C++提高编程——STL初识

2. STL初识

2.1 STL的诞生

• C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升
• 为了建立数据结构和算法的一套标准，诞生了STL

2.2 STL的概念

• 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

2.3 STL六大组件

STL大体分为六大组件，分别是：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器(配接器)、空间配置器

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：扮演了容器和算法之间的胶合剂
4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略
5. 适配器：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：负责空间的配置与管理

2.4 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

这些容器分为序列是容器和关联式容器等

• 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

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

迭代器：容器和算法之间的粘合剂
提供一种方法，使之能够依序访问某个容器所含的各个元素，而又无须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

迭代器种类：

种类	功能	支持运算
输入迭代器	对数据的只读访问	只读，支持++、==、!=
输出迭代器	对数据的只写访问	只写，支持++
前向迭代器	读写操作，并能向前推进迭代器	读写，支持++、==、!=
双向迭代器	读写操作，并能向前和向后操作	读写，支持++、–
随机访问迭代器	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	读写，支持++、–、[n]、-n、<、<=、>、>=

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

2.5 容器算法迭代器初始

STL中最常用的容器为Vector，可以理解为数组，下面将学习如何向这个容器中插入数据，并遍历这个容器

2.5.1 vector存放内置数据类型

容器: vector

算法: for_each

迭代器: vector::iterator

示例：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

//vector容器存放内置数据类型

void myPrint(int val)
{
    cout << val << endl;
}

void test01()
{
    //创建了一个vector容器，数组
    vector<int> v;
    
    //向容器中插入数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);
    v.push_back(50);

    // //通过迭代器访问容器中的数据
    // vector<int>::iterator itBegin = v.begin(); //起始迭代器 指向容器中第一个元素
    // vector<int>::iterator itEnd = v.end(); //结束迭代器 指向容器中最后一个元素的下一个位置

    // //第一种遍历方式
    // while (itBegin != itEnd)
    // {
    //     cout << *itBegin << endl;
    //     itBegin++;
    // }

    // //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
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
    

}

int main()
{
    test01();
}

2.5.2 Vector存放自定义数据类型

学习目标：vector中存放自定义数据类型，并打印输出

//vector容器存放自定义数据类型
class Person{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        m_Name = name;
        m_Age = age;
    }
public:
    string m_Name;
    int m_Age;
};


void test01()
{
    vector<Person> v;
    Person p1("Tom", 20);
    Person p2("Jerry", 20);
    Person p3("Alice", 18);
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    for(vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
    {
        cout << "name: " << it->m_Name << "\t age: " << it->m_Age << endl;
        cout << "name: " << (*it).m_Name << "\t age: " << (*it).m_Age << endl;
    }

}

//存放自定义数据类型 指针
void test02()
{
    vector<Person*> v;
    Person p1("Tom", 20);
    Person p2("Jerry", 20);
    Person p3("Alice", 18);
    v.push_back(&p1);
    v.push_back(&p2);
    v.push_back(&p3);
    for(vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
    {
        cout << "name: " << (**it).m_Name << "\t age: " << (**it).m_Age << endl;
        cout << "name: " << (*it)->m_Name << "\t age: " << (*it)->m_Age << endl;
        
    }
}

2.5.3 Vector容器嵌套容器

学习目标：容器中嵌套容器，将所有数据进行遍历输出

//vector容器嵌套容器
void test01()
{
    //创建大容器
    vector< vector<int> > v;

    //创建小容器
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    vector<int> v3;
    vector<int> v4;

    //向小容器中插入数据
    for(int i = 1; i < 5; ++i)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i * 2);
        v3.push_back(i * 3);
        v4.push_back(i * 4);
    }

    //将小容器插入到大容器中
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    v.push_back(v4);

    //通过大容器，把所有数据遍历一遍
    for(vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it)
    {
        // (*it) --- 容器 vector<int>
        for(vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); ++vit)
        {
            cout << *vit << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}