STL容器

解决STL编译警告的方法,在头文件的include代码前加上:#pragma warning (disable : 4786)

         注:disable 后边是警告代号。

     序列

1)         vector模板类(头文件为vector,老版本为vector.h

数组的一种类表示,可反转容器,rbegin()rend()分别指向反转序列的第一个和超尾叠待器,类型为reverse_iterator

1.       使用方法

                   vector属于std命名域的,因此需要通过命名限定,如下完成你的代码:

          using std::vector;

                   vector<int> vec;

                   或者连在一起,使用全名:

                   std::vector<int> vInts;

2.       vector主要方法

1)       vector添加一个数据

vector添加数据的缺省方法是push_back()push_back()函数表示将数据添加到vector的尾部,并按需要来分配内存。

2)       访问vector中的数据

使用两种方法来访问vector

                   1   vector::at()

                   2   vector::operator[]

operator[]主要是为了与C语言进行兼容。它可以像C语言数组一样操作。但at()是我们的首选,因为at()进行了边界检查,如果访问超过了vector的范围,将抛出一个例外。由于operator[]容易造成一些错误,所有我们很少用它,下面进行验证一下:

         vector<int> v;

         v.reserve(10);

         for(int i=0; i<7; i++)

              v.push_back(i);

         try

         {

                   int iVal1 = v[7];  // not bounds checked - will not throw

                   int iVal2 = v.at(7); // bounds checked - will throw if out of range

         }

         catch(const exception& e)

         {

                 cout << e.what();

}

         3)      删除vector中的数据

vector能够非常容易地添加数据,也能很方便地取出数据,同样vector提供了erase()pop_back()clear()来删除数据,当你删除数据的时候,你应该知道要删除尾部的数据,或者是删除所有数据,还是个别的数据。在考虑删除等操作之前让我们静下来考虑一下在STL中的一些应用。

5.      对矢量可执行的其他操作(非成员函数)

1.      or_each(iterator1,iterator2,function_name);//对矢量区间[iterator1,iterator2)中的每个元素执行函数function_name.

2.      random_shuffle(itr1,itr2);//随即排列矢量区间[iterator1,iterator2)中的元素。要求容器支持随即访问。

3.      对于基本类型,使用sort(itr1,itr2).对矢量区间[iterator1,iterator2)排序(升序)。

对于用户定义的对象(如结构体),需要定义能够处理该类型对象的成员或非成员函数{operator <(const type & r1,const type &r2)},再使用上述函数。

如果想按别的数据域排序,则可用sort(itr1,itr2,function_name);//function_name的返回值必须能转换成bool类型。

C++operator++()作为重载++前缀版本,operator++(int)作为后缀版本(其中参数永远都不会用到)。

2)      deque(头文件queue,是一个适配器类)

deque vector一样都是标准模板库中的内容,deque 是双端队列,在接口上和vector 非常相似,在许多操作的地方可以直接替换。vector在默认情况下是典型的使用序列的方法,对于deque,当使用插入删除操作的时候是一个更好的选择。

         1.      细读上面两张表格,你会发现和vector比较这里增加了两个函数。

push_front(elem) —— 在头部插入一个数据。

pop_front() —— 删除头部数据。

相对于vector 缺少了两个函数

 capacity() —— 返回vector当前的容量。

 reserve() —— 给指定大小的vector 分配空间。

deque是大块大块地分配内存,每次插入固定数量的数据。vector是就近分配内存。

         2.      当执行大数据量的调用push_back()的时候,记住要调用vector::reserve()

         deque分配的空间是预先分配好的,deque维持一个固定增长率,在vector实验中我们考虑到应该调用vecor::reserve().然后在下面这个例子验证了我们的假设,在使用vector的时候调用reserve()能够膀子我们预先分配空间,这将是vector一个默认选择的操作。

         3.      当你分配很多内存单元的时候,记住使用deque回收内存要比vector消耗时间多。

         在实验三中我们探讨了vectordeque在回收非邻接内存块上的不同,分别证明了vector在分配内存的时候是线性增长,而deque是指数增长,同样,vector要回收的内存比deque多的多,如果你循环调用了push_back(),那么deque将获取大量的内存,而且是临近的。我们通过测试发现在分配内存单元消耗的时间和vector的时间接近。

         4.      如果你计划使用insert(),或者需要pop_front(),那就使用deque

         5.      对于访问数据,vector::at()效率最高。

3)      list(头文件list,双向链表,可反转容器)

         在任一位置的插入和删除的时间都是固定的,不能随记存取。

         与失量迭代器不一样,从容器中插入和删除元素后,迭代器所指向的元素不变。

         常用成员函数:

函数

说明

void merge<list<T, Alloc>&x>

将都已经排序的链表x合并到调用链表中,并且排序,x为空。时间复杂度为线性时间。

void remove(const T & val)

从链表中删除val的所有实例。线性时间。

void sort()

使用<操作符对列表排序。时间复杂度为:NlogN

void splice(iterator pos, list<T, Alloc> x)

将链表x的内容插入到pos的前面,x将为空。固定时间。

void unique()

将连续相同的元素压缩为单个元素。线性时间。

说明:                   splice()方法执行后,迭代其仍然有效。unique()只能将相邻的相同值压缩为单个值。若想每个值占一个位置,应先sort()后再调用unique().

         非成员函数,要求随即访问迭代器,所以不能用于链表中。

4)  queue(头文件queue,是一个适配器类)

         操作:

方法

说明

bool empty() const

队列为空,返回true,否则返回false

size_type size() const

返回队列中元素的数目

T& front()

返回指向队首元素的引用

T& back()

返回指向队尾元素的引用

void push(const T& x)

在队尾插入x

void pop()

删除队首元素

5)  priority_queue(头文件queue,默认的底层类是vector)

         最大的元素被移到队首。

         使用方法:        priority_queue<int> pq1             priority_queue(<greater<int>>)

         greater<>()是一个欲定义的函数对象,确定哪个元素放到队首的比较方式。

6)  stack(头文件stack,底层类vector,是一个适配器类)

         基本操作:

方法

说明

bool empty() const

如果堆栈为空,则返回true;否则返回false

size_type size() const

返回堆栈中的元素数目

T& top()

返回指向栈顶元素的引用

void pop()

删除栈顶元素

void push(const T& x)

在堆栈顶部插入x

     联合容器(对容器概念的另一个改造,将值与关键字关联在一起)

1   set(set,set.h)可反转,可排序,关键字是唯一的,只能存储同一类型的值。

用法如:

1)      set<string> a;   

2)      set<string, less<string>> b;                 第二个参数用于指示用来对关键字进行排序的比较函数或对象,默认使用less<>模板。

3)      set<string> A(s1,s1+3);     s1string数组                 即将一个迭代区间作为参数的构造函数,区间的最后一个元素是超尾符,关键字是唯一的且被排序。

常用方法:

1)      显示集合A和结合B的并集:                   
              set_uniton(A.begin(),A.end(),B.begin(),B.end(),ostream_iterator<string, char> out(cout,” ”))

2)      联合集合将关键字看作是常量,故C.begin()返回的是一个固定迭代器。set_union()将覆盖容器中的已有数据,并要求容器有足够的空间来容纳新信息。

3)      将两个区间复制到一个新的容器集合:

set_union(A.begin(),  A.end, B.begin(), B.end(), insert_iterator<set<string>>(C, C.begin()))

将复制转化为插入。

set_intersection()set_difference()查找交集和获得两个交集的差,接口与set_union()相同。

 4)   lower_bound()将关键字作为参数并返回一个迭代器,该迭代器指向第一个不小于关键字集合的成员,同理upper_bound()返回的迭代器指向集合中第一个大于关键字参数的成员。

2   multiset(set,multiset.h)

                   可能有多个值得关键字相同。

3   map(map,map.h)

         用法如:

                   map<string, int> wordmap;

                   set<string>::iterator si;

                   set<string> wordset;

                   for(si=wordset.begin(); si!=wordset.end(); si++)

                            wordmap.insert(pair<string, int>(*si, count(words.begin(), words.end(), *si)));

                            //wordmap[*si]=count(words.begin(), words.end, * si);

4   multimap(map,multimap.h , 可反转的,经过排序的联合器)一个关键字可以与多个值相关联。

         关键字的类型与值类型不同,特定的关键字可与多个值相关联。

         1)      使用方法:

                   multimap<int, string> codes;//第一个参数为关键字的类型,第二个单数为所存储值得类型。可选的第三个参数用于指出对关键字进行排序的比较函数或对象。默认使用less<>模板,将关键字类型作为参数。

         2)      点对为将信息结合在一起,可将关键字类型与数据类型结合为一对,方法为使用STLpair<Class T, Class U>模板将两种对象结合到一个对象中,值类型为pair<const keytype, datatype>

使用方法:

pair<const int, string> item(213, “Los Angeles”);

codes.insert(item);    或者

codes.insert(pair<const int, string> (123, “Los Angeles”));

           使用firstsecond来分别访问pair对象的两个部分,用法如:
  
cout<<item.first<<” ”<<item.second<<endl.

 3)    基本成员方法:

count()用关键字作参数,返回具有该关键字的元素的数目。

lower_bound()upper_bound()将关键字作为对象,工作方式与set相同。

                  equal_range() 用关键字作参数,返回与该关键字匹配的区间的迭代器,返回的两个值封装在一个pair对象中,此时连个模板参数是迭代其类型。用法如:

pair<multimap<KeyType, string>::iterator,

multimap<KeyType, string>::iterator> range=codes.equal_range(718).

for(it=range.first; it!=range.second; ++it){

         cout<<(*it).second<<endl;

}

<think>首先,用户的问题是:“我想了解或学习C++ STL容器的使用和特性 请问C++ STL 容器类型 使用方法 特性”。用户想了解C++ STL容器的类型、使用方法和特性。 根据系统级指令: - 所有行内数学表达式必须使用$...$格式。 - 独立公式必须使用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 在回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如[^1]。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 - 保证回答真实可靠。 参考的引用: - [^1]: 介绍了STL的基本概念、六大组件(容器、算法、迭代器、仿函数、适配器、空间配置器)。 - [^2]: 讨论了vector容器的动态分配特性。 - [^3]: 提到了map容器的内部实现(红黑树)和性能特点。 - [^4]: 提供了容器操作如size(), empty(), count(), lower_bound(), upper_bound(), begin(), end()。 我需要构建一个清晰的回答结构: 1. **介绍STL容器**:简要解释什么是STL容器及其在STL中的角色。 2. **主要容器类型**:列出并描述常见的STL容器类型(如vector, list, deque, set, map等)。 3. **使用方法**:解释如何声明、初始化和使用这些容器,包括常见操作。 4. **特性**:讨论每个容器的特性,如性能、内存管理等。 5. **生成相关问题**:在最后添加相关问题。 使用中文回答,并确保内容真实可靠。 结构大纲: - **引言**:介绍STL容器。 - **容器类型分类**:将容器分为序列容器、关联容器等。 - **详细容器描述**:为每个主要容器提供: - 类型 - 使用方法(代码示例) - 特性 - **总结**:简要总结。 - **相关问题**:生成几个相关问题。 在引用时,自然地添加引用标识。例如,如果提到vector的动态分配,引用[^2]。 LaTeX:如果涉及数学表达式,如时间复杂度,使用$...$或$$...$$。例如,时间复杂度$O(1)$。 代码示例:使用代码块展示使用方法。 最终,添加相关问题。</think>### C++ STL 容器使用与特性详解 C++ STL(Standard Template Library)提供了一系列高效、可重用的容器类,用于存储和管理数据。容器STL的核心组件之一,与算法和迭代器无缝集成[^1]。下面我将从容器类型、使用方法和特性三个方面,逐步介绍STL容器,确保内容清晰可靠。 #### 1. **STL容器类型概述** STL容器分为两大类:序列容器和关联容器。序列容器强调元素的顺序存储,关联容器则基于键值对存储以实现快速查找。常用容器包括: - **序列容器**:`vector`、`list`、`deque`。 - **关联容器**:`set`、`map`、`multiset`、`multimap`。 - **其他容器**:`stack`、`queue`(适配器容器)。 每个容器都基于特定数据结构实现,影响其性能和适用场景。 #### 2. **容器使用方法** 容器使用需包含头文件(如`<vector>`),并通过模板类声明。常用操作包括插入、删除、访问和遍历。以下以典型容器为例,展示基本用法(代码示例使用C++语法)。 - **vector(动态数组)** 使用方法: ```cpp #include <vector> #include <iostream> int main() { std::vector<int> vec; // 声明一个int类型的vector vec.push_back(10); // 尾部插入元素 vec.push_back(20); vec.pop_back(); // 删除尾部元素 std::cout << "第一个元素: " << vec[0] << std::endl; // 随机访问 // 遍历 for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) { std::cout << *it << " "; } return 0; } ``` 特性: - 动态数组,内存连续,支持随机访问(时间复杂度$O(1)$)。 - 添加元素时可能触发内存重新分配(默认分配额外空间,如初始32个元素大小),尾部插入平均$O(1)$,头部插入$O(n)$[^2]。 - 适用场景:频繁随机访问、尾部操作,但避免在中间插入。 - **map(键值对容器)** 使用方法: ```cpp #include <map> #include <iostream> int main() { std::map<std::string, int> myMap; // 声明键为string、值为int的map myMap["apple"] = 5; // 插入键值对 myMap.insert(std::make_pair("banana", 3)); myMap.erase("apple"); // 删除键 // 查找和遍历 auto it = myMap.find("banana"); if (it != myMap.end()) { std::cout << "值: " << it->second << std::endl; } return 0; } ``` 特性: - 基于红黑树实现,元素自动排序(键唯一),查找、插入、删除时间复杂度均为$O(\log n)$[^3]。 - 每个节点占用额外内存(约16字节,用于树结构),空间开销较大。 - 适用场景:需键值对映射和快速查找的场景,如字典或配置管理。 - **set(唯一元素集合)** 使用方法: ```cpp #include <set> int main() { std::set<int> mySet; mySet.insert(30); mySet.insert(10); mySet.erase(10); // 删除元素 // 使用迭代器遍历 for (auto elem : mySet) { std::cout << elem << " "; } return 0; } ``` 特性: - 类似map,但只存储键,元素唯一且有序。 - 时间复杂度与map相同,为$O(\log n)$[^4]。 - **list(双向链表)** 使用方法: ```cpp #include <list> int main() { std::list<int> myList; myList.push_back(1); // 尾部插入 myList.push_front(2); // 头部插入 myList.pop_front(); // 删除头部 return 0; } ``` 特性: - 链表结构,插入/删除任意位置$O(1)$,但访问$O(n)$。 - 无连续内存,适合频繁插入删除的场景。 #### 3. **通用特性与操作** 所有STL容器共享一些通用操作: - **大小管理**:`size()` 返回元素数量,`empty()` 检查是否为空。 - **迭代器访问**:`begin()` 和 `end()` 提供迭代器用于遍历。 - **查找操作**:关联容器支持 `find(key)`、`count(elem)`(返回元素出现次数),以及 `lower_bound(elem)` 和 `upper_bound(elem)` 用于范围查询(返回迭代器位置)[^4]。 - **性能特点**: - 序列容器(如vector)在尾部操作高效,关联容器(如map)在查找上占优。 - 时间复杂度总结:随机访问容器vector、deque)为$O(1)$,链表(list)为$O(n)$,树基容器(set、map)为$O(\log n)$。 - **内存管理**:容器自动处理内存,但需注意动态分配的开销(如vector的预分配策略减少重新分配次数)[^2]。 #### 4. **选择容器的建议** - 需要快速随机访问?选 `vector` 或 `deque`。 - 频繁插入删除?选 `list` 或关联容器。 - 需键值对映射?选 `map`。 - 性能关键时,优先使用容器自带函数(如 `map::find` 优于通用算法),以利用内部优化[^3]。 STL容器通过模板提供类型安全性和泛型编程能力,是现代C++高效开发的基础。结合算法(如 `sort`)和迭代器,可实现复杂数据处理[^1]。
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