C++STL入门

C++最大的特点之一就在于其语法的灵活性和强大的库，STL（Standard Template Library 标准模板库）是C++自带的数据结构的库，在使用的时候只需要加上对应的头文件，这极大的方便了开发者，因为这样就不用做大量的重复性的工作，也就是不会重复造轮子，但是，由于STL的内容比较抽象，并且其语法难度又较高，所以会让刚入门的同学望而却步，今天这篇文章主要是针对常用的几个数据结构进行一个入门的教学，并且展示一些常见的应用。

首先我们先了解一下一些概念：

1.泛型编程：

泛型编程的概念其实很好理解，例如我有一个函数进行加法计算，那么我需要确定函数的返回值类型和参数类型，但是C++中基本数据类型有很多，所以如果我们利用重载的方式去写代码就会写很多重复性的东西，这样会加大程序员的工作量，所以泛型编程的概念由此而生，我们利用一种抽象的类型代表所有的类型，这样的话我们只要在使用的时候传入我们需要的数据类型即可，这样可以大大降低工作量。

2.容器

我们知道数据结构其实就是数据的组织形式，那么容器其实就是根据不同的数据结构用于存放数据用的，有些容器的底层实现十分复杂，所以不在这篇文章的讨论范围内，初学者只要关心如何使用即可，同时在C++中，所有容器的本质都是类模板，所以使用时都要按照类模板的语法规则使用。

3.迭代器

首先了解迭代器的概念，我们既然有了容器，那么我们要对容器中的数据进行访问，这个时候我们就要用到迭代器，迭代器是一种泛化的指针，我们在使用迭代器的时候基本可以类比成指针的操作来理解。

以上三个概念就是STL入门所需要知道的基本概念，有了这三个概念的，我们接下来可以正式开始入门STL了。

先来介绍几个常用的容器：

1.vector容器，vector本意向量，不过这个容器和向量一点关系都没有，vector本质上是一个动态数组，就是大小可以改变的数组，具有很强的灵活性。

2.queue容器，queue本意队列，在STL中就是队列的数据结构，其数据的规律是后进先出 (LIFO)，我们对其进行操作时只能在尾端插入数据或者在头端移除数据。

3.deque容器，deque是双端队列，支持两端数据的插入和移除。

4.stack容器，stack就是栈容器，其数据存储符合先进后出（FILO）的形式,我们只能在栈顶的地方对数据进行添加或移除。

5.list容器，list容器叫做链表，对元素的插入和删除具有很高的效率，但是对于查找元素的效率不高。

6.set容器，set就是集合，普通的set容器不允许重复元素出现，并且对于基本数据类型在插入数据时会自动将数据进行排序，如果想插入重复数据就应该使用mutilset,如果不想对数据进行排序就应该使用unordered_set(哈希表).

7.map容器，map就是图，这个需要可能需要一点离散数学的概念才知道图是什么，这个容器的特点就是每个元素都由键值对组成，每一个数据对应一个键，在查找数据时根据键值进行查找，具有极高的查找效率，和set容器一样，对于基本数据类型，在插入数据时map容器会自动拍好序，并且不能出现键值相同的元素，如果想出现相同元素需要使用mutilmap，如果不需要对元素进行排序可以使用unordered_map。

以上六个容器就是STL中常用容器，接下来介绍这几个容器相应的成员函数。

begin， end, rbegin, rend, size, erase, clear, insert, push_back, pop_back, pop_front, top, pop, push, empty

成员函数	函数作用	适用容器
begin()	返回第一个元素的正向迭代器	除了stack和queue外
end()	返回最后一个元素的下一个位置的迭代器	同上
rbegin()	返回最后一个元素的反向迭代器	同上
rend()	返回第一个元素前一个位置的迭代器	同上
push_back()	在尾端插入数据	vector和deque,list
push_front()	在头端插入数据	deque,list
pop_back()	删除尾端数据	vector和deque,list
pop_front()	删除头端数据	deque.list
push()	插入数据	stack和queue
pop()	删除数据(对于queue是删除头端数据，stack是删除栈顶元素)	stack和queue
insert()	在指定位置插入数据(对于set和map是直接插入)	除了stack和queue外
top()	返回栈顶元素	stack
clear()	清空容器	所有容器
empty()	判断容器是否为空，为空返回true，不为空返回false	所有容器
erase()	清除区间内的数据	所有容器

以上所举出的例子只不过是STL中最为常用的函数，其作用和语法基本一致，读者如果想了解更多，作者这边推荐一个C++的官方网站Containers - C++ Reference这个网站上涵盖了STL所有容器的用法，还有一些C++11新容器，这里没有展示，只不过网站是英文的所以需要有点英语基础看起来不会太吃力。

接下来演示部分容器的使用方法：

#include <vector>//使用容器需要包含对应的头文件
#include <deque>
#include <set>
#include <map>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int>v;
    deque<int>d;
    set<int>s;
    map<int, int>m;//map容器存放的都是pair对组，关于对组的使用不会的自行百度
    
    //插入基本数据以用于演示
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        v.push_back(i);
        d.push_back(i);
        s.insert(i);//对于set和map只能用insert插入数据
        m.insert(make_pair(i, i));
    }

    //遍历输出

    //对于四种容器一下使用不同的方法进行遍历
    
    //vector
    //方法1
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        cout << v[i] << " "; // vector可以利用下标进行访问元素
    }
    cout << endl;
    //方法二利用迭代器进行容器遍历
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << " "; 
    }
     
    cout << endl;
    cout << "----------------------------" << endl;//分割线
     
    //deque
    //方法一
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        cout << d[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    //方法二
    for (deque<int>::iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";    
    }
    cout << endl;

    //方法三
    while(!d.empty())
    {
        cout << *(d.begin()) << " ";
        d.pop_front();
    }

    //set容器

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

    //map容器

    for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
    {
        //这里我们可以通过迭代器来访问m中的键和值
        cout << "key:" << it->first << " " << "value:" << it->second << " ";
    }
    cout << endl;

}