bilibiliC++19-22_STL初识

女爷i 2022-10-30 02:27 115阅读 0赞

## 2 STL初识 ##

### 2.1 STL的诞生 ###

*  长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西
 *  C++的**面向对象**和**泛型编程**思想，目的就是**复用性的提升**
 *  大多情况下，数据结构和算法都未能有一套标准,导致被迫从事大量重复工作
 *  为了建立数据结构和算法的一套标准,诞生了**STL**

### 2.2 STL基本概念 ###

*  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了模板类或者模板函数

### 2.3 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者仿函数或迭代器接口的东西。
6.  空间配置器：负责空间的配置与管理。

### 2.4 STL中容器、算法、迭代器 ###

**容器：** 置物之所也

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:

**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。  
 **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：** 问题之解法也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms)

算法分为:**质变算法**和**非质变算法**。

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

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：** 容器和算法之间粘合剂

提供一种方法，使之能够依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式。

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：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>种类</th> 
   <th>功能</th> 
   <th>支持运算</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>输入迭代器</td> 
   <td>对数据的只读访问</td> 
   <td>只读，支持++、==、！=</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>输出迭代器</td> 
   <td>对数据的只写访问</td> 
   <td>只写，支持++</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>前向迭代器</td> 
   <td>读写操作，并能向前推进迭代器</td> 
   <td>读写，支持++、==、！=</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>双向迭代器</td> 
   <td>读写操作，并能向前和向后操作</td> 
   <td>读写，支持++、–，</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>随机访问迭代器</td> 
   <td>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</td> 
   <td>读写，支持++、–、[n]、-n、&lt;、&lt;=、&gt;、&gt;=</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

常用的容器中迭代器种类为**双向迭代器**，和**随机访问迭代器**

### 2.5 容器算法迭代器初识 ###

了解STL中容器、算法、迭代器概念之后，我们利用代码感受STL的魅力

STL中最常用的容器为Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器

#### 2.5.1 vector存放内置数据类型 ####

容器： `vector`

算法： `for_each`

迭代器： `vector<int>::iterator`

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    #include<vector>
    #include<algorithm>//标准算法头文件
    //vector容器存放内置的数据类型
    void myPrint(int val)
    { 
    	cout << val << endl;
    }
    
    void test01()
    { 
    	//创建一个int类型的数组v
    	vector<int> v;
    
    	//尾插法插入数据
    	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
    	//起始迭代器 指向容器中第一个元素
    	vector<int>::iterator itBegin = v.begin();
    	//结束迭代器 指向容器中最后一个元素都下一个位置
    	vector<int>::iterator itEnd = v.end();
    
    	//第一种遍历方式
    	while (itBegin != itEnd)
    	{ 
    		cout << *itBegin << endl;
    		itBegin++;
    	}
    	//第二种遍历方式
    	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    	{ 
    		cout << *it << endl;
    	}
    	//第三种遍历方式：利用STL中的遍历算法
    	//头文件：#include<algorithm>
    	//起始迭代器，结束迭代器，调用的函数
    	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
    }
    int main()
    { 
    	test01();
    	system("pause");
    	return 0;
    }

#### 2.5.2 Vector存放自定义数据类型 ####

学习目标：vector中存放自定义数据类型，并打印输出

**示例：**

#include <vector>
    #include <string>
    
    //自定义数据类型
    class Person { 
    public:
    	Person(string name, int age) { 
    		mName = name;
    		mAge = age;
    	}
    public:
    	string mName;
    	int mAge;
    };
    //存放对象
    void test01() { 
    
    	vector<Person> v;
    
    	//创建数据
    	Person p1("aaa", 10);
    	Person p2("bbb", 20);
    	Person p3("ccc", 30);
    	Person p4("ddd", 40);
    	Person p5("eee", 50);
    
    	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 << "Name:" << (*it).mName << " Age:" << (*it).mAge << endl;
    
    	}
    }
    
    
    //放对象指针
    void test02() { 
    
    	vector<Person*> v;
    
    	//创建数据
    	Person p1("aaa", 10);
    	Person p2("bbb", 20);
    	Person p3("ccc", 30);
    	Person p4("ddd", 40);
    	Person p5("eee", 50);
    
    	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++) { 
    		Person * p = (*it);
    		cout << "Name:" << p->mName << " Age:" << (*it)->mAge << endl;
    	}
    }
    
    
    int main() { 
    
    	test01();
        
    	test02();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }

#### 2.5.3 Vector容器嵌套容器 ####

学习目标：容器中嵌套容器，我们将所有数据进行遍历输出

**示例：**

#include<iostream>
    using namespace std;
    #include <vector>
    
    //容器嵌套容器
    void test01() { 
    
    	vector< vector<int> >  v;
    
    	vector<int> v1;
    	vector<int> v2;
    	vector<int> v3;
    	vector<int> v4;
    
    	for (int i = 0; i < 4; i++) { 
    		v1.push_back(i + 1);
    		v2.push_back(i + 2);
    		v3.push_back(i + 3);
    		v4.push_back(i + 4);
    	}
    
    	//将容器元素插入到vector v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++) { 
    
    		for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++) { 
    			cout << *vit << " ";
    		}
    		cout << endl;
    	}
    
    }
    
    int main() { 
    
    	test01();
    
    	system("pause");
    
    	return 0;
    }