STL（标准模板库）六大组件、容器迭代器以及常用容器

最新推荐文章于 2025-10-29 14:31:35 发布

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一、STL六大组件

1.容器

作用

容纳存储数据。

2.算法

3.迭代器

作用

容器与算法之间的粘合剂。

4.仿函数

作用

为算法提供策略。

5.适配器

作用

为算法提供更多的参数接口。

扩展-设计模式之适配器模式

含义

将一个接口转换成另一个接口，使接口不兼容的那些类可以一起工作，其别名为包装器(Wrapper)。它既可以作为类结构型模式，也可以作为对象结构型模式。

角色

目标接口（Target）

该角色把其他类转换为我们期望的接口，可以是一个抽象类或接口，也可以是具体类。

被适配者（Adaptee）

原有的接口，也是希望被适配的接口。

适配器（Adapter）

将被适配者和目标接口组合到一起的类。

实现方法

增加一个新的适配器类。

示例

#include <iostream>

// 目标接口
class MediaPlayer {
public:
    virtual ~MediaPlayer() {}
    virtual void playSound() = 0;
    virtual void playVideo() = 0;
};

// 适配者：MP3 播放器
class MP3Player {
public:
    void play() {
        std::cout << "Playing MP3 file." << std::endl;
    }
};

// 适配器：将 MP3Player 适配为 MediaPlayer 接口
class MP3PlayerAdapter : public MediaPlayer {
private:
    MP3Player mp3Player;
public:
    void playSound() override {
        mp3Player.play();
    }

    // MP3Player 不能播放视频，所以返回一个空实现
    void playVideo() override {
        std::cout << "MP3 Player cannot play video." << std::endl;
    }
};

// 客户端代码
int main() {
    MediaPlayer* player = new MP3PlayerAdapter();
    player->playSound();  // 使用适配器的 playSound 方法
    player->playVideo();  // 尝试使用适配器的 playVideo 方法

    delete player;  // 清理资源
    return 0;
}

6.空间配置器

作用

为容器和算法管理空间。

二、常用容器

string

API

赋值（=、.assign()）

字符串长度（.size()、.length()）

存取字符（[]、.at()）

拼接字符串（+=、.append()）

查找（.find()、.rfind()）和替换（.replace()）

比较（.compare()）和截取（.substr()）

插入（.insert()）和删除（.erase()）

转char*（.c_str()）

vector

概述（连续开辟，单向开口，随机访问迭代器，数据结构：数组）

未雨绸缪机制

添加元素时如果空间不足，会自动扩容为原来的2倍。

与数组的区别

数组是静态的，在定义时确定数组的大小；vector是动态的，添加元素时如果空间不足，会自动扩容。

API

赋值（=、.assign()、.swap()）

元素个数（.size()）、判空（.empty()）和容量（.capacity()）

存取元素（[]、.at()）、第一个元素（.front()）、最后一个元素（.back()）

插入（.push_back()、.insert()）和删除（.pop_back()、.erase()、.clear()）

迭代器

vector<int> v;

vector<int>::iterator it=v.begin();

for(;it!=v.end();it++){

//操作 *it取值

}

stack（栈(水桶)，先进后出）

概述（单向开口、没有迭代器）

赋值（=)

元素个数（.size()）和判空（.empty()）

栈顶元素（.top()）

栈顶插入（.push()）和栈顶删除（.pop()）

queue（队列(水管)、先进先出）

概述（双向开口，没有迭代器）

赋值（=)

元素个数（.size()）和判空（.empty()）

队尾插入（.push()）和队头删除（.pop()）

第一个元素（.front()）、最后一个元素（.back()）

deque

概述（双向开口的连续线性空间，分段连续空间组合而成）

赋值（=、.assign()、.swap()）

存取元素（[]、.at()）、第一个元素（.front()）、最后一个元素（.back()）

元素个数（.size()）和判空（.empty()）

插入（.push_back()、.push_front ()、.insert()）和删除（.pop_back()、.pop_front()、.erase()、.clear()）

list

概述（离散存储、双向迭代器、元素可重复，数据结构：双链表）

赋值（=、.assign()、.swap()）

第一个元素（.front()）、最后一个元素（.back()）

元素个数（.size()）和判空（.empty()）

插入（.push_back()、.push_front ()、.insert()）和删除（.pop_back()、.pop_front()、.erase()、.remove()、.clear()）

反转（.reverse()）和排序（.sort()）

set/multiset

概述（自动升序排序、set不允许键重复，数据结构：红黑树）

赋值（=、.swap()）

元素个数（.size()）和判空（.empty()）

插入（.insert()）和删除（.erase()、.clear()）

查找键（.find(key)）和查找键的元素个数（.count(key)）

map/multimap

概述（键值对、自动键升序排序、map不允许键重复，数据结构：红黑树）

赋值（=、.swap()）

元素个数（.size()）和判空（.empty()）

插入（.insert()）和删除（.erase()、.clear()）

查找键（.find(key)）和查找键的元素个数（.count(key)）

三、常用容器总结

vector 单端动态数组随机访问迭代器 (重点)

比如软件历史操作记录的存储，我们经常要查看历史记录，比如上一次的记录，上上次

的记录，但却不会去删除记录，因为记录是事实的描述。

数据结构:数组

deque：双端动态数组随机访问迭代器

deque 的使用场景：比如排队购票系统，对排队者的存储可以采用 deque，支持头端

的快速移除，尾端的快速添加

stack栈容器没有迭代器先进后出

queue队列容器没有迭代器先进先出

list 链表容器双向迭代器 (重点)

比如公交车乘客的存储，随时可能有乘客下车，支持频繁的不确实位置元素的移除插入

数据结构:双链表

set 容器只有键值键值不能重复自动排序只读迭代器

比如对手机游戏的个人得分记录的存储，存储要求从高分到低分的顺序排列。

数据结构:红黑树

map容器：键值-实值成对出现键值不能重复自动排序只读迭代器 (重点)

比如按 ID 号存储十万个用户，想要快速要通过 ID 查找对应的用户。

数据结构:红黑树

四、常用容器API总结

长度/个数：size()通用于所有容器，string还可用length()，除string以外的容器还可用empty()判空。

存取：string、vector、deque可用[下标]和at()；vector、queue、deque、list可用front()、back()得到第一/最后一个元素。

插入/删除：除stack、queue以外的容器适用insert()、erase()；vector、deque、list适用push_back()、pop_back()；deque、list还适用push_front()、pop_front();stack、deque适用push()、pop()；除string、queue、deque以外的容器适用clear()。

查找：string、set/multiset、map/multimap适用find()。

特有：string适用compare()和substr()；vector适用capacity()；stack适用top()获取栈顶素； list适用reverse()反转和sort()排序；set/multiset、map/multimap适用count()获取键的元素个数。