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STL

• STL（Standard Template Library,标准模板库）
• STL从广义上分为：
  • 容器（container）
  • 算法 (algorithm)
  • 迭代器 (iterator)
• 容器 和 算法之间通过迭代器进行无缝连接。
• STL几乎所有的代码都采用模板类或者模板函数

1、STL六大组件

STL大体分为六大组件，分别是：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器

1. 容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等，用来存放数据
2. 算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等
3. 迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂
4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略
5. 适配器：一种用来修饰容器或仿函数或迭代器接口的东西
6. 空间适配器：负责空间的配置与管理

2、STL中容器、算法、迭代器

容器：放置东西用的。

STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来

常用的数据结构：数组，链表，树，栈，队列，集合，映射表等。

这些容器分为 序列式容器和关联式容器两种：

1. 序列式容器：
   • 强调值的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置。
2. 关联式容器：
   • 二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系

算法：解决问题的解法

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这就叫做算法（algorithm）

算法分为：质变算法和非质变算法

1. 质变算法:
   • 是指运算过程中会更改区间内的元素的内容。
   • 例如：拷贝，替换，删除等等
2. 非质变算法：
   • 是指运算过程中不会更改区间内的元素内容。
   • 例如:查找、计数、遍历、寻找极值等等

迭代器：容器和算法之间的粘合剂

提供一种方法，使能够依次按照顺序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方法。

每个容器都有自己专属的迭代器

迭代器使用非常类似于指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针。

迭代器种类：

种类	功能	支持运算
输入迭代器	对数据的只读访问	只读，支持++、==、！=
输出迭代器	对数据的只写访问	只写，支持++
前向迭代器	读写操作，并能向前推进迭代器	读写，支持++、==、！=
双向迭代器	读写操作，并能向前和向后操作	读写，支持++、–
随机访问迭代器	读写操作，可以以跳跃的方式访问任意数据，功能最强的迭代器	读写，支持++、–、[n]、-n、<、<=、>、>=

常用的容器中迭代器种类分为双向迭代器和随机访问迭代器

3、容器算法迭代器初识

3.1、 vector存放内置数据类型

容器：vector

算法：for_each

迭代器: vector::iterator

*it 的数据类型只需要看vector 的尖括号里面内容 例如这里面就是int型

示例：

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>
//vector 容器存放内置的数据类型void myPrint(int val) {cout << val << endl;
}void test01() {//创建容器，数组vector<int> v;//插入数据-尾插v.push_back(10);v.push_back(20);v.push_back(30);v.push_back(40);v.push_back(50);//通过迭代器访问容器中的数据vector<int>::iterator itBegin = v.begin(); //起始迭代器，指向容器中第一个元素vector<int>::iterator itEnd = v.end(); //结束迭代器，指向容器中最后一个元素的下一个元素//第一种遍历方式while (itBegin!=itEnd){cout << *itBegin << endl;itBegin++;}//第二种方式（常用）cout << "第二种" << endl;for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {cout << *it << endl;}//第三种方式(算法)cout << "第三种" << endl;//底层原理，就是利用一个for循环输出，输出方式是调用我们给定的函数（回调函数）for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}

3.2、Vector存放自定义数据类型

示例：

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
using namespace std;//vector容器中存放自定义数据类型
class Person {
public:Person(string name, int age) {this->m_Name = name;this->m_Age = age;}string m_Name;int m_Age;
};void test01() {vector<Person> v;Person p1("a",10);Person p2("b",20);Person p3("c",30);Person p4("d",40);Person p5("e",50);//添加数据v.push_back(p1);v.push_back(p2);v.push_back(p3);v.push_back(p4);v.push_back(p5);//遍历数据for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {cout << "姓名：" << (*it).m_Name <<" 年龄："<<(*it).m_Age << endl;cout << "姓名：" << it->m_Name <<" 年龄："<<it->m_Age << endl;}
}//存放自定义数据类型 指针
void test02() {vector<Person*> v;Person p1("a", 10);Person p2("b", 20);Person p3("c", 30);Person p4("d", 40);Person p5("e", 50);//添加数据v.push_back(&p1);v.push_back(&p2);v.push_back(&p3);v.push_back(&p4);v.push_back(&p5);for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {cout << "姓名:" << (*it)->m_Name << "年龄:" << (*it)->m_Age << endl;}
}

3.3、Vector容器嵌套容器

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>//容器嵌套容器
void test01() {vector<vector<int>> v;//创建小容器vector<int> v1;vector<int> v2;vector<int> v3;vector<int> v4;//向小容器添加数据for (int i = 0; i < 4; i++){v1.push_back(i + 1);v2.push_back(i + 1);v3.push_back(i + 1);v4.push_back(i + 1);}//将小容器插入到大容器中v.push_back(v1);v.push_back(v2);v.push_back(v3);v.push_back(v4);for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {//(*it)还是个容器还需要遍历for(vector<int>::iterator vit = (*it).begin();vit!=(*it).end();vit++){cout << *vit <<" ";}cout << endl;}
}

4、常用容器

4.1、string容器

4.1.1、string基本概念

本质：

• string是C++风格的字符串，而string本质上是一个类

string和char * 区别：

• char * 是一个指针
• string是一个类，类内部封装了char *，管理这个字符串，是一个char *型的容器

特点：

string类内部封装了许多成员方法

例如：查找find，拷贝copy，删除delete ，替换replace，插入insert

string管理char*所分配的内存，不用担心赋值越界和取值越界等，由类内部进行负责

4.1.2、string构造函数

构造函数原型

• string()； //创建一个空的字符串 例如：string str;
• string(const char *s) //使用字符串s初始化
• string(const string &str)//使用一个string对象初始化另一个string对象
• string(int n,char c); //使用n个字符c初始化

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;void test01() {string s1;//默认构造const char* str = "hello world";string s2(str);cout << "s2 = " << s2 << endl;string s3(s2);cout << "s2 = " << s3 << endl;string s4(10, 'a');cout << "s4 = " << s4 << endl;
}

4.1.3、string赋值操作

功能描述：

• 给string字符串进行赋值操作

赋值的函数原型：

• string & operator=(const char * s); //char *类型字符串 赋值给当前的字符串
• string & operator=(const string* s) //把字符串s赋给当前的字符串
• string & operator=(char c) //把字符串值赋给当前的字符串
• string & assign(const char *s) //把字符串s赋给当前的字符串
• string & assign(const char * s，int n) //把字符串s的前N个字符赋给当前的字符串
• string & assign(const string &s)； //把字符串S赋给当前字符串
• string & assign(int n ，char c) //用n个字符c赋给当前字符串

void test01() {string str1;str1 = "hello";cout << "str1" << str1 << endl;string str2;str2 = str1;cout << "str2" << str1 << endl;string str3;str3 = 'a';cout << "str3" << str3 << endl;string str4;str4.assign("hello c++");cout << "str4" << str4 << endl;string str5;str5.assign("hello", 3);cout << "str5" << str5 << endl;string str6;str6.assign(str5);cout << "str6" << str6 << endl;string str7;str7.assign(7,'w');cout << "str7" << str7 << endl;}

4.1.4、string字符串拼接

功能描述：

• 实现字符串末尾拼接字符串

函数原型：

• string & operator+=(const char * str); //重载+=操作符
• string & operator+=(const char c); //重载+=操作符
• string & operator+=(const string & str); //重载+=操作符
• string & append(const char *s)；//把字符串s连接到当前字符串结尾
• string & append(const char *s，int n)；//把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾
• string & append(const string &s)；//同operator+=(const string & str);
• string & append(const string &s，int pos,int n)；//从字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾

void test01() {string str1 = "我";str1 += "爱玩游戏";cout << "str1的值:" << str1 << endl;str1 += ':';cout << "str1的值:" << str1 << endl;string str2 = "csgo";str1 += str2;cout << "str1的值:" << str1 << endl;str1.append("、");cout << "str1的值:" << str1 << endl;str1.append("lol,cf", 4);cout << "str1的值:" << str1 << endl;str1.append(str2);cout << "str1的值:" << str1 << endl;str1.append("string字符串拼接", 5, 11);cout << "str1的值:" << str1 << endl;
}

4.2、vector容器

• 作用类似于数组

4.3、deque容器

• 双端数据，可以对头端进行插入删除操作

deque与vector区别

1. vector对于头部的插入删除效率低，数据量越大，效率越低
2. deque相对而言，对头部的插入删除速度会比vector快
3. vector访问元素时速度会比deque快，这和两者的内部实现有关

deque内部工作原理：

deque内部有个中控器，维护每段缓冲区 中的内容，缓冲区中存放真实数据。中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用deque时像一片连续的内存空间

4.4、stack容器

• stack是一种先进后出（First In Last Out,FILO）的数据结构，它只有一个出口

栈中只有顶端的元素才可以被外界使用，因此栈不允许有遍历行为

4.5、queue容器

概念：Queue是一种先进先出（First In First Out，FIFO）的数据结构，它有两个出口

1. 队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素
2. 队列中只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为
3. 队列中进数据称为 – 入队 push
4. 队列中出数据称为 – 出队 pop

4.6、list容器

功能：将数据进行链式存储

链表：（list）是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的

链表的组成：链表由一系列节点组成

节点的组成：一个是存放数据元素的数据域，另一个是存储下一个节点地址的指针域

STL中的链表是一个双向循环链表

这里的第一个节点的前一个节点指向最后一个，最后一个的后一个节点指向第一个节点

由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只能支持前进和后移，属于双向迭代器

list的优点：

• 采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
• 链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

list的缺点：

• 链表灵活，但是空间（指针域）和时间（遍历）额外消耗较大

list一个重要性质，插入或删除一个节点，都不会造成原有的list迭代器的失效，这在vector是不成立的

4.7、set/multiset容器

简介：所有元素都会在插入时自动被排序

本质：set/multiset属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现

set和mulitiset区别:

• set不允许容器中有重复的元素
• mulitiset允许容器中有重复的元素

4.8、pair对组创建

• 成对出现的数据，利用对组可以返回俩个数据

创建方法：

• pair<type,type> p (vlaue1,vlaue2);
• pair<type,type> p = make_pair(value1,value2)

取值：

• p.first取第一个 p.second 取第二个

4.9、map/multimap容器

简介：

• map中所有元素都是pair
• pair中第一个元素为key(键值)，起到索引作用，第二个元素为value（实值）
• 所有的元素都会根据元素的键值自动排序

本质：

• map/multimap属于关联式容器，，底层结构都是二叉树实现。

优点：

• 可以根据key值快速找到value值

map/multimap区别：

• map不允许容器中有重复key值元素
• multimap允许容器中有重复key值元素

5、函数对象

概念：

• 重载函数调用操作符的类，其对象称为函数对象
• 函数对象使用重载的（）时，行为类似函数调用，也叫仿函数

本质：

函数对象（仿函数）是一个类，而不是一个函数

5.1、函数对象使用

特点：

• 函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值

• 函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态

• 函数对象可以作为参数传递

示例：

#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;//1、-函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值
//2、- 函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态
//3、- 函数对象可以作为参数传递class addNum {
public:int operator()(int a, int b) {return a + b;}
};
//1、-函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用，可以有参数，可以有返回值
void test01() {addNum add;int a = add(10, 20);cout << "add:" << a << endl;
}//2、- 函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态
class Myprint {
public:Myprint() {count = 0;}void operator()(string input) {cout << input << endl;count++;}//自己的状态int count;
};void test02() {Myprint myPrint;myPrint("test");myPrint("test");cout << "次数有：" << myPrint.count << endl;
}//3、- 函数对象可以作为参数传递
void doPrint(Myprint& a, string b) {a(b);
}
void test03() {Myprint my;doPrint(my, "hello");
}

5.2、谓词

概念：

• 返回bool类型的仿函数称为谓词
• 如果operator（）接受一个参数，那么叫一元谓词
• 如果operator（）接受二个参数，那么叫二元谓词

示例：

一元

//找大于5的数字
class findFive {
public:int operator()(int a) {if (a>5){return a;}}
};void test01() {vector<int> v;for (int i = 0; i < 10; i++){v.push_back(i);}vector<int>::iterator v2 =  find_if(v.begin(), v.end(), findFive());if (v2 ==v.end()){cout << "no" << endl;}else {cout << "yes" << endl;}
}

二元：

class MyCompare
{
public:bool operator()(int num1, int num2) {return num1 > num2;}
};void test01() {vector<int> v;v.push_back(10);v.push_back(20);v.push_back(30);v.push_back(40);sort(v.begin(), v.end(),MyCompare());for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {cout << *it << " ";}cout << endl;
}

5.3、内建函数对象

概念：

• STL内建了一些函数对象

分类：

• 算数仿函数
• 关系仿函数
• 逻辑仿函数

用法：

• 这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同
• 使用内建函数对象，需要引入头文件
  • #include

5.1.1、算术仿函数

功能描述：

• 实现四则运算
• 其中negate是一元运算，其他都是二元运算

#include<iostream>
#include<functional>
using namespace std;
//内建函数对象 算术仿函数//negate 一元仿函数 取反仿函数
void test01() {negate<int> n;cout << n(50) << endl;
}//plus 二元仿函数 加法
void test02() {plus<int> p;cout << p(10, 20) << endl;
}

5.1.2、关系仿函数

功能描述：

• 实现关系对比

示例：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<functional>
using namespace std;void test01() {vector<int> v;v.push_back(10);v.push_back(30);v.push_back(20);v.push_back(50);for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {cout << *it << " ";}cout << endl;//greater<int>() 内建函数sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {cout << *it << " ";}cout << endl;
}

5.1.3、逻辑仿函数

功能：

• 实现逻辑运算

示例：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<functional>
using namespace std;
//逻辑非 logical_notvoid test01() {vector<bool> v;v.push_back(true);v.push_back(false);v.push_back(true);v.push_back(false);for (vector<bool>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {cout << *it << " ";}cout << endl;//取反 搬到v2中vector<bool> v2;//提前开辟空间v2.resize(v.size());transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), logical_not<bool>());for (vector<bool>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++) {cout << *it << " ";}cout << endl;
}

6、常用算法

概述：

• 头文件主要由
  • - 范围涉及 比较、交换、查找、遍历操作、复制、修改等等
  • - 定义了一些模版类，用以声明函数对象
  • - 只包括序列上面进行简单数学运算的模板函数

6.1、常用遍历算法

6.1.1、for_each

功能：遍历容器

//提供一个仿函数
class print02 {
public:void operator()(int val) {cout << val << " ";}
};for_each(v2.begin(), v2.end(), print02());

6.1.2、transform

功能：搬运容器到另一个容器

//提供仿函数，可以修改值
class Transform {
public:int operator()(int v) {return v +1000;}
};vector<int> v2;v2.resize(v.size());transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), Transform());

6.2、常用的查找算法

6.2.1、find

功能描述：查找指定元素，找到返回指定元素的迭代器，找不到返回迭代器end()

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm> 
using namespace std;//find//内置数据类型
void test01() {vector<int> v1;for (int i = 0; i < 10; i++){v1.push_back(i);}//for (int i : v1) {//	cout << i << endl;//}vector<int>::iterator it = 	find(v1.begin(), v1.end(), 5);if (it==v1.end()){cout << "没有找到" << endl;	}else {cout << "找到了" << endl;}
}//自定义数据类型
class Person {
public:Person(string name, int age) {this->m_Name = name;this->m_Age = age;}bool operator==(const Person &p1) {if (p1.m_Name==this->m_Name&&p1.m_Age==this->m_Age){return true;}else {return false;}}string m_Name;int m_Age;
};
void test02() {vector<Person> v1;Person p1("aa", 10);Person p2("bb", 20);Person p3("cc", 30);Person p4("dd", 40);Person p5("dd", 40);v1.push_back(p1);v1.push_back(p2);v1.push_back(p3);v1.push_back(p4);vector<Person>::iterator it = find(v1.begin(), v1.end(), p5);if (it == v1.end()){cout << "未找到" << endl;}else {cout << "找到了" << endl;}
}

6.2.2、find_if

功能描述：

按照条件查询元素，并返回第一个满足条件的位置的迭代器

6.2.3、adjacent_find

功能描述：

• 查找相邻重复元素
• 返回第一个满足条件的迭代器

#include<vector>
#include<algorithm>
#include<iostream>
using namespace std;void test01() {vector<int> v;v.push_back(0);v.push_back(0);v.push_back(1);v.push_back(1);v.push_back(2);v.push_back(0);v.push_back(3);v.push_back(3);vector<int> ::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());if (it==v.end()){cout << "没找到" << endl;}else {cout << "找到了" << *it << endl;}}

6.2.4、binary_search

功能描述：

• 查找指定元素是否存在
• 必须有序
• 存在返回true 不存在 false

#include<vector>
#include<algorithm>
#include<iostream>
using namespace std;void test01() {vector<int> v;for (int i = 0; i < 10; i++){v.push_back(i);}if (binary_search(v.begin(), v.end(), 10)){cout << "找到了" << endl;}else{cout << "没有" << endl;}
}

6.2.5、count

功能描述：

• 统计元素个数
• 返回int的数据

void test01() {vector<int> v;v.push_back(10);v.push_back(10);v.push_back(30);v.push_back(10);v.push_back(50);int num = count(v.begin(), v.end(), 10);cout << num << endl;
}class Person {
public:Person(string name,int age) {this->m_Name = name;this->m_Age = age;}//必须重载==号才能对比自定义数据类型bool operator==(const Person& a) {if (this->m_Name == a.m_Name &&this->m_Age ==a.m_Age){return true;}else {return false;}}string m_Name;int m_Age;
};void test02() {vector<Person> v2;Person p1("aa", 10);Person p2("aa", 10);Person p3("ba", 20);Person p4("ca", 30);Person p5("aa", 10);v2.push_back(p1);v2.push_back(p2);v2.push_back(p3);v2.push_back(p4);int num = count(v2.begin(), v2.end(), p5);cout << num << endl;
}

6.2.6、count_if

功能描述：

• 按照条件统计元素个数

6.3、排序算法

6.3.1、sort

功能描述：

• 对容器内元素进行排序
• 默认升序
• 降序需要加greater<>()

sort(v.begin(),v.end(),greater<int>())

6.3.2、random_shuffle

功能描述：

• 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序

random_shuffle(v.begin(),v.end())//可以模拟真实的随机 加一个随机数种子
#include<ctime>
strand((unsigned)time(NULL));

6.3.4、merge

功能描述：

• 容器元素合并，并存储到另一个容器
• 俩个容器都必须有序

//目标容器
vector<int> vTarget;
vTarget,resize(v1.size()+v2.size())
merge(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end(),vTarget.begin());

6.3.5、reverse

功能描述：

• 反转指定范围的元素

reverse(v.begin(),v.end());

6.4、拷贝和替换算法

6.4.1、copy

功能描述：

• 容器内指定范围的元素拷贝到另一个容器中

//新容器
vector<int> v2;
v2.resize(v1.size());
copy(v1.begin(),v1.end(),v2.begin());

6.4.2、replace

功能描述：

• 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素

replace(v.begin(),v.end(),oldValue,newValue);

6.4.3、replace_if

功能描述：

• 将容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素

//_pred规则 
class Greater30{
public:bool operator()(int val){return val>=30;}
}
//_pred 指的就是你自定义的规则
replace(v.begin(),v.end(),_pred,newValue);

6.4.4、swap

功能描述：

• 互换俩个容器的元素
• 两个容器必须同等类型

//swap(container c1,container c2);
vector<int> v1;
vector<int> v2;swap(v1,v2);

6.5、常用算数生成算法

头文件：

#include <numeric>

6.5.1、accumulate

功能描述：

• 计算区间内 容器元素累计总和

//accumulate(iterator beg,iterator end,value);
//value 起始的累加值accumulate(v.begin(),v.end(),0);

6.5.2、fill

功能描述：

• 向容器中添加元素

//fill(iterator beg,iterator end,value);
//value 起始的累加值fill(v.begin(),v.end(),100);

6.6、常用集合算法

注意事项：使用方法前，必须保证容器是有序的

6.6.1、set_intersection

功能描述：

• 求两个容器的交集

vector<int> vTarget;
vTarget,resize(v1.size()+v2.size());set_intersection(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end(),vTarget.begin());

6.6.2、set_union

功能描述：

• 求两个容器的并集

vector<int> vTarget;
vTarget,resize(v1.size()+v2.size());set_union(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end(),vTarget.begin());

6.6.3、set_difference

功能描述：

• 求两个容器的差集

vector<int> vTarget;
vTarget,resize(两个容器中较大的容器的大小);set_difference(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end(),vTarget.begin());