STL、Vector和Set的讲解和例题分析

STL       

STL（Standard Template Library，标准模板库）是C++标准库的一部分，它提供了一系列通用的编程组件，包括容器、迭代器、算法和函数对象等。STL是C++中实现泛型编程的核心，它允许程序员使用模板编写与数据类型无关的代码。

STL的特点：

1.泛型编程：STL基于模板，支持泛型编程，允许编写与数据类型无关的代码。

2.容器：STL提供了多种容器，如vector、list、map、set等，用于存储和管理数据。

3.迭代器：STL使用迭代器作为访问容器元素的通用方法，它提供了一种统一的方式来遍历和操作容器。

4.算法：STL包含了一系列算法，如排序、搜索、复制等，这些算法可以应用于不同的容器和数据类型。

5.函数对象：STL中的函数对象（也称为仿函数）是重载了函数调用运算符的类，它们可以像函数一样被调用。

常见用法：

1.容器：使用STL容器来存储和管理数据集合，如vector、list、map、set等。

2.迭代器：使用迭代器来遍历容器中的元素，如使用vector::iterator、list::iterator等。

3.算法：使用STL算法来处理容器中的数据，如sort、find、copy等。

4.函数对象：使用函数对象来实现自定义的算法逻辑，如greater<int>()、less<int>()等。

经典C++例题：

题目：使用STL容器和算法对一组整数进行排序和去重。

示例代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>int main() {std::vector<int> vec = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5};// 对vector中的元素进行排序std::sort(vec.begin(), vec.end());// 使用unique算法去除重复元素auto last = std::unique(vec.begin(), vec.end());// 删除重复元素后的尾部vec.erase(last, vec.end());// 使用迭代器遍历排序后的vectorfor (std::vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

例题分析：

1.排序：使用std::sort算法对vector中的元素进行排序。sort函数接受两个迭代器参数，分别指向要排序的范围的开始和结束。

2.去重：使用std::unique算法去除vector中的重复元素。unique函数将重复的元素移动到vector的末尾，并返回一个指向新的无重复元素范围末尾的迭代器。

3.删除重复元素：使用vector的erase成员函数删除unique算法处理后vector末尾的重复元素。

4.使用迭代器遍历：创建一个std::vector<int>::iterator类型的迭代器it，并将其初始化为指向vector的开始位置。在for循环中，使用迭代器it来访问vector中的每个元素。

5.输出结果：在for循环中，使用*it来解引用迭代器，获取当前指向的元素，并将其打印出来。

        这个例题展示了如何在C++中使用STL容器和算法来对一组整数进行排序和去重，并使用迭代器来遍历排序后的vector。通过这个例子，可以更好地理解STL在处理数据集合和算法操作中的应用，以及如何使用STL来高效地解决问题。STL提供了一套丰富的组件，使得数据结构和算法的实现变得简单和直观。

Vector

vector是C++标准模板库（STL）中的一个动态数组容器，它能够存储任意类型的元素，并且能够根据需要自动调整其大小。vector提供了快速的随机访问能力，可以通过索引直接访问元素，同时也支持在尾部添加和删除元素的高效操作。

vector的特点：

1.动态数组：vector类似于动态数组，可以在运行时增加或减少其大小。

2.快速访问：vector提供了与数组相同的快速随机访问能力，可以通过索引直接访问元素。

3.尾部操作高效：在vector的尾部添加和删除元素是非常高效的，因为这些操作不需要移动现有元素。

4.中间和头部操作低效：在vector的中间或头部进行插入和删除操作通常需要移动大量的元素，因此效率较低。

5.自动内存管理：vector在超出作用域时会自动释放其占用的内存。

常见用法：

1.存储动态集合：当需要存储一个大小可变的集合时，可以使用vector。

2.快速随机访问：当需要快速访问集合中的元素时，可以使用vector。

3.尾部操作：当需要频繁在集合的尾部添加或删除元素时，可以使用vector。

4.排序和搜索：当需要对集合进行排序或搜索时，可以使用vector，并结合STL算法如sort和binary_search。

经典C++例题：

题目：使用vector存储一系列整数，并使用STL算法对其进行排序和去重。

示例代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iterator>int main() {std::vector<int> vec = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5};// 对vector中的元素进行排序std::sort(vec.begin(), vec.end());// 使用unique算法去除重复元素auto last = std::unique(vec.begin(), vec.end());// 删除重复元素后的尾部vec.erase(last, vec.end());// 使用迭代器遍历排序后的vectorfor (std::vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

例题分析：

1.排序：使用std::sort算法对vector中的元素进行排序。sort函数接受两个迭代器参数，分别指向要排序的范围的开始和结束。

2.去重：使用std::unique算法去除vector中的重复元素。unique函数将重复的元素移动到vector的末尾，并返回一个指向新的无重复元素范围末尾的迭代器。

3.删除重复元素：使用vector的erase成员函数删除unique算法处理后vector末尾的重复元素。

4.输出结果：使用范围for循环遍历并输出排序和去重后的vector中的元素。

这个例题展示了如何在C++中使用vector和STL算法来对一组整数进行排序和去重。通过这个例子，可以更好地理解vector在处理动态数组和算法操作中的应用，以及如何使用vector和STL算法来高效地解决问题。vector提供了一种灵活且高效的方式来存储和操作动态集合。

set是C++标准模板库（STL）中的一个容器，它存储的元素是唯一的，并且是有序的。set内部通常使用红黑树实现，因此它提供了对数时间复杂度的插入、删除和查找操作。由于set中的元素是唯一的，所以它不支持直接通过索引访问元素，因为没有索引的概念。

Set

set的特点：

1.唯一性：set中的元素是唯一的，不允许重复的元素存在。

2.有序性：set中的元素是有序的，可以按照升序或降序排列。

3.自动排序：当插入元素时，set会自动将元素按照特定的顺序排列。

4.快速查找：由于元素是有序的，set提供了快速的查找操作。

5.不支持随机访问：由于set是基于红黑树实现的，它不支持通过索引快速访问元素。

常见用法：

1.存储唯一元素集合：当需要存储一组唯一的元素时，可以使用set。

2.排序集合：当需要一个有序的集合时，可以使用set。

3.快速查找：当需要快速查找集合中的元素时，可以使用set。

4.去重：当需要去除重复元素时，可以使用set。

经典C++例题：

题目：使用set存储一系列整数，并使用STL算法对其进行排序和去重。

示例代码：

#include <iostream>
#include <set>
#include <algorithm>
#include <iterator>int main() {std::set<int> myset = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5};// 使用迭代器遍历setfor (std::set<int>::iterator it = myset.begin(); it != myset.end(); ++it) {std::cout << *it << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}

例题分析：

1.创建set：使用std::set<int>创建一个整数类型的set，并初始化为包含一系列整数。

2.遍历set：使用范围for循环遍历set中的所有元素。由于set是有序的，元素将按照升序排列。

3.输出结果：在循环中，使用*it来解引用迭代器，获取当前指向的元素，并将其打印出来。

这个例题展示了如何在C++中使用set来存储和管理唯一元素集合，并使用迭代器来遍历set中的元素。通过这个例子，可以更好地理解set在处理唯一元素集合和有序集合中的应用，以及如何使用set来高效地解决问题。set提供了一种简单且高效的方式来存储和操作唯一元素集合。