从0开始学习C++ 第二十四课：理解STL（标准模板库）

第二十四课：理解STL（标准模板库）

学习目标：

• 掌握STL的基本概念和组成。
• 熟悉STL容器、迭代器、算法的使用和特点。
• 能够运用STL解决实际编程问题。

学习内容：

1. STL简介：

   • STL是C++标准库的一部分，它包含了一系列模板类和函数，用以提供常见的数据结构和算法。STL的设计目标是提高软件的复用性和效率。

2. 容器（Containers）：

   • 容器是用来存储数据的对象，STL提供了多种不同类型的容器，每种容器都有其特有的性能和使用场景。

   常用容器：

   • vector: 动态数组，支持快速随机访问。
   • list: 双向链表，支持快速插入和删除。
   • map: 基于红黑树的关联容器，存储键值对。

   容器使用示例（vector）：

   #include <iostream>
   #include <vector>
   using namespace std;
   
   int main() {
       vector<int> vec; // 创建一个空的vector
       vec.push_back(10); // 添加元素
       vec.push_back(20); // 再次添加元素
   
       cout << "Vector elements: ";
       for (size_t i = 0; i < vec.size(); ++i) {
           cout << vec[i] << " "; // 通过索引访问元素
       }
       cout << endl;
       return 0;
   }
   

   预计输出效果：

   Vector elements: 10 20 
   

3. 迭代器（Iterators）：

   • 迭代器是一种访问容器内元素的对象，类似于指针。根据容器的不同，迭代器可能支持不同的操作。

   迭代器使用示例：

   #include <iostream>
   #include <vector>
   using namespace std;
   
   int main() {
       vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
       cout << "Vector elements using iterators: ";
       for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
           cout << *it << " "; // 解引用迭代器访问元素
       }
       cout << endl;
       return 0;
   }
   

   预计输出效果：

   Vector elements using iterators: 1 2 3 4 5 
   

4. 算法（Algorithms）：

   • STL算法是一组模板函数，用来执行诸如查找、排序、计算等操作。

   算法使用示例：

   #include <iostream>
   #include <vector>
   #include <algorithm> // 算法头文件
   using namespace std;
   
   int main() {
       vector<int> vec = {4, 2, 5, 1, 3};
       sort(vec.begin(), vec.end()); // 排序算法
   
       cout << "Sorted Vector: ";
       for (auto num : vec) {
           cout << num << " "; // 范围for循环
       }
       cout << endl;
   
       auto it = find(vec.begin(), vec.end(), 3); // 查找算法
       if (it != vec.end()) {
           cout << "Element found in vector: " << *it << endl;
       }
       return 0;
   }
   

   预计输出效果：

   Sorted Vector: 1 2 3 4 5 
   Element found in vector: 3
   

练习题：

编写一个程序，使用std::map容器来建立一个简单的电话簿，其中包含姓名和电话号码。然后通过姓名来查找对应的电话号码，找到后打印出来。

答案：

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;

int main() {
    map<string, string> phoneBook;
    phoneBook["John Doe"] = "555-1234";
    phoneBook["Jane Smith"] = "555-5678";
    phoneBook["Bob Stone"] = "555-7890";

    string name;
    cout << "Enter a name to find the corresponding phone number: ";
    getline(cin, name); // 读取带空格的名字

    auto it = phoneBook.find(name);
    if (it != phoneBook.end()) {
        cout << "The phone number of " << name << " is " << it->second << endl;
    } else {
        cout << "Name not found in phone book." << endl;
    }
    return 0;
}

预计输出效果（示例）：

Enter a name to find the corresponding phone number: John Doe
The phone number of John Doe is 555-1234

在本课中，我们学习了STL的基础知识，了解了如何使用STL的容器、迭代器和算法。这些工具在C++编程中非常有用，能够帮助我们更加高效地管理数据和处理复杂的数据结构。

目录
第二十五课：C++中的资源管理与智能指针