一. 首先介绍几个概念:
容器: 同一种类型对象的集合, 每个对象都有一个对应的整数索引值.
顺序容器: 元素排列次序与元素值无关, 而是由元素添加到容器里的顺序决定.
vector(向量) 支持快速随机访问
list(列表) 支持快速插入/ 删除
deque(双端队列) 双端队列
顺序窗口适配器: 在顺序容器的基础上, 通过定义新的接口来适应基础的容器类型.
stack(栈) 后进先出 (LIFO) 栈
queue(队列) 先进先出 (FIFO) 队列
priority_queue 有优先级管理的队列
迭代器(iterator): 是一种检查容器内元素并遍历元素的数据类型.
所有的容器都定义了迭代器类型, 只有少数的容器支持下标操作 (如: vector)
vector <int> vect;
vector <int>::iterator iter=vect.begin(); //指向第一个元素 vect[0].
注: .end() 指向最后一个元素的下一个, 指向了一个不存在的元素.
.end() == .begin() 则表示该容器为空.
解引用操作符(*): iter=vect.begin(); 则 *iter= vect[0];
二. 重点介绍 vector(向量):
vector 初始化
-----------------------------------------------------------------------
vector<T> v1 vector 保存类型为T 的对象. 默认构造函数 v1 为空;
vector<T> v2(v1) v2 是v1 的一个副本 (v1, v2 必须为同一类型);
vector<T> v3(n, i) v3 包含n 个值为i 的元素;
vector<T> v4(n) v4 含有值初始化的元素的n 个副本
-----------------------------------------------------------------------
vector<int> fvec(10) // 10 elements, each initialized to 0 ;
vector<string> svec(10) // 10 elements, each an empty string;
vector 对象的操作
-----------------------------------------------------------------------
v.empty() 如果v 为空, 则返回true , 否则返回false ;
v.size() 返回v 中元素的个数;
v.push_back(t) 在v 的末尾增加一个值为t 的元素;
v[n] 返回v 中位置为n 的元素;
v1=v2 把v1 的元素替换为v2 中元素的副本;
v1==v2 如果v1 与v2 相等, 则返回true ;
!=, <, <=, >, >= 保持这些操作符惯有的含义.
-----------------------------------------------------------------------
string word;
vector<string> text;
while(cin>>word){
text.push_back(word);
}
for(vector<int>::size_type ix=0; ix!= ivec.size(); ++ix)
ivec[ix]=0; // 用size_type 类型作为vector 的下标类型; 还有更通用的, 迭代器:
// size_type 为 .size() 的返回值类型( 大多数为 unsigned 型);
for(vector<int>::iterator iter= ivec.begin(); iter!= ivec.end(); ++iter)
*iter=0;
C++复习 09 顺序容器
九. 顺序容器:
001 顺序容器类型:
vector 支持快速随机访问.
list 支持快速插入删除.
deque 双端队列.
顺序容器适配器:
stack 后进先出栈LIFO.
queue 先进先出栈FIFO.
priority_queue 有优先级管理的队列.
002 顺序容器的定义,所有的容器都是模板,要定义具体的容器,必须在容器名后加一对尖括号, 括号里提供容器存放元素的类型.
#include <vector>
#include <list>
#include <deque>
vector<string> svec;
list<int> ilist;
deque<Sales_item> items; //Sales_item 为自定度数据类型
003 顺序容器的构造函数:
C<T> c; 创建一个名为c 的空容器.
C c(c2); 创建容器c2 的副本c, c 和c2 必须具有相同的容器类型.
C c(b, e); 创建容器c, 其元素是迭代器 b和e 标示范围内的元素的副本, e标示一个停止指针,指向的内容并不复制.
C c(n, t); 用n 个t 元素创建容器c, 只适合顺序容器,不适合关联容器.
C c(n); 创建n 个值初始化的元素的容器c. 只适合顺序容器, 不适合关联容器.
vector<int> ivec;
vector<int> ivec2(ivec); // ok.
list<int> ilist(ivec); // error, ivec是vector类型, 而ilist是list类型.
vector<double> dvec(ivec); // error, 容器内的元素类型不同.
004 将一个容器复制给另一个容器时, 类型必须匹配: 容器类型和元素类型都必须相同.
使用迭代器时, 不要求容器类型相同, 容器内的元素类型也可以不同, 只要它们互相兼容, 能够将要复制的元素转换为
所构建的新容器所构建的元素类型. 采用这种方式可以复制不能直接复制的容器, 特别的, 可以复制另外容器的一个
子序列:
//vector<string> svec;
list<string> slist(svec.begin(), svec.end()); // !!!!
vector<string>::iterator mid = svec.begin() + svec.size()/2; // 指向vector 的中间元素;
deque<string> front(svec.begin(), mid);
deque<string> back(mid, svec.end());
类似的, 可以通过内置数组的指针来初始化一个容器:
char *words[] = {"stately", "plump", "buck", "mulligan"};
size_t words_size = sizeof(words)/sizeof(char *);
list<string> wordsList(words, words + words_size);
初始化指定数目的元素:
const list<int>::size_type list_size = 64; // size_type 为 .size() 的返回值类型( 大多数为 unsigned 型);
list<string> slist2(list_size, "heipi o");
list<int> ilist2(list_size);
005 容器元素的限制: 必须支持赋值运算, 对象必须可以复制. 引用类型不可以作为容器的元素 (不能赋值), 标准输入
输出不能作为容器的元素. 如果类没有默认的构造函数,那么在定义容器的时候, 必须定义空的容器, 或者提供显式
构造函数的参数. 假设Foo只有一个需要一个int参数的构造函数, 那么:
vector<Foo> empty; // ok
vector<Foo> bad(2); // error, 无法默认的创建元素, 所以不行.
vector<Foo> fine(2, 0); // ok, 通过参数0, 创建两个元素.
可以定义容器的容器:
vector< vector<string> > lines;
lines.push_back(svec);
006 常用的迭代器运算:
*iter 返回迭代器iter所指向的元素的引用.
iter->mem 对iter解引用,获取指定元素中mem的成员,等效于(*item).mem
++iter/iter++/--iter/iter--
iter1 == iter2 比较两个迭代器是否指向同一个元素 (iter1 != iter2).
vector 和 deque容器的额外运算:
iter +/- n
iter +/- = n
iter1 - iter2
>, >=, <, <=
注意啦: 在list容器中不支持" +/- n"的操作, 也不支持逻辑关系运算.
007 使用迭代器编写程序时,必须留意那些使迭代器失效的操作,防止野指针问题.通常,要求涉及迭代器的代码尽可能短小.
008 容器定义的类型:
size_type 无符号整形, 足以存储此容器类型的最大可能容器长度;
iterator 此容器类型的迭代器类型;
const_iterator 元素的只读迭代器类型;
reverse_iterator 按逆序寻址元素的迭代器;
const_reverse_iterator 元素的只读( 不能写) 逆序迭代器;
difference_type 足够存储两个迭代器差值的有符号整形, 可为负数;
value_type 元素的类型;
reference 元素的左值类型 ,是value_type& 的同义词;
const_reference 元素的常量左值类型, 等效于 const value_type& ;
009 容器的begin和end操作, 每个操作还和容器是否为const有关:
c.begin() 返回一个迭代器, 它指向容器c 的第一个元素;
c.end() 返回一个迭代器, 它指向容器c 的最后一个元素的下一位置;
c.rbegin() 返回一个逆序迭代器, 它指向容器c 的最后一个元素;
c.rend() 返回一个逆序迭代器, 它指向容器c 的第一个元素前面的位置;
010 容器中添加元素的操作:
c.push_back(t) 在容器末尾加t, 返回void.
c.push_front(t) 在容器前端加t, 只适用于list和deque容器类型, 返回void.
c.insert(p, t) 在迭代器p 的前边插入t, 返回指向新添加元素的迭代器.
c.insert(p, n, t) 在迭代器p 的前边插入n 个t, 返回void.
c.insert(p, b, e) 在迭代器p 的前边插入迭代器b 和e 标记范围内的元素, 返回void.
vector<string> svec;
list<string> slist;
string spouse("Beth"); // 等同于slist.push_front(spouse).
slist.insert(slist.begin(), spouse); // vector没有push_front,但是可以采用在begin前插入的方式实现该功能.
// 要注意,对于vector容器,在前部或中间插入元素,是非常耗费资源的一个行为.
svec.insert(svec.begin(), spouse); // 借用insert(p,t)的返回值,循环向容器的头部添加元素.
list<string>::iterator iter = slist.begin();
while(cin >> spouse){
iter = ilist.insert(iter, spouse);
} //插入一段元素.
svec.insert(svec.end(), ilist.begin(), ilist.end());
string sarr[4] = {"wangyi", "aichao", "master", "huawei"};
svec.insert(svec.begin(), sarr, sarr + 4);
要注意,添加元素可能造成迭代器失效. 比如在vector中添加元素, 可能会导致整个容器的重新加载, 迭代器自然
也就无效了. 因此不要保存begin()或end()操作的返回值, 而是每次使用时都要执行一次该函数.
vector<int>::iterator first = v.begin();
while(first != v.end()){
first = v.insert(first, 42);
++first;
}
011 关系操作符: 容器的比较是基于容器内元素的比较, 如果元素不支持某种类型的比较, 容器也就不能做这种比较运算.
如果两个容器具有相同的长度而且所有元素相等,那么两个元素就相等.
如果两个容器的长度不相同,但较短的容器中所有元素都等于较长容器中对应的元素,则称较短的容器小于另一个容器.
如果两个容器都不是对方的初始子序列,则它们的比较结果取决于所比较的第一个不相等的元素.
/*
ivec1: 1 3 5 7 9 12
ivec2: 0 2 4 6 8 10 12
ivec3: 1 3 9
ivec4: 1 3 5 7
ivec5: 1 3 5 7 9 12
*/
ivec2 < ivec1
ivec1 < ivec3
ivec4 < ivec1
ivec1 == ivec5
012 容器大小的操作:
c.size() 返回容器c 中元素个数, 返回类型为 c::size_type ;
c.max_size() 返回容器c 中可容纳最多元素个数, 返回类型是 c::size_type ;
c.empty() 空则 true , 否则 false ;
c.resize(n) 调整容器c 的长度大小, 使其能容纳n 个元素;
如果n<c.size(), 则删除多出来的元素; 否则, 添加初始值给新添加的元素.
c.resize(n,t) 调整容器c 的长度大小, 使其能容纳n 个元素;
新添加的元素, 都用t来初始化. resize操作可能会使迭代器失效.
013 访问元素:
注意: 访问元素返回的是元素的引用, begin()和 end()返回的是指针.
if (!list.empty()){
list<int>::reference val1 = *ilist.begin();
list<int>::reference val2 = ilist.front();
list<int>::reference last1 = *--ilist.end();
list<int>::reference last2 = ilist.back();
}
c.back() 返回容器c 的最后一个元素的引用. 如果c 为空, 则该操作未定义;
c.front() 返回容器c 的第一个元素的引用. 如果c 为空, 则该操作未定义;
c[n] 返回下标为n 的元素的引用. 如果n<0 或n>=c.size(), 则该操作未定义;
(只适用于vector和deque容器.)
c.at(n) 返回下标为n 的元素的引用. 如果给出的下标无效, at函数会抛出out_of_range 异常,所以不推荐
使用, 最好还是用迭代器. 如果容器为空 ,那么所有访问容器的操作都是没有定义的(也就是说只
有鬼才知道会返回点什东西), 导致程序出现严重的错误. (只适用于vector和deque容器.)
014 删除元素:
c.erase(p) 删除迭代器p 指向的元素, 返回被删除元素后边元素的迭代器.
c.erase(b, e) 删除迭代器b 和e 范围内的元素, 返回被删除段后面元素的迭代器.
c.clear() 删除容内全部的元素, 返回void.
c.pop_back() 删除容器c 的最后一个元素, 返回void, c不能为空.
c.pop_front() 删除容器c 的第一个元素, 返回void, c不能为空, 只适用于list或deque.
删除第一个或者最后一个元素, 注意, pop_back()和pop_front() 都是不返回值的.
while(!ilist.empty()){
// process(ilist.front());
ilist.pop_front();
}
删除容器内的一个元素, 要注意, erase是不检查迭代器参数是否有效的.
string searchValue("Quasimodo");
list<string>::iterator iter = find(slist.begin(), silist.end(), searchValue);
if(iter != slist.end())
slist.erase(iter);
slist.clear(); // 删除容器内的所有元素.
slist.erase(slist.begin(), slist.end());
015 赋值与swap: 除swap外, 所有的操作, 都可以用earse 和insert 取代.
c1 = c2 删除容器c1 中所有元素, 然后将c2 的元素复制给c1, c1 和c2 的类型
(包括容器类型和元素类型)必须相同;
c1.swap(c2) 交换内容: 调用完该函数后, c1 中存放的是c2 原来的元素, c2 中存放的则是c1 原来的
元素, c1 和c2 的类型必须相同,该函数的执行速度通常要比将c2 的元素复制到c1 的操作快;
c.assign(b, e) 重新设置c 的元素: 将迭代器b 和e 标记的范围内所有元素复制到c 中, b 和e 必须不是
指向c 中元素的迭代器;
c.assign(n, t) 将容器c 重新设置为存储n 个值为t 的元素;
带有一对迭代器的assin函数, 允许我们将一个容器的元素赋给另一个不同类型的容器.
assign 操作首先删除容器中所有的元素, 然后将其参数所指定的新元素插入到该容器中; 所以当两个容器类型相
同, 其元素类型也相同时, 可得用 "=" 赋值运算符, 否则, 必须使用 assign 操作. 例如: 利用 assign 操作可以实
现将vector 容器中一段char * 类型的元素赋给string 类型的list 容器 :
016 容器的capacity(容量) 和 reserve 成员:
为了使vector 容器实现快速的内存分配, 其实际分配的容量要比当前所需的空间多一些. vector 容器预留了这些
额外的存储区, 用于存放新添加的元素. 于是, 不必为每个新元素重新分配空间, 所以, 比起list 和deque 容器,
vector 的增长效率要高一些.
capacity 获取在容器需要分配更多的存储空间之前能够存储的元素总数;
reserve 告诉容器应该预留多少个元素的存储空间;
vector<int> ivec;
cout<< "ivec::size " << ivec.size() << "capacity: " << ivec.capacity() << endl;
for(vector<int>::size_type ix = 0; ix != 24; ++ix)
ivec.push_back(ix);
cout<< "ivec::size " << ivec.size() << "capacity: " << ivec.capacity() << endl;
ivec.reserve(50);
cout<< "ivec::size " << ivec.size() << "capacity: " << ivec.capacity() << endl;
while(ivec.size() != ivec.capacity())
ivec.push_back(0);
cout<< "ivec::size " << ivec.size() << "capacity: " << ivec.capacity() << endl;
ivec.push_back(50);
cout<< "ivec::size " << ivec.size() << "capacity: " << ivec.capacity() << endl; // 表明: 当vector
容器不得不分配新的存储空间的时候, 以加倍当前容量的分配策略实现重新分配;
017 容器的选用:
如果无法确定应该采用哪种容器, 则编写代码时尝试只使用vector 和list 容器都提供的操作(使用迭代器,而
不是下标), 并且避免随机访问元素. 这样编写代码, 在必要时, 可很方便的将程序从使用vector 容器修改为
使用list 容器.
018 容器适配器:
适配器的通用类型和操作:
size_type 一种类型, 足以存储些适配器类型最大对象的长度;
value_type 元素类型;
container_type 基础容器的类型, 适配器在此容器类型上实现;
A a; 创建一个新的空适配器, 命名为a ;
A a(c); 创建一个新的空适配器a , 初始化为容器c 的副本 ;
关系操作符 == != < <= > >= ;
019 覆盖基础容器类型:
#include <stack>
#include <queue>
默认的stack 和queue 都是基于deque 容器实现的, 而priority_queue 则是在vector 容器上实现. 在创建适配器
时, 通过将一个顺序容器指定为适配器的第二个类型实参, 可覆盖其关联的基础容器类型:
stack< string, vector<string> > str_stack;
priority_queue< int, list<int> > ipr_queue;
020 栈适配器的操作:
s.empty() 如果栈为空, 则返回true , 否则返回false .
s.size() 返回栈中元素的个数.
s.pop() 删除栈顶元素, 但不返回其值.
s.top() 返回斩定元素, 但不删除其值.
s.push(item) 将item压入栈顶.
// 09020.cpp
#include <stack>
#include <iostream>
using std::stack;
using std::cout;
using std::cerr;
using std::endl;
int main(){
const stack<int>::size_type stk_size = 10;
stack<int> intStack;
int ix = 0;
while(intStack.size() != stk_size){
intStack.push(ix++);
}
int error_cnt = 0;
while(!intStack.empty()){
int value = intStack.top();
if (value != --ix){
cerr << "oops! expected " << ix << " received " << value << endl;
++error_cnt;
}
cout << value << " ";
intStack.pop();
}
cout << endl;
cout << "Our program ran with " << error_cnt << " errors!" << endl;
return 0;
}
021 队列(queue) 和优先级队列(priority_queue) 支持的操作:
q.empty() 如果队列为空, 则返回true , 否则返回false .
q.size() 返回队列中元素的个数.
q.pop() 删除队列元素, 但不返回其值.
q.front() 返回队首元素, 但不删除该元素, 只适用于队列.
q.back() 返回队尾元素, 但不删除该元素, 只适用于队列.
q.top() 返回具有最高优先级的元素, 但不删除该元素, 只适合优先级队列.
q.push(item) 对于队列, 在队尾压入一个新元素, 对于优先级队列, 在适当的位置插入新元素.
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