C++_STL使用手册

STL基础

STL全称为 standard template library，中文可译为标准模板库或者泛型库，其包含有大量的模板类和模板函数，是 C++ 提供的一个基础模板的集合;
STL由容器、算法、迭代器、函数对象、适配器、内存分配器这 6 部分构成，其中后面 4 部分是为前 2 部分服务的，

• 容器： 管理某一些对象的集合；可分为序列式容器、关联式容器、无序关联式容器、容器适配器；
• 算法： 为容器提供了执行各种操作的方式；

大部分算法都包含在头文件 <algorithm> 中，少部分位于头文件 <numeric> 中。

• 迭代器： 对容器中的读和写都是通过迭代器完成的，迭代器可用于遍历对象集合的元素；

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容器的分类

1. 序列式容器：
以线性顺序排列的方式存储某一指定类型的数据；元素在容器中的位置同元素的值无关，即容器不是排序的，元素的排列与元素的值无关；
主要包括：

• vector 向量容器；
• list 列表容器；
• deque 双端队列容器；

2. 关联式容器：
关联式容器使用键值对（pair 类型）的方式存储数据；若已知目标元素的键，就可以直接找到目标元素的值；
根据容器内部存储的元素是否有序，又可进一步划分为：排序容器和哈希容器；

a. 排序容器：
排序容器中的元素默认是由小到大排序好的，即便是插入元素，元素也会插入到适当位置，所以其在查找时具有非常好的性能；
底层采用红黑树存储结构，适用于有序处理元素，查找元素$O(logn)$；
主要包括：

• set 集合容器；
• multiset多重集合容器；
• map映射容器；
• multimap 多重映射容器；
  序列式容器中存储的元素默认都是未经过排序的，而使用关联式容器存储的元素，默认会根据各元素的键值的大小做升序排序。

b. 哈希容器（无序容器、无序关联容器）：
和排序容器不同，哈希容器中的元素是未排序的，元素的位置由哈希函数确定；
底层采用哈希表存储结构，适用快速查找元素$O(1)$；
主要包括：

• unordered_set 哈希集合；
• unordered_multiset 哈希多重集合；
• unordered_map 哈希映射；
• unordered_multimap 哈希多重映射；

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1. 序列式容器：

1.1. vector

• 倍增思想：

操作系统中为程序分配空间时，所需时间与空间大小无关，与申请次数有关；因此vector变长数组应该尽量减少空间申请的次数，所以vector分配空间时采用倍增思想：当变长数组长度不够时，就再申请一块原来两倍大小的空间，然后再将原本的数复制过去；

• 支持随机寻址，可以直接使用数组下标访问元素；
• 支持比较运算，按字典序

#include<vector>

1. 初始化

vector<int> v1; 		//定义一个int类型的元素
vector<int> v2(10);		//定义一个长度为10的数组，默认值为0
vector<int> v3(10,1);	//定义一个长度为10的数组，指定值为1
vector<int> v4[10];		//定义一个长度为10的vector，相当于二维数组

2. 成员函数

vector<int> a;

a.empty();	//判断a是否为空
a.size();	//返回a的元素个数
a.clear();	//清空a的所有元素

a.push_back();	//在a的尾部添加一个元素
a.pop_back();	//移除a的尾部元素
a.front();		//返回a的第一个元素的值
a.back();		//返回a的最后一个元素的值

a.begin();		//返回第一个元素的迭代器（地址）
a.end();		//返回最后一个元素的后一个位置的迭代器
a.rbegin();		//返回最后一个元素的迭代器
a.rend();		//返回第一个元素的前一个位置的迭代器

3. 数据的遍历

• 使用迭代器进行遍历

//迭代器定义
//容器类名::iterator 迭代器名
vector<int>::iterator i;

for (vector<int>::iterator i = a.begin(); i != a.end(); i++)
    cout << *i << endl;		//访问的是地址指针 所以要加*

//为了进一步简化书写，使用auto，auto可以根据变量的值自动推导变量的类型
for (auto i = a.begin(); i != a.end(); i++)
    cout << *i << endl;	

• 增强for循环（范围for循环）

在增强for循环中，不需要事先指明数组遍历起点和遍历长度，增强for循环会自动根据数组长度将数组中的每一个数据赋值给同类型的val，逐个遍历数组中每一个元素；

type iterable[n];
for(type val:iterable) 	//type val = arr[i]
{
   
	// do something with val
}

vector<int> a;

for (auto i : a) 
    cout << i << " ";