本文详细介绍了C++中的几种常用STL容器，包括vector、list、deque和容器适配器stack、queue，以及相关的操作和选择原则。同时，文章还探讨了常用的STL算法，如count、find、for_each、unique、排序算法和生成全排列的方法，并给出了相应的示例代码。
一 常用容器举例
1 vector：
vector类似于动态数组，直接访问元素，从后面快速插入或者删除，示例代码如下：
#include <iostream> #include <vector>//包含vector using namespace std;//指定命名空间 int main() { cout<<"----------vector test-----------"<<endl; //定义一个vector vector <int> vect; vector <int> vect1(12);//12个int类型元素，每个元素的初始值均为0 vector <int> vect2(12,9);//12个int，初试值均为9 //使用数组初始化vector int a[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,0}; //vector <数据类型> <容器名> (<开始地址>,<结束地址的下一个地址> )。执行过vt中元素为1,2,3 vector <int> vt(a+1,a+4); //在尾部压入3个值 vt.push_back(1); vt.push_back(2); vt.push_back(3); //定义迭代器iterator vector <int>::iterator iter=vt.begin();//起始地址 vector <int>::iterator iter_end=vt.end();//结束地址,两个地址都是指针类型 //遍历vt for(;iter!=iter_end;iter++) { cout<<*iter<<endl; } //弹出一个元素 vt.pop_back(); //以下两行重新获得起始和结尾地址 iter=vt.begin(); iter_end=vt.end(); cout<<"----------executed pop_back------"<<endl; for(;iter!=iter_end;iter++) { cout<<*iter<<endl; } //插入元素 cout<<"----------insert into------------"<<endl; //插入格式：vector.insert(<起始地址>,<插入的数量>,<元素值>);如果插入的数量为1，则第二个参数可以被省略 vt.insert(vt.begin()+1,3,9); iter=vt.begin(); iter_end=vt.end(); for(;iter!=iter_end;iter++) { cout<<*iter<<endl; } //删除元素 cout<<"----------erase-------------------"<<endl; //删除格式1为：vector.erase(<删除元素的地址>); //删除格式2为：vector.erase(<删除元素的起始地址>，<终止地址>); iter=vt.begin(); iter_end=vt.end(); vt.erase(iter+1,iter_end);//删除第二个到最后一个的元素 iter_end=vt.end(); for(;iter!=iter_end;iter++) { cout<<*iter<<endl; } return 1; }
2 list
list 为双向链表，可以从任何地方插入或者删除的，其示例代码如下：
#include <iostream> #include <list> using namespace std; void main() { list<int> c1; c1.push_back(1);//从尾部push数据（结点）到list中 c1.push_back(2); c1.push_back(3); c1.push_back(4); c1.push_front(0);//从头部push数据（结点）到list中 c1.pop_back();//从尾部pop数据（结点）出去 int& i = c1.back();//获取list中尾部数据（结点） const int& ii = c1.front();//获取list中头部 数据（结点） cout << "The last integer of c1 is " << i << endl; cout << "The front interger of c1 is " << ii << endl; cout << "for循环读出数据举例：" << endl; //循环遍历数据举例 list<int>::iterator it; //定义遍历指示器(类似于int i=0) for(it = c1.begin() ; it != c1.end() ;it++) { cout << *it << endl; } system("pause"); }
3 deque：
deque: 是一个double-ended queue,
1)支持随即存取，也就是[]操作符，
2)支持两端操作，push(pop)-back(front)，在两端操作上与list效率差不多因此在实际使用时，如何选择这三个容器中哪一个，应根据你的需要而定，一般应遵循下面的原则：
1、如果你需要高效的随即存取，而不在乎插入和删除的效率，使用vector
2、如果你需要大量的插入和删除，而不关心随即存取，则应使用list
3、如果你需要随即存取，而且关心两端数据的插入和删除，则应使用deque。
示例代码如下：
/*deque: 是一个double-ended queue, 1)支持随即存取，也就是[]操作符， 2)支持两端操作，push(pop)-back(front)，在两端操作上与list效率差不多 因此在实际使用时，如何选择这三个容器中哪一个，应根据你的需要而定，一般应遵循下面的原则： 1、如果你需要高效的随即存取，而不在乎插入和删除的效率，使用vector 2、如果你需要大量的插入和删除，而不关心随即存取，则应使用list 3、如果你需要随即存取，而且关心两端数据的插入和删除，则应使用deque。 */ #include <iostream> #include <deque> using namespace std; void printDeque(const deque<int>& d) { cout<<"\n使用下标:\n"; for (unsigned int i = 0; i < d.size(); i++) { cout<<"d["<<i<<"] = "<<d[i]<<", "; } cout<<"\n使用迭代器\n"; deque<int>::const_iterator iter = d.begin(); for (;iter != d.end(); iter ++) { cout<<"d["<<iter-d.begin()<<"] = "<<(*iter)<<", "; } cout<<endl; } void main() { //创建deque deque<int> d1; //创建一个没有任何元素的deque对象 deque<int> d2(10); //创建一个具有10个元素的deque对象，每个元素值为默认 deque<double> d3(10, 5.5); //创建一个具有10个元素的deque对象,每个元素的初始值为5.5 deque<double> d4(d3); //通过拷贝一个deque对象的元素值, 创建一个新的deque对象 //初始化赋值：同vector一样,使用尾部插入函数push_back() for (int i = 1; i < 6 ; i++) d1.push_back(i*10); //遍历元素: 1-下标方式 2-迭代器方式 反向遍历（略） cout<<"printDeque(d1) : "<<endl; printDeque(d1); //元素插入：尾部插入用push_back()，头部插入用push_front()，其它位置插入用insert(&pos, elem) cout<<"d1.push_front(100): "<<endl; d1.push_front(100); printDeque(d1); cout<<"d1.insert(d1.begin()+3, 200): "<<endl; //支持随机存取(即[]操作符)，所以begin()可以+3 d1.insert(d1.begin()+2,200); printDeque(d1); //元素删除 尾部删除用pop_back();头部删除用pop_front(); //任意迭代位置或迭代区间上的元素删除用erase(&pos)/erase(&first, &last)；删除所有元素用clear(); cout<<"d1.pop_front(): "<<endl; d1.pop_front(); printDeque(d1); cout<<"d1.erase(d1.begin()+1): "<<endl; d1.erase(d1.begin()+1); //删除第2个元素d1[1] printDeque(d1); cout<<"d1.erase(d1.begin(), d1.begin() + 2) = "<<endl; d1.erase(d1.begin(), d1.begin() + 2); printDeque(d1); cout<<"d1.clear() :"<<endl; d1.clear(); printDeque(d1); }
4 容器适配器：stack
（1）可用 vector, list, deque来实现
（2）缺省情况下，用deque实现
template<classT, class Cont = deque<T> >
class stack { ….. }；
（3）用 vector和deque实现，比用list实现性能好
（4）stack是后进先出的数据结构，
（5）只能插入、删除、访问栈顶的元素的操作: push: 插入元素pop: 弹出元素 top: 返回栈顶元素的引用
测试代码如下：
#include <iostream> #include <Stack> using namespace std; void main() { stack<double> s;//可以是各种数据类型； for( int i=0; i < 10; i++ ) s.push(i); while(!s.empty()) { printf("%lf\n",s.top()); s.pop(); } cout << "the size of s: " << s.size() << endl; }
5 deque
可以用 list和deque实现，缺省情况下用deque实现
template<class T, class Cont = deque<T>>
class queue { … };
FIFO先进先出的数据结构，也有push,pop,top函数，但是push发生在队尾，pop,top发生在队头，
示例代码如下：
/************************************************************************/ /* 详细用法: 定义一个queue的变量 queue<Type> M 查看是否为空范例 M.empty() 是的话返回1，不是返回0; 从已有元素后面增加元素 M.push() 输出现有元素的个数 M.size() 显示第一个元素 M.front() 显示最后一个元素 M.back() 清除第一个元素 M.pop() */ /************************************************************************/ #include <iostream> #include <queue> #include <assert.h> using namespace std; int main() { queue <int> myQ; int i; cout<< "现在 queue 是否 empty? "<< myQ.empty() << endl; for( i =0; i<10 ; i++) { myQ.push(i); } for( i=0; i<myQ.size(); i++) { printf("myQ.size():%d\n",myQ.size()); cout << myQ.front()<<endl; myQ.pop(); } system("PAUSE"); return 0; }
二 常用算法
1 count（）and count_if()
count()在序列中统计某个值出现的次数
count_if()在序列中统计与某谓词匹配的次数
示例代码如下：
#include <iostream> #include <algorithm> #include <functional> #include <string> #include <vector> using namespace std; void CountFuc() { const int VECTOR_SIZE = 8 ; // Define a template class vector of strings typedef vector<string > StringVector ; //Define an iterator for template class vector of strings typedef StringVector::iterator StringVectorIt ; StringVector NamesVect(VECTOR_SIZE) ; //vector containing names string value("Sea") ; // stores the value used // to count matching elements StringVectorIt start, end, it ; int result = 0 ; // stores count of elements // that match value. // Initialize vector NamesVect NamesVect[0] = "She" ; NamesVect[1] = "Sells" ; NamesVect[2] = "Sea" ; NamesVect[3] = "Shells" ; NamesVect[4] = "by" ; NamesVect[5] = "the" ; NamesVect[6] = "Sea" ; NamesVect[7] = "Shore" ; start = NamesVect.begin() ; // location of first // element of NamesVect end = NamesVect.end() ; // one past the location // last element of NamesVect // print content of NamesVect cout << "NamesVect { " ; for(it = start; it != end; it++) cout << *it << " " ; cout << " }\n" << endl ; // Count the number of elements in the range [first, last +1) // that match value. result = count(start, end, value) ; // print the count of elements that match value cout << "Number of elements that match \"Sea\" = " << result << endl ; } int MatchFirstChar( const string& str) { string s("S") ; return s == str.substr(0,1) ; } void CountIfFuc() { const int VECTOR_SIZE = 8 ; // Define a template class vector of strings typedef vector<string > StringVector ; //Define an iterator for template class vector of strings typedef StringVector::iterator StringVectorIt ; StringVector NamesVect(VECTOR_SIZE) ; //vector containing names StringVectorIt start, end, it ; int result = 0 ; // stores count of elements // that match value. // Initialize vector NamesVect NamesVect[0] = "She" ; NamesVect[1] = "Sells" ; NamesVect[2] = "Sea" ; NamesVect[3] = "Shells" ; NamesVect[4] = "by" ; NamesVect[5] = "the" ; NamesVect[6] = "Sea" ; NamesVect[7] = "Shore" ; start = NamesVect.begin() ; // location of first // element of NamesVect end = NamesVect.end() ; // one past the location // last element of NamesVect // print content of NamesVect cout << "NamesVect { " ; for(it = start; it != end; it++) cout << *it << " " ; cout << " }\n" << endl ; // Count the number of elements in the range [first, last +1) // that start with letter 'S' result = count_if(start, end, MatchFirstChar) ; // print the count of elements that start with letter 'S' cout << "Number of elements that start with letter \"S\" = " << result << endl ; } void main() { CountFuc(); CountIfFuc(); }
2 find and find_if
find 在序列中找出某个值的第一次出现的位置
find_if 在序列中找出符合某谓词的第一个元素示例代码如下：
#include <algorithm> #include <iostream> using namespace std; void FindFuc() { const int ARRAY_SIZE = 8 ; int IntArray[ARRAY_SIZE] = { 1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 7 } ; int *location ; // stores the position of the first // matching element. int i ; int value = 4 ; // print content of IntArray cout << "IntArray { " ; for(i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++) cout << IntArray[i] << ", " ; cout << " }" << endl ; // Find the first element in the range [first, last + 1) // that matches value. location = find(IntArray, IntArray + ARRAY_SIZE, value) ; //print the matching element if any was found if (location != IntArray + ARRAY_SIZE) // matching element found cout << "First element that matches " << value << " is at location " << location - IntArray << endl; else // no matching element was // found cout << "The sequence does not contain any elements" << " with value " << value << endl ; } int IsOdd( int n) { return n % 2 ; } void FindIfFuc() { const int ARRAY_SIZE = 8 ; int IntArray[ARRAY_SIZE] = { 1, 2, 3, 4, 4, 5, 6, 7 } ; int *location ; // stores the position of the first // element that is an odd number int i ; // print content of IntArray cout << "IntArray { " ; for(i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++) cout << IntArray[i] << ", " ; cout << " }" << endl ; // Find the first element in the range [first, last -1 ] // that is an odd number location = find_if(IntArray, IntArray + ARRAY_SIZE, IsOdd) ; //print the location of the first element // that is an odd number if (location != IntArray + ARRAY_SIZE) // first odd element found cout << "First odd element " << *location << " is at location " << location - IntArray << endl; else // no odd numbers in the range cout << "The sequence does not contain any odd numbers" << endl ; } void main() { FindFuc(); FindIfFuc(); }
3 for_each()
函数声明如下：
template<class InIt, class Fun> Fun for_each(InIt first, InIt last, Fun f);在区间【first，last）上的每个元素执行f操作
示例代码如下：
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; // prints the cube of integer n void PrintCube(int n) { cout << n * n * n << " " ; } void main() { const int VECTOR_SIZE = 8 ; // Define a template class vector of integers typedef vector<int > IntVector ; //Define an iterator for template class vector of integer typedef IntVector::iterator IntVectorIt ; IntVector Numbers(VECTOR_SIZE) ; //vector containing numbers IntVectorIt start, end, it ; int i ; // Initialize vector Numbers for (i = 0; i < VECTOR_SIZE; i++) Numbers[i] = i + 1 ; start = Numbers.begin() ; // location of first // element of Numbers end = Numbers.end() ; // one past the location // last element of Numbers // print content of Numbers cout << "Numbers { " ; for(it = start; it != end; it++) cout << *it << " " ; cout << " }\n" << endl ; // for each element in the range [first, last) // print the cube of the element for_each(start, end, PrintCube) ; cout << "\n\n" ; }
4 unique
unique --常用来删除重复的元素，将相邻的重复的元素移到最后，返回一个iterator指向最后的重复元素，所以用它来删除重复元素时必须先排序
示例代码如下：
#include <iostream> #include <algorithm> #include <vector> #include <string> using namespace std; void main() { string str; vector<string> words; while(cin>>str&&str!="#") { words.push_back(str); } sort(words.begin(),words.end()); vector<string>::iterator end_unique = unique(words.begin(),words.end()); words.erase(end_unique,words.end()); vector<string> ::iterator ite=words.begin(); for(;ite!=words.end();ite++) { cout<<*ite<<" "; } cout<<endl; }
5 常用排序算法
常用排列算法如下：
1 sort 对给定区间所有元素进行排序
2 stable_sort 对给定区间所有元素进行稳定排序
3 partial_sort 对给定区间所有元素部分排序
4 partial_sort_copy 对给定区间复制并排序示例代码如下：
#include <iostream> #include <algorithm> #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <VECTOR> using namespace std; const int N=10; void print(const vector<int>& v) { vector<int>::const_iterator ite=v.begin(); for(;ite!=v.end();ite++) { cout<<*ite<<" "; } cout<<endl; } void Create(vector<int>& v) { srand((unsigned int)time(NULL)); v.resize(N); for(int i=0;i<N;i++) v[i]=rand()%100; } // bool cmp(int arg1,int arg2) // { // return arg1<arg2; // } void sort1(vector<int> v) { sort(v.begin(),v.end()); cout<<"after sort funtion:\n"; print(v); } void sort2(vector<int> v) { stable_sort(v.begin(),v.end()); cout<<"after stable_sort funtion:\n"; print(v); } void sort3(vector<int> v) { partial_sort(v.begin(),v.begin()+v.size()/2,v.end()); //对前半部分排序 cout<<"after partial_sort funtion:\n"; print(v); } void sort4(vector<int> v) { vector<int> temp; temp.resize(v.size()); partial_sort_copy(v.begin(),v.end(),temp.begin(),temp.end()); //复制并排序 cout<<"after partial_sort_copy funtion:\n"; print(temp); } void main() { vector<int> v; Create(v); cout<<"before sort:\n"; print(v); sort1(v); sort2(v); sort3(v); sort4(v); }
6 生成全排列
next_permutation（）的原型如下：
template<class BidirectionalIterator>
bool next_permutation(
BidirectionalIterator _First,
BidirectionalIterator _Last
);
template<class BidirectionalIterator, class BinaryPredicate>
bool next_permutation(
BidirectionalIterator _First,
BidirectionalIterator _Last,
BinaryPredicate _Comp
);
两个重载函数,第二个带谓词参数_Comp,其中只带两个参数的版本,默认谓词函数为"小于".，返回值为bool类型示例代码如下：
#include <iostream> #include <algorithm> using namespace std; void permutation(char* str,int length) { sort(str,str+length); do { for(int i=0;i<length;i++) cout<<str[i]; cout<<endl; }while(next_permutation(str,str+length)); } int main(void) { char str[] = "acb"; cout<<str<<"所有全排列的结果为："<<endl; permutation(str,3); system("pause"); return 0; }
（注 ：以上所有代码在vc6.0上测试通过）
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