person& p1, const Person& p2)
        {
            return p1.m_Age > p2.m_Age;
        }
    };
    
    void test01()
    {
        //自定义数据类型 都会指定排序规则
        set<Person, ComparePerson> s;
        
        Person p1("A", 24);
        Person p2("B", 28);
        Person p3("C", 25);
        Person p4("D", 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;
        }
        
    }
    

2.9 map/multimap容器

2.9.1 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/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

2.9.2 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

2.9.3 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); //交换两个集合器

• 代码示例

  #include <iostream>
  using namespace std;
  #include <map>
      
  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));
      
      m.swap(m2);
  }
  
  int main()
  {
      test01();
      test02();
      return 0;
  }
  

2.9.4 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

• 代码示例

  #include <iostream>
  using namespace std;
  #include <map>
  
  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,对于不存在的key，编译器会把值设为0，不建议用，一般用途是，用key找到value
      m[4] = 40;
  }
  

2.9.5 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end();
  • count(key); //统计key的元素个数，对于map而言，不是1就是0

2.9.6 map容器排序

• 学习目标

  • map容器默认排序规则为从小到大， 按照key值进行从大到小排序，掌握如何改变排序法则

• 主要技术点：

  • 利用仿函数，可以改变排序规则

• 代码示例

  • 示例一：map存放内置数据类型

    #include <iostream>
    using namespace std;
    #include <map>
    
    //map容器排序
    //仿函数本质上是一个类型，语法规则：返回值是bool类型，重载的符号是小括号就叫仿函数
    classs MyCompare
    {
    public:
        bool operator()(int v1, int v2)
        {
            return v1 > v2;
        }
    };
    
    void test01()
    {
        //默认排序从小到大
        map<int, int, MyCompare> m;
        
        m.insert(pair<int, int>(1, 10));
        m.insert(pair<int, int>(3, 30));
        m.insert(pair<int, int>(2, 20));
        
        for(map<int, int, MyCompare>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
        {
            cout << "key:" << (*it).first << " value:" << it->second;
        }
    }
    

  • 示例二：map存放自定义数据类型

    using namespace std;
    #include <iostream>
    #include <map>
    #include <string>
    
    class Person{
    public:
        Person(string name, int age)
        {
            this->m_Name = name;
            this->m_Age = age;
        }
    public:
        string m_Name;
        int m_Age;
    };
    
    class ComparePerson
    {
    public:
        bool operator()(const Person& p1, const Person& p2)
        {
            return p1.m_Age > p2.m_Age;
        }
    };
    
    void test01()
    {
        //自定义数据类型 必须指定排序规则
        map<string, Person, ComparePerson> m;
        
        Person p1("A", 24);
        Person p2("B", 28);
        Person p3("C", 25);
        Person p4("D", 21);
        
        m.insert(pair<string, Person>(p1.m_Name, p1));
        m.insert(pair<string, Person>(p2.m_Name, p2));
        m.insert(pair<string, Person>(p3.m_Name, p3));
        m.insert(pair<string, Person>(p4.m_Name, p4));
        
        for(map<string, Person, ComparePerson>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
        {
            cout << "姓名：" << it->first << " 年龄： " << it->second.m_Age << endl;
        }
        
    }
    

3 STL-函数对象

3.1 函数对象

3.1.1 函数对象概念

概念：

• 重载函数调用操作符的类，其对象称为函数对象
• 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）是一个类，不是一个函数

3.1.2 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

  #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：" << myPrint.count << endl;
  }
  
  //3.函数对象可以作为参数传递
  void doPrint(MyPrint &mp, string test)
  {
      mp(test);//调用自己
  }
  
  void test03()
  {
      MyPrint myPrint;
      doPrint(myPrint, "Hello C++");
  }
  
  int main()
  {
      test01();
      test02();
      test03();
      
      return 0;
  }
  

3.2 谓词

3.2.1 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

3.2.2 一元谓词

3.2.3 二元谓词

• 代码示例

  #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();
      return 0;
  }
  

3.3 内建函数对象

3.3.1 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

3.3.2 算术仿函数

功能描述：

• 实现四则运算
• 其中negate是一元运算，其它都是二元运算

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

• 代码示例

  #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();
      return 0;
  }
  

3.3.3 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> T bool greater_equal< T > //大于等于

• template< class T> T bool less< T > //小于

• template< class T> T bool less_equal< T > //小于等于

• 代码示例

  #include <functional>
  #include <vector>
  #include <algorithm>
  
  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);
      for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
      {
          cout << *it << " ";
      }
      cout << endl;
      //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();
      return 0;
  }
  

3.3.4 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 > //逻辑非
• template< class T> bool logical_not< T > //逻辑或

4 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

4.1 常用遍历算法

算法简介：

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

4.1.1 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

4.1.2 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

• 代码示例

  #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.beigin(), TransForm());
      
      for_each(vTarget.beigin(), vTarget.end(), MyPrint());
  }
  
  int main(){
      test01();
      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

4.2 常用查找算法

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

4.2.1 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
• 在查找自定义数据类型时，需要重载 == ,否则编译器无法比较

4.2.2 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)

4.2.3 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

4.2.4 binary_search

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

4.2.5 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
• 在统计自定义数据类型时，需要重载 == ,否则编译器无法统计

4.2.6 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

4.3 常用排序算法

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

4.3.1 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);
  • beg 开始迭代器
  • end 结束迭代器
  • _Pred 谓词
  • 两个参数，默认从小到大排序

4.3.2 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

    #include <ctime>
    //随机种子
    srand((unsigned int)time(NULL));
    

4.3.3 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，注意：目标容器需要提前开辟空间

4.3.4 reverse

功能描述：

• 将容器内元素进行反转

函数原型：

• reverse(iterator beg, iterator end);
  • 反转指定范围内的元素
  • beg 开始迭代器
  • end 结束迭代器

4.4 常用拷贝和替换算法

算法简介：

• copy
• replace
• replace_if
• swap

4.4.1 copy

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：

• copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);
  • beg 开始迭代器
  • end 结束迭代器
  • dest 目标起始迭代器

4.4.2 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

4.4.3 replace_if

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_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

4.4.4 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（同种类型）的元素
  • c1容器1
  • c2容器2

4.5 常用算术生成算法

• 算术生成算法属于小型算法，使用时包含的头文件为#include

算法简介：

• accumulate
• fill

4.5.1 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 起始累加值

4.5.2 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

4.6 常用集合算法

算法简介：

• set_intersection
• set_union
• set_difference

4.6.1 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（开始前需提前开辟空间，两个容器size取小值）
  • 返回的是交集后的最后一个元素，可能比目标容器小，输出的时候用返回的迭代器

4.6.2 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);
  • 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（开始前需提前开辟空间，两个容器相加）
  • 返回的是并集后的最后一个元素的位置，可能比目标容器小，输出的时候用返回的迭代器

4.6.3 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);
  • 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（开始前需提前开辟空间，两个容器size取大值）
  • 返回的是差集后的最后一个元素的位置，可能比目标容器小，输出的时候用返回的迭代器