本文详细介绍了C++ STL中的vector、string、stack、queue、map等容器及next_permutation、pair等算法函数，包括定义、使用方法、基本操作和应用场景。
全排列函数next_permutation
STL 中专门用于排列的函数（可以处理存在重复数据集的排列问题）
头文件：#include <algorithm>
using namespace std;
调用： next_permutation(start, end);
注意：函数要求输入的是一个升序排列的序列的头指针和尾指针.
用法：
- // 数组
- int a[N];
- sort(a, a+N);
- next_permutation(a, a+N);
- // 向量
- vector<int> ivec;
- sort(ivec.begin(), ivec.end());
- next_permutation(ivec.begin(), ivec.end());
- 例子：
- vector<int> myVec;
- // 初始化代码
- sort(myVec.begin(),myVec.end());
- do{
- for (i = 0 ;i < size;i ++ ) cout << myVec[i] << " \t " ;
- cout << endl;
- }while (next_permutation(myVec.begin(), myVec.end()));
ACM/ICPC 竞赛之STL--pair
STL 的<utility>头文件中描述了一个看上去非常简单的模板类pair，用来表示一个二元组或元素对，并提供了按照字典序对元素对进行大小比较的比较运算符模板函数。
例如，想要定义一个对象表示一个平面坐标点，则可以：
pair<double, double> p1;cin >> p1.first >> p1.second;pair 模板类需要两个参数：首元素的数据类型和尾元素的数据类型。pair 模板类对象有两个成员：first 和second，分别表示首元素和尾元素。
在<utility>中已经定义了pair 上的六个比较运算符：<、>、<=、>=、==、!=，其规则是先比较first，first 相等时再比较second，这符合大多数应用的逻辑。当然，也可以通过重载这几个运算符来重新指定自己的比较逻辑。除了直接定义一个pair 对象外，如果需要即时生成一个pair 对象，也可以调用在<utility>中定义的一个模板函数：make_pair。make_pair 需要两个参数，分别为元素对的首元素和尾元素。
在题1067--Ugly Numbers 中，就可以用pair 来表示推演树上的结点，用first 表示结点的值，用second 表示结点是由父结点乘以哪一个因子得到的。
- #include <iostream>
- #include <queue>
- using namespace std;
- typedef pair<unsigned long, int> node_type;
- int main()
- {
- unsigned long result[1500];
- priority_queue< node_type, vector<node_type>,
- greater<node_type> > Q;
- Q.push( make_pair(1, 2) );
- for (int i=0; i<1500; i++)
- {
- node_type node = Q.top(); Q.pop();
- switch(node.second)
- {
- case 2: Q.push( make_pair(node.first*2, 2) );
- case 3: Q.push( make_pair(node.first*3, 3) );
- case 5: Q.push( make_pair(node.first*5, 5) );
- }
- result[i] = node.first;
- }
- int n;
- cin >> n;
- while (n>0)
- {
- cout << result[n-1] << endl;
- cin >> n;
- }
- return 0;
- }
ACM/ICPC 竞赛之STL--vector
在STL 的<vector>头文件中定义了vector（向量容器模板类），vector容器以连续数组的方式存储元素序列，可以将vector 看作是以顺序结构实现的线性表。当我们在程序中需要使用动态数组时，vector 将会是理想的选择，vector 可以在使用过程中动态地增长存储空间。
vector 模板类需要两个模板参数，第一个参数是存储元素的数据类型，第二个参数是存储分配器的类型，其中第二个参数是可选的，如果不给出第二个参数，将使用默认的分配器。
下面给出几个常用的定义vector 向量对象的方法示例：38
vector<int> s;
定义一个空的vector 对象，存储的是int 类型的元素。
vector<int> s(n);定义一个含有n 个int 元素的vector 对象。
vector<int> s(first, last);定义一个vector 对象，并从由迭代器first 和last 定义的序列[first,last)中复制初值。
vector 的基本操作有：
s[i]直接以下标方式访问容器中的元素。
s.front() 返回首元素。
s.back() 返回尾元素。
s.push_back(x)向表尾插入元素x。
s.size() 返回表长。
s.empty() 当表空时，返回真，否则返回假。
s.pop_back() 删除表尾元素。
s.begin() 返回指向首元素的随机存取迭代器。
s.end() 返回指向尾元素的下一个位置的随机存取迭代器。
s.insert(it, x) 向迭代器it 指向的元素前插入新元素val。
s.insert(it, n, x)向迭代器it 指向的元素前插入n 个x。
s.insert(it, first, last)将由迭代器first 和last 所指定的序列[first, last)插入到迭代器it
指向的元素前面。
s.erase(it)删除由迭代器it 所指向的元素。
s.erase(first, last)删除由迭代器first 和last 所指定的序列[first, last)。
s.reserve(n)预分配缓冲空间，使存储空间至少可容纳n 个元素。
s.resize(n)改变序列的长度，超出的元素将会被删除，如果序列需要扩展（原空间小于n），元素默认值将填满扩展出的空间。
s.resize(n, val)改变序列的长度，超出的元素将会被删除，如果序列需要扩展（原空间小于n），将用val 填满扩展出的空间。
s.clear()删除容器中的所有的元素。
s.swap(v)将s 与另一个vector 对象v 进行交换。
s.assign(first, last)将序列替换成由迭代器first 和last 所指定的序列[first, last)。[first, last)不能是原序列中的一部分。要注意的是，resize 操作和clear 操作都是对表的有效元素进行的操作，但并不一定会改变缓冲空间的大小。另外，vector 还有其他一些操作如反转、取反等，不再一下列举。vector 上还定义了序列之间的比较操作运算符(>, <, >=, <=, ==, !=)，
可以按照字典序比较两个序列。还是来看一些示例代码。输入个数不定的一组整数，再将这组整数按倒序输出，
如下所示：
- #include <iostream>
- #include <vector>
- using namespace std;
- int main()
- {
- vector<int> L;
- int x;
- while (cin>>x) L.push_back(x);
- for (int i=L.size()-1; i>=0; i--)
- cout << L[i] << " ";
- cout << endl;
- return 0;
- }
ACM/ICPC 竞赛之STL--iterator 简介
iterator(迭代器)是用于访问容器中元素的指示器，从这个意义上说，iterator(迭代器)相当于数据结构中所说的“遍历指针”，也可以把iterator(迭代器)看作是一种泛化的指针。STL 中关于iterator(迭代器)的实现是相当复杂的，这里我们暂时不去详细讨论关于iterator(迭代器)的实现和使用，而只对iterator(迭代器)做一点简单的介绍。
简单地说，STL 中有以下几类iterator(迭代器)：
输入iterator(迭代器)，在容器的连续区间内向前移动，可以读取容器内任意值；输出iterator(迭代器)，把值写进它所指向的容器中；前向iterator(迭代器)，读取队列中的值，并可以向前移动到下一位置(++p,p++)；双向iterator(迭代器)，读取队列中的值，并可以向前向后遍历容器；随机访问iterator(迭代器), 可以直接以下标方式对容器进行访问，vector 的iterator(迭代器)就是这种iterator(迭代器)；流iterator(迭代器)，可以直接输出、输入流中的值；每种STL 容器都有自己的iterator(迭代器)子类，下面先来看一段简单的示例代码：
- #include <iostream>
- #include <vector>
- using namespace std;
- main()
- {
- vector<int> s;
- for (int i=0; i<10; i++)
- s.push_back(i);
- for (vector<int>::iterator it=s.begin(); it!=s.end();it++)
- cout << *it << " ";
- cout << endl;
- return 1;
- }
vector 的begin()和end()方法都会返回一个vector::iterator 对象，分别指向vector 的首元素位置和尾元素的下一个位置（我们可以称之为结束标志位置）。对一个iterator(迭代器)对象的使用与一个指针变量的使用极为相似，或者可以这样说，指针就是一个非常标准的iterator(迭代器)。再来看一段稍微特别一点的代码：
- #include <iostream>
- #include <vector>
- using namespace std;
- main()
- {
- vector<int> s;
- s.push_back(1);
- s.push_back(2);
- s.push_back(3);
- copy(s.begin(), s.end(), ostream_iterator<int>(cout, ""));
- cout <<endl;
- return 1;
- }
这段代码中的copy 就是STL 中定义的一个模板函数，copy(s.begin(),s.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));的意思是将由s.begin()至s.end()(不含s.end())所指定的序列复制到标准输出流cout 中，用" "作为每个元素的间隔。也就是说，这句话的作用其实就是将表中的所有内容依次输出。iterator(迭代器)是STL 容器和算法之间的“胶合剂”，几乎所有的STL 算法都是通过容器的iterator(迭代器)来访问容器内容的。只有通过有效地运用iterator(迭代器)，才能够有效地运用STL 强大的算法功能。
ACM/ICPC 竞赛之STL--string
字符串是程序中经常要表达和处理的数据，我们通常是采用字符数组或字符指针来表示字符串。STL 为我们提供了另一种使用起来更为便捷的字符串的表达方式：string。string 类的定义在头文件<string>中。string 类其实可以看作是一个字符的vector，vector 上的各种操作都可以适用于string，另外，string 类对象还支持字符串的拼合、转换等操作。下面先来看一个简单的例子：
- #include <iostream>
- #include <string>
- using namespace std;
- int main()
- {
- string s = "Hello! ", name;
- cin >> name;
- s += name;
- s += '!';
- cout << s << endl;
- return 0;
- }
再以题1064--Parencoding 为例，看一段用string 作为容器，实现由P
代码还原括号字符串的示例代码片段：
int m;
cin >> m; // P 编码的长度
string str; // 用来存放还原出来的括号字符串
int leftpa = 0; // 记录已出现的左括号的总数
for (int j=0; j<m; j++){
int p;
cin >> p;
for (int k=0; k<p-leftpa; k++) str += '(';
str += ')';
leftpa = p;
}
ACM/ICPC 竞赛之STL--stack/queue
stack(栈)和queue(队列)也是在程序设计中经常会用到的数据容器，STL为我们提供了方便的stack(栈)的queue(队列)的实现。39准确地说，STL 中的stack 和queue 不同于vector、list 等容器，而是对这些容器的重新包装。这里我们不去深入讨论STL 的stack 和queue 的实现细节，而是来了解一些他们的基本使用。
1、stack
stack 模板类的定义在<stack>头文件中。
stack 模板类需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，但只有元
素类型是必要的，在不指定容器类型时，默认的容器类型为deque。
定义stack 对象的示例代码如下：
stack<int> s1;
stack<string> s2;
stack 的基本操作有：
入栈，如例：s.push(x);
出栈，如例：s.pop();注意，出栈操作只是删除栈顶元素，并不返回该元素。
访问栈顶，如例：s.top()
判断栈空，如例：s.empty()，当栈空时，返回true。
访问栈中的元素个数，如例：s.size()
下面是用string 和stack 写的解题1064--Parencoding 的程序。
- #include <iostream>
- #include <string>
- #include <stack>
- using namespace std;
- int main()
- {
- int n;
- cin >> n;
- for (int i=0; i<n; i++)
- {
- int m;
- cin >> m;
- string str;
- int leftpa = 0;
- for (int j=0; j<m; j++) // 读入P 编码，构造括号字符串
- {
- int p;
- cin >> p;
- for (int k=0; k<p-leftpa; k++)
- str += '(';
- str += ')';
- leftpa = p;
- }
- stack<int> s;
- for (string::iterator it=str.begin();it!=str.end(); it++)
- { // 构造M 编码
- if (*it=='(') s.push(1);
- else
- {
- int p = s.top(); s.pop();
- cout << p << " ";
- if (!s.empty()) s.top() += p;
- }
- }
- cout << endl;
- }
- return 0;
- }
2、queue
queue 模板类的定义在<queue>头文件中。stack 模板类很相似，queue 模板类也需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，元素类型是必要的，容器类型是可选的，默认为deque 类型。
定义queue 对象的示例代码如下：
queue<int> q1;
queue<double> q2;
queue 的基本操作有：
入队，如例：q.push(x); 将x 接到队列的末端。
出队，如例：q.pop(); 弹出队列的第一个元素，注意，并不会返回被弹出元素的值。
访问队首元素，如例：q.front()，即最早被压入队列的元素。
访问队尾元素，如例：q.back()，即最后被压入队列的元素。
判断队列空，如例：q.empty()，当队列空时，返回true。
访问队列中的元素个数，如例：q.size()
3、priority_queue
在<queue>头文件中，还定义了另一个非常有用的模板类priority_queue(优先队列）。优先队列与队列的差别在于优先队列不是按照入队的顺序出队，而是按照队列中元素的优先权顺序出队（默认为大者优先，也可以通过指定算子来指定自己的优先顺序）。priority_queue 模板类有三个模板参数，第一个是元素类型，第二个容器类型，第三个是比较算子。其中后两个都可以省略，默认容器为vector，默认算子为less，即小的往前排，大的往后排（出队时序列尾的元素出队）。
定义priority_queue 对象的示例代码如下：
priority_queue<int> q1;
priority_queue< pair<int, int> > q2; // 注意在两个尖括号之间一定要留空格。
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q3; // 定义小的先出队
priority_queue 的基本操作与queue 相同。
初学者在使用priority_queue 时，最困难的可能就是如何定义比较算子了。如果是基本数据类型，或已定义了比较运算符的类，可以直接用STL 的less算子和greater 算子——默认为使用less 算子，即小的往前排，大的先出队。如果要定义自己的比较算子，方法有多种，这里介绍其中的一种：重载比较运算符。优先队列试图将两个元素x 和y 代入比较运算符(对less 算子，调用x<y，对greater 算子，调用x>y)，若结果为真，则x 排在y 前面，y 将先于x 出队，反之，则将y 排在x 前面，x 将先出队。
看下面这个简单的示例：
- #include <iostream>
- #include <queue>
- using namespace std;
- class T
- {
- public:
- int x, y, z;
- T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c){}
- };
- bool operator < (const T &t1, const T &t2)
- {
- return t1.z < t2.z; // 按照z 的顺序来决定t1 和t2 的顺序
- }
- int main()
- {
- priority_queue<T> q;
- q.push(T(4,4,3));
- q.push(T(2,2,5));
- q.push(T(1,5,4));
- q.push(T(3,3,6));
- while (!q.empty())
- {
- T t = q.top(); q.pop();
- cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
- }
- return 0;
- }
- /*输出结果为(注意是按照z 的顺序从大到小出队的)：
- 3 3 6
- 2 2 5
- 1 5 4
- 4 4 3*/
- //再看一个按照z 的顺序从小到大出队的例子：
- #include <iostream>
- #include <queue>
- using namespace std;
- class T
- {
- public:
- int x, y, z;
- T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c)
- {
- }
- };
- bool operator > (const T &t1, const T &t2)
- {
- return t1.z > t2.z;
- }
- int main()
- {
- priority_queue<T, vector<T>, greater<T> > q;
- q.push(T(4,4,3));
- q.push(T(2,2,5));
- q.push(T(1,5,4));
- q.push(T(3,3,6));
- while (!q.empty())
- {
- T t = q.top(); q.pop();
- cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
- }
- return 0;
- }
输出结果为：
4 4 3
1 5 4
2 2 5
3 3 6
如果我们把第一个例子中的比较运算符重载为：
bool operator < (const T &t1, const T &t2){
return t1.z > t2.z; // 按照z 的顺序来决定t1 和t2 的顺序
}
则第一个例子的程序会得到和第二个例子的程序相同的输出结果。
再回顾一下用优先队列实现的题1067--Ugly Numbers 的代码：
- #include <iostream>
- #include <queue>
- using namespace std;
- typedef pair<unsigned long int, int> node_type;
- int main( int argc, char *argv[] )
- {
- unsigned long int result[1500];
- priority_queue< node_type, vector<node_type>,
- greater<node_type> > Q;
- Q.push( make_pair(1, 3) );
- for (int i=0; i<1500; i++)
- {
- node_type node = Q.top();
- Q.pop();
- switch(node.second)
- {
- case 3: Q.push( make_pair(node.first*2, 3) );
- case 2: Q.push( make_pair(node.first*3, 2) );
- case 1: Q.push( make_pair(node.first*5, 1) );
- }
- result[i] = node.first;
- }
- int n;
- cin >> n;
- while (n>0)
- {
- cout << result[n-1] << endl;
- cin >> n;
- }
- return 1;
- }
ACM/ICPC 竞赛之STL--map
在STL 的头文件<map>中定义了模板类map 和multimap，用有序二叉树来存贮类型为pair<const Key, T>的元素对序列。序列中的元素以const Key部分作为标识，map 中所有元素的Key 值都必须是唯一的，multimap 则允许有重复的Key 值。可以将map 看作是由Key 标识元素的元素集合，这类容器也被称为“关联容器”，可以通过一个Key 值来快速确定一个元素，因此非常适合于需要按照Key值查找元素的容器。map 模板类需要四个模板参数，第一个是键值类型，第二个是元素类型，第三个是比较算子，第四个是分配器类型。其中键值类型和元素类型是必要的。map 的基本操作有：
1、定义map 对象，例如：
map<string, int> m;
2、向map 中插入元素对，有多种方法，例如：
m[key] = value;
[key]操作是map 很有特色的操作，如果在map 中存在键值为key 的元素对，
则返回该元素对的值域部分，否则将会创建一个键值为key 的元素对，值域为默认值。所以可以用该操作向map 中插入元素对或修改已经存在的元素对的值域部分。
m.insert( make_pair(key, value) );
也可以直接调用insert 方法插入元素对，insert 操作会返回一个pair，当map 中没有与key 相匹配的键值时，其first 是指向插入元素对的迭代器，其second 为true；若map 中已经存在与key 相等的键值时，其first 是指向该元素对的迭代器，second 为false。
3、查找元素对，例如：
int i = m[key];
要注意的是，当与该键值相匹配的元素对不存在时，会创建键值为key 的元素对。map<string, int>::iterator it = m.find(key);如果map 中存在与key 相匹配的键值时，find 操作将返回指向该元素对的迭代器，否则，返回的迭代器等于map 的end()（参见vector 中提到的begin
和end 操作）。
4、删除元素对，例如：
m.erase(key);删除与指定key 键值相匹配的元素对，并返回被删除的元素的个数。
m.erase(it);删除由迭代器it 所指定的元素对，并返回指向下一个元素对的迭代器。
看一段简单的示例代码：
- #include<map>
- #include<iostream>
- using namespace std;
- typedef map<int, string, less<int> > M_TYPE;
- typedef M_TYPE::iterator M_IT;
- typedef M_TYPE::const_iterator M_CIT;
- int main()
- {
- M_TYPE MyTestMap;
- MyTestMap[3] = "No.3";
- MyTestMap[5] = "No.5";
- MyTestMap[1] = "No.1";
- MyTestMap[2] = "No.2";
- MyTestMap[4] = "No.4";
- M_IT it_stop = MyTestMap.find(2);
- cout << "MyTestMap[2] = " << it_stop->second << endl;
- it_stop->second = "No.2 After modification";
- cout << "MyTestMap[2] = " << it_stop->second << endl;
- cout << "Map contents : " << endl;
- for(M_CIT it = MyTestMap.begin(); it != MyTestMap.end();it++)
- {
- cout << it->second << endl;
- }
- return 0;
- }
- /*程序执行的输出结果为：
- MyTestMap[2] = No.2
- MyTestMap[2] = No.2 After modification
- Map contents :
- No.1
- No.2 After modification
- No.3
- No.4
- No.5*/
再看一段简单的示例代码：
- #include <iostream>
- #include <map>
- using namespace std;
- int main()
- {
- map<string, int> m;
- m["one"] = 1;
- m["two"] = 2;
- // 几种不同的insert 调用方法
- m.insert(make_pair("three", 3));
- m.insert(map<string, int>::value_type("four", 4));
- m.insert(pair<string, int>("five", 5));
- string key;
- while (cin>>key)
- {
- map<string, int>::iterator it = m.find(key);
- if (it==m.end())
- {
- cout << "No such key!" << endl;
- }
- else
- {
- cout << key << " is " << it->second << endl;
- cout << "Erased " << m.erase(key) << endl;
- }
- }
- return 0;
- }
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