算法笔记——常用STL的使用

莫八一

已于 2022-07-02 11:42:26 修改

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分类专栏：算法笔记文章标签： c++ 算法开发语言

于 2022-06-30 11:58:35 首次发布

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本文详细介绍了C++标准库中的几种常用数据结构，如STL vector、pair、queue、priority_queue、stack、deque、set、map及其操作函数。还涉及了字符串(string)的常用方法和队列、堆、栈、双端队列的操作。同时，讨论了set和map的底层实现——平衡二叉树，并提到了unordered_set和unordered_map作为哈希表的替代方案。最后，简要介绍了bitset及其在位操作中的应用。

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vector(变长数组)

常用函数	作用
`size()`	返回元素个数
`empty()`	返回是否是空
`clear()`	清空
`front()`	返回vector的第一个数
`back()`	返回vector的最后一个数
`push_back()`	向vector的最后插入一个数
`pop_back()`	把vector的最后一个数删掉
`begin()`	vector的第0个数
`end()`	vector的最后一个的数的后面一个数

遍历方法：
对于 vector <int> a

for(int i = 0;i < a.size();i ++) cout<<a[i]<<" ";
for(vector <int>::iterator i = a.begin();i != a.end();i ++) cout<<*i<<" ";
注：vector <int>::iterator可以写为auto
for(auto x : a) cout<< x <<" ";

倍增的思想：
系统为某一程序分配空间是，所需时间，与空间大小无关，与申请次数有关

pair

支持比较运算，以first为第一关键字，以second为第二关键字（按字典序)
定义：
pair <类型,类型> 变量名; 两个类型可以不同
初始化方式：
假设有个pair <int,string> p;
p = make_pair(10,"abc");
p = {10,"abc");

常用函数	作用
`first()`	第一个元素
`second()`	第二个元素

string

常用函数	作用
`substr()`	返回每一个子串
`c_str()`	返回这个string对应的字符数组的头指针
`size()`	返回字母个数
`length()`	返回字母个数
`empty()`	返回字符串是否为空
`clear()`	把字符串清空

queue(队列)

定义:
queue <类型> 变量名;

常用函数	作用
`size()`	队列的长度
`empty()`	返回这个队列是否为空
`push()`	往队尾插入一个元素
`front()`	返回队头元素
`back()`	返回队尾元素
`pop()`	把队头弹出

注：队列没有clear函数！
清空：
变量名 = queue <int> ();

priority_queue（优先队列，堆）

注：默认是大根堆！！！
定义：
大根堆：priority_queue <类型> 变量名;
小根堆：priority_queue <类型,vecotr <类型>,greater <类型>> 变量名

常用函数	作用
`size()`	堆的长度
`empty()`	返回堆是否为空
`push()`	往堆中插入一个元素
`top`	返回堆顶元素
`pop()`	弹出堆顶元素

注：堆没有clear函数！

stack(栈）

常用函数	作用
`size()`	栈的长度
`empty()`	返回栈是否为空
`push()`	向栈顶中插入一个元素
`top`	返回栈顶元素
`pop()`	弹出栈顶元素

deque(双端队列)

常用函数	作用
`size()`	双端队列的长度
`empty()`	返回双端队列是否为空
`clear()`	清空双端队列
`front()`	返回第一个元素
`pop()`	弹出栈顶元素
`back`	返回最后一个元素
`push_back()`	向最后插入一个元素
`pop_back()`	弹出最后一个元素
`push_front()`	向队首中插入一个元素
`pop_front()`	弹出第一个元素
`begin()`	双端队列的第0个数
`end()`	双端队列的最后一个的数的后面一个数

set，map，multiset，multimap 基于平衡二叉树（红黑树），动态维护有序序列

set/multiset

注：set不允许元素重复，如果有重复就会被忽略，但multiset允许！

常用函数	作用
`size()`	返回元素个数
`empty()`	判断是否为空
`clear()`	清空
`begin()`	第0个数，支持`++`或`--`，返回前驱和后继
`end()`	第0个数，支持`++`或`--`，返回前驱和后继
`insert()`	插入一个数
`find()`	查找一个数
`count()`	返回某一个数的个数
`erase()`	输入是一个数x，删除所有 x 复杂度 `O(k + log n`) 输入一个迭代器，删除这个迭代器
`lower_bound(x)`	返回大于等于x的最小的数的迭代器
`upper_bound(x)`	返回大于x的最小的数的迭代器

map/multimap

常用函数	作用
`insert()`	插入一个数，插入的数是一个`pair`
`find()`	查找一个数
`erase()`	（1）输入是pair（2）输入一个迭代器，删除这个迭代器
`lower_bound(x)`	返回大于等于x的最小的数的迭代器
`upper_bound(x)`	返回大于x的最小的数的迭代器

unordered_set，unordered_map，unordered_muliset,unordered_multimap 基于哈希表
和上面类似，增删改查的时间复杂度是O(1)
不支持lower_bound()和upper_bound()

bitset(压位)

定义：
bitset <个数> 变量名;
支持：
~，&，|，^ >>，<< ==，!= []

常用函数	作用
`count()`	返回某一个数的个数
`any()`	判断是否至少有一个1
`none()`	判断是否全为0
`set()`	把所有位置赋值为1
`set(k,v)`	将第`k`位变成`v`
`reset()`	把所有位变成0
`flip()`	把所有位取反，等价于`~`
`flip(k)`	把第`k`位取反