00-3.C++ STL 基础

  1. 模板
  2. STL 初识
  3. STL - 常用容器
  4. STL - 函数对象
  5. STL - 常用算法

模板

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性

模板的特点：

  • 模板不可以直接使用，它只是一个框架
  • 模板的通用并不是万能的

模板分类：

  • C++另一种编程思想称为 ==泛型编程== ，主要利用的技术就是模板

  • C++提供两种模板机制:函数模板和类模板

函数模板

函数模板作用：

建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法

模板书写：

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template<typename T>
函数声明或定义

解释：

  • template — 声明创建模板
  • typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替
  • T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 函数模板声明
template<typename T>
void sortFn01(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

int main_1_1_1()
{
	// 定义整形数据交换
	int a = 10;
	int b = 20;
	// 利用模板实现交换
	// 自动类型检测
	// sortFn(a, b);
	// 显示指定类型
	sortFn01<int>(a, b);
	// 输出
	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;

	// 定义字符型数据交换
	char c = 'a';
	char d = 'b';
	// 自动类型检测
	// sortFn(c, d);
	// 显示指定类型
	sortFn01<char>(c, d);
	// 输出
	cout << "c = " << c << endl;
	cout << "d = " << d << endl;


	return 0;
}

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总结：

  • 函数模板利用关键字 template
  • 使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
  • 模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

注意事项

注意事项：

  • 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型 T ,才可以使用

  • 模板必须要确定出 T 的数据类型，才可以使用

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义函数模板
template<typename T>
void sortFn02(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

// 1. 测试
void test01_1_2()
{
	// 1. 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'a';
	// 自动转换
	sortFn02(a, b);  // 可以推导出一致的T
	// sortFn02(a, c);	      // T 类型不同，报错 
}

// 2. 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template <typename T>
void fnc()
{
	cout << "fnc 调用" << endl;
}

int main()
{
	 test01_1_2();

	// 直接调用模板函数
	// fnc();  // 报错，不可以独立使用，必须确定 T 的类型
	fnc<int>(); // 利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板

	return 0;
}

总结：

  • 使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型

案例

案例描述：

  • 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
  • 排序规则从大到小，排序算法为选择排序
  • 分别利用char数组和int数组进行测试
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对 不同数据类型数组 进行排序
// 排序规则从大到小，排序算法为选择排序
// 分别利用 char 数组和 int 数组进行测试

// 定义交换函数模板
template<typename T>
void swapTmplate(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

// 定义排序模板
template<typename T>
void sortTemplate(T arr[], int len)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < len; i++)
	{
		int max = i;
		int j = 0;
		for (j = i + 1; j < len; j++)
		{
			// 判断数组内大小
			// 降序排列
			if (arr[max] < arr[j])
			{
				max = j;
			}
		}
		// 如果最大数的下标不是i，交换两者
		if (max != i)
		{
			// 交换函数模板
			swapTmplate(arr[max], arr[i]);
		}
	}
}

// 定义输出模板
template<typename T>
void printTemplate(T arr[], int len)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < len; i++)
	{
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	// 1. 测试 int 类型数据交换
	int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6, 0 };
	// 2. 获取数组长度
	int lenInt = sizeof(intArr) / sizeof(int);
	// 调用函数模板
	sortTemplate(intArr, lenInt);
	printTemplate(intArr, lenInt);

	// 2. 测试 char 类型数据交换
	char charArr[] = "bdcfeagh";
	// 2. 获取数组长度
	int lenChar = sizeof(charArr) / sizeof(char);
	// 调用函数模板
	sortTemplate(charArr, lenChar);
	printTemplate(charArr, lenChar);

	return 0;
}

模板大幅度提高了代码的复用性

区别

普通函数与函数模板区别：

  • 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
  • 函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
  • 如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{
	return a + b;
}

//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)
{
	return a + b;
}

//使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
void test01_1_4()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';

	cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型  'c' 对应 ASCII码 99

	//myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换

	myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
}

int main() {

	test01_1_4();

	return 0;
}

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总结：

建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型 T

调用规则

调用规则如下：

  1. 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
  2. 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
  3. 函数模板也可以发生重载
  4. 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义函数模板
template<typename T>
void printFn(T a)
{
	cout << "调用的是函数模板" << endl;
}
// 普通函数
void printFn(int a)
{
	cout << "调用的是函数" << endl;
}
// 定义函数模板
template<typename T>
void printFn(T a, T b)
{
	cout << "调用重载的模板" << endl;
}


int main()
{
	// 1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
	// 注意 如果告诉编译器  普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到
	int a = 10;
	printFn(a); // 调用普通函数

	// 2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
	printFn<>(a); // 调用函数模板

	//3、函数模板也可以发生重载
	int b = 20;
	printFn(a, b); // 调用重载的函数模板

	//4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
	char c1 = 'a';
	printFn(c1); // 调用函数模板

	return 0;
}

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总结：

既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性

局限性

局限性：

  • 模板的通用性并不是万能的
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template<class T>
void f(T a, T b)
{ 
   	a = b;
   }

在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的 a 和 b 是一个数组，就无法实现了

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template<class T>
void f(T a, T b)
{ 
   	if(a > b) { ... }
   }

在上述代码中，如果T的数据类型传入的是对象或类这样的自定义数据类型，也无法正常运行

因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 1. 如果参数的类型为数组则无法进行赋值操作
//template<typename T>
//void f(T a, T b)
//{
//	a = b;
//}

class Person01
{
public:
	Person01(string name, int age)
	{
		this->Name = name;
		this->Age = age;
	}

	string Name;
	int Age;
};

// 普通函数模板
template<typename T>
bool compareTemplate(T& a, T& b)
{
	if (a == b)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

// 具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型
// 具体化优先于常规模板
template<> bool compareTemplate(Person01& p1, Person01& p2)
{
	if (p1.Name == p2.Name)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}


int main()
{
	// 创建类
	Person01 p1 = Person01("Tom", 12);
	Person01 p2 = Person01("Tom", 15);

	// 自定义数据类型，不会调用普通的函数模板
	// 可以创建具体化的 Person01 数据类型的模板，用于特殊处理这个类型
	bool result = compareTemplate(p1, p2);

	if (result)
	{
		cout << "p1 == p2 " << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1 != p2 " << endl;
	}

	return 0;
}

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总结：

  • 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
  • 学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

类模板

类模板作用：

  • 建立一个通用类，类中的成员 数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法

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template<class T>
类

解释：

  • template — 声明创建模板
  • class— 表面其后面的符号是一种数据类型
  • T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义类模板
template<class NameType, class AgeType>
class useClassTemplate
{
public:
	useClassTemplate(NameType name, AgeType age)
	{
		this->Name = name;
		this->Age = age;
	}

	void printFn()
	{
		cout << "name: " << this->Name << endl;
		cout << "age: " << this->Age << endl;
	}

	NameType Name;
	AgeType Age;
};

int main()
{
	// 使用时必须定义类型
	// 指定NameType 为 string 类型，AgeType 为 int 类型
	useClassTemplate<string, int> p1("Tom", 23);
	p1.printFn();
    
	return 0;
}

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总结：

类模板和函数模板语法相似，在声明模板template后面加类，此类称为类模板

区别

类模板与函数模板区别主要有两点：

  1. 类模板没有自动类型推导的使用方式
  2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义类模板
template<class NameType, class AgeType = int>
class Person02
{
public:
	Person02(NameType name, AgeType age)
	{
		this->Name = name;
		this->Age = age;
	}

	void printFn()
	{
		cout << "name: " << this->Name << endl;
		cout << "age: " << this->Age << endl;
	}

	NameType Name;
	AgeType Age;
};

// 1. 测试
// 1、类模板没有自动类型推导的使用方式
void test01_2_2_1()
{
	// Person02 p("Tom", 123) // 错误、类模板使用时候，不可以用自动类型推导
	// 必须使用显示指定类型的方式，使用类模板
	Person02<string, int> p("Tom", 123);
	p.printFn();
}
// 2. 测试
// 2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test01_2_2_2()
{
	Person02<string> p("Jerry", 123);
	p.printFn();
}
int main()
{
	test01_2_2_1();
	test01_2_2_2();

	return 0;
}

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总结：

  • 类模板使用只能用显示指定类型方式
  • 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：

  • 普通类中的成员函数一开始就可以创建
  • 类模板中的成员函数在调用时才创建
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 创建类
class timeClass01
{
public:
	void showInfo01()
	{
		cout << "Normal Class01 show!" << endl;
	}
};
class timeClass02
{
public:
	void showInfo02()
	{
		cout << "Normal Class02 show!" << endl;
	}
};

// 创建类模板
template<class T>
class timeTmplate
{
public:
	T obj;
	void fn01()
	{
		obj.showInfo01();
	}
	void fn02()
	{
		obj.showInfo02();
	}
};

int main()
{
	timeTmplate<timeClass01> p1;
	p1.fn01();
	// p1.fn02(); // 编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数

	return 0;
}

总结：

类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建

做函数参数

类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式：

  1. 指定传入的类型 — 直接显示对象的数据类型
  2. 参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递
  3. 整个类模板化 — 将这个对象类型 模板化进行传递
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义类模板
template<class NameType, class AgeType>
class Person03
{
public:
	Person03(NameType name, AgeType age)
	{
		this->Name = name;
		this->Age = age;
	}

	void printFn()
	{
		cout << "name: " << this->Name << endl;
		cout << "age: " << this->Age << endl;
	}

	NameType Name;
	AgeType Age;
};

// 1. 指定传入的类型
void printPerson01(Person03<string, int>& p)
{
	p.printFn();
}

// 2. 参数模板化
template<class T1, class T2>
void printPerson02(Person03<T1, T2>& p)
{
	p.printFn();
	cout << "T1 的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;
	cout << "T1 的类型为：" << typeid(T2).name() << endl;
}

// 3. 整体类模板话
template<class T>
void printPerson03(T& p)
{
	p.printFn();
	cout << "T 的类型为：" << typeid(T).name() << endl;
}

int main()
{
	Person03<string, int> p01("Tom", 20);
	// printPerson01(p01);
	// printPerson02(p01);
	printPerson03(p01);


	return 0;
}

总结：

  • 通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参
  • 使用比较广泛是第一种：指定传入的类型

继承

当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：

  • 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
  • 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
  • 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义父类模板
template<class T>
class Fa
{
	T f;
};

// 定义子类模板
// class Son:public Base  // 错误，c++ 编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承
// 类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>
class Son : public Fa<T2> // 必须指定一个类型
{
public:
	Son()
	{
		cout << typeid(T1).name() << endl;
		cout << typeid(T2).name() << endl;
	}
};

int main01_2_5()
{
	Son<int ,char> s;

	return 0;
}

总结：

如果父类是类模板，子类需要指定出父类中 T 的数据类型

类外实现成员函数

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

// 类模板中成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class OutTemplate
{
public:
	// 定义构造函数
	OutTemplate(T1 person, T2 num);
	// 定义成员函数
	void showTemp();

	T1 Person;
	T2 Number;
};
// 构造函数-类外实现
// 直接写，报错
// 1. 无法知晓类模板的数据类型
// 2. 编译器无法识别 T1, T2 数据类型
// OutTemplate::OutTemplate(T1 person, T2 num);
// 正确写法：
template<class T1, class T2>
OutTemplate<T1, T2>::OutTemplate(T1 person, T2 num)
{
	this->Person = person;
	this->Number = num;
}

// 成员函数-类外实现
// 同上
template<class T1, class T2>
void OutTemplate<T1, T2>::showTemp()
{
	cout << "Person：" << this->Person << endl;
	cout << "Number：" << this->Number << endl;
}

int main01_2_6()
{
	// 实例化类
	OutTemplate<string, int> otl("Tom", 123);
	otl.showTemp();

	return 0;
}

总结：

类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

份文件编写

问题：

  • 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决：

  • 解决方式1：直接包含.cpp源文件
  • 解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

01-3-1.ArrayFn.hpp 代码：

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#pragma once
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

template<class T1, class T2>
class splitTemplate {
public:
	splitTemplate(T1 name, T2 age);
	void showPerson();
public:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
splitTemplate<T1, T2>::splitTemplate(T1 name, T2 age) {
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void splitTemplate<T1, T2>::showPerson() {
	cout << "姓名: " << this->m_Name << endl;
	cout << "年龄:" << this->m_Age << endl;
}

main.cpp 代码：

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "split.hpp"

// 解决方式1：直接包含.cpp源文件
// 解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

int main01_2_7()
{
	splitTemplate<string, int> sptemp("Tim", 123);
	sptemp.showPerson();

	return 0;
}

友元

全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可

全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;
// 全局函数配合友元  类外实现 - 先做函数模板声明，下方在做函数模板定义，在做友元
template<class T1, class T2> class friendTemplate;
// 如果声明了函数模板，可以将实现写到后面，否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
// template<class T1, class T2> void printFriendTemplate(friendTemplate<T1, T2>& p);


// 定义全局函数
template<class T1, class T2>
void printFriendTemplate(friendTemplate<T1, T2>& p)
{
	cout << "Person：" << p.Person << endl;
	cout << "Number：" << p.Number << endl;
}

// 创建类模板
template<class T1, class T2>
class friendTemplate
{
	// 实现友元
	// friend void printFriendTemplate<T1, T2>(friendTemplate<T1, T2>& p);
	friend void printFriendTemplate<>(friendTemplate<T1, T2>& p);
public:
	// 构造函数
	friendTemplate(T1 person, T2 num);

	T1 Person;
	T2 Number;
};
// 构造函数类外实现
template<class T1, class T2>
friendTemplate<T1, T2>::friendTemplate(T1 person, T2 num)
{
	this->Person = person;
	this->Number = num;
}


int main01_2_8()
{
	// 创建类
	friendTemplate<string, int> fTemp("Jerry", 123123);
	printFriendTemplate(fTemp);

	return 0;
}

案例

案例描述: 实现一个通用的数组类，要求如下：

  • 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
  • 将数组中的数据存储到堆区
  • 构造函数中可以传入数组的容量
  • 提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
  • 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
  • 可以通过下标的方式访问数组中的元素
  • 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

ArrayFn.hpp 代码：

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#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义类模板
template<class T>
class arrFn
{
public:
	// 定义构造函数
	arrFn(int capacity);

	// 拷贝构造函数
	arrFn(const arrFn& arr);
	
	// operator 重载 = ；防止浅拷贝
	arrFn& operator=(const arrFn& arr)
	{
		cout << "重载区" << endl;
		// 先判断原堆区是否有数据
		// 有释放
		if (this->Address != NULL)
		{
			delete[] this->Address;
			this->Address = NULL;
			this->Capacity = 0;
			this->Size = 0;
		}
		// 无则重新开辟
		this->Capacity = arr.Capacity;
		this->Size = arr.Size;
		this->Address = new T[arr.Capacity];

		// 将 arr 中的数据进行拷贝
		int i = 0;
		for (i = 0; i < this->Size; i++)
		{
			this->Address[i] = arr.Address[i];
		}
		return *this;
	}
	// operator 重载 []；
	T& operator[](int index)
	{
		return this->Address[index];
	}

	// 尾插法
	void push(const T& value);
	// 尾删法
	void pop(const T& value);
	//获取数组容量
	int getCapacity();
	//获取数组大小
	int	getSize();

	// 析构函数释放
	~arrFn();

private:
	T* Address;		// 指针指向堆区开辟的真实数组
	int Capacity;	// 数组容量
	int Size;		// 数组大小
};

// 类外声明类模板的构造函数
template<class T>
arrFn<T>::arrFn(int capacity)
{
	cout << "构造函数" << endl;
	this->Capacity = capacity;
	this->Size = 0;
	this->Address = new T[this->Capacity];
}

// 类外声明类模板的拷贝构造函数
template<class T>
arrFn<T>::arrFn(const arrFn& arr)
{
	cout << "拷贝函数" << endl;
	this->Capacity = arr.Capacity;
	this->Size = arr.Size;
	// this->Address = arr.Address;
	// 进行深拷贝
	this->Address = new T[arr.Capacity];
	// 将 arr 中的数据进行拷贝
	int i = 0;
	for (i = 0; i < this->Size; i++)
	{
		this->Address[i] = arr.Address[i];
	}
}

// 类外声明类模板的成员函数
template<class T>
void arrFn<T>::push(const T& value)
{
	// 判断容器大小
	if (this->Capacity == this->Size)
	{
		return;
	}
	// 插入
	this->Address[this->Size] = value;
	this->Size++;
}

template<class T>
void arrFn<T>::pop(const T& value)
{
	// 判断容器大小
	if (this->Size == 0)
	{
		return;
	}
	// 删除
	this->Size--;
}

template<class T>
int arrFn<T>::getCapacity()
{
	return this->Capacity;
}

template<class T>
int arrFn<T>::getSize()
{
	return this->Size;
}

// 类外声明类模板的析构函数
template<class T>
arrFn<T>::~arrFn()
{
	cout << "析构函数" << endl;
	if (this->Address != NULL)
	{
		delete[] this->Address;
		this->Address = NULL;
		this->Capacity = 0;
		this->Size = 0;
	}
}

main.cpp 代码：

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#include "01-3-1.ArrayFn.hpp"

//测试自定义数据类型
class testClass {
public:
	testClass() {}
	testClass(string name, int age) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
public:
	string m_Name;
	int m_Age;
};
void printPersonArray(arrFn<testClass>& testArr)
{
	for (int i = 0; i < testArr.getSize(); i++) {
		cout << "姓名：" << testArr[i].m_Name << " 年龄： " << testArr[i].m_Age << endl;
	}

}

void printIntArray(arrFn<int>& arr) {
	for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) {
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main01_3_1()
{
	//arrFn<int> arr01(5);
	//arrFn<int> arr02(arr01);
	//arrFn<int> arr03(100);

	//arr03 = arr01;

	//创建数组
	arrFn<testClass> pArray(10);
	testClass p1("孙悟空", 30);
	testClass p2("韩信", 20);
	testClass p3("妲己", 18);
	testClass p4("王昭君", 15);
	testClass p5("赵云", 24);

	//插入数据
	pArray.push(p1);
	pArray.push(p2);
	pArray.push(p3);
	pArray.push(p4);
	pArray.push(p5);

	printPersonArray(pArray);

	cout << "pArray的大小：" << pArray.getSize() << endl;
	cout << "pArray的容量：" << pArray.getCapacity() << endl;

	return 0;
}

STL 初识

  • 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

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

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：各种常用的算法合集，如：sort、find、copy、for_each 等。
  3. 迭代器：扮演了容器和算法之间的胶合剂。
  4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。
  5. 适配器：一种用来修饰容器活着仿函数或迭代器接口的东西。
  6. 空间适配器：负责空间的配置和管理。

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：

    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为双向迭代器，和随机访问迭代器

容器算法迭代器初识

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

vector存放内置数据类型

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector<int>::iterator

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 1. 引入 vector 
#include <vector>
// 2. 引入 algorithm 使用 for_each
#include <algorithm>
using namespace std;

// 用于输出的函数
void printFn02(int val)
{
	cout << val << endl;
}

int main()
{
	// 1. 创建 vector 容器，并且通过模板参数指定容器中存放的数据的类型
	vector<int> v;
	// 2. 从尾部插入数据
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);

	// 每一个容器都有自己的迭代器，迭代器是用来遍历容器中的元素
	// v.begin() 返回迭代器，这个迭代器指向容器中第一个数据
	// v.end() 返回迭代器，这个迭代器指向容器元素的最后一个元素的下一个位置
	// vector<int>::iterator 拿到vector<int>这种容器的迭代器类型

	// 第一种遍历方式：通过 while 循环遍历
	// 首先定义返回迭代器
	vector<int>::iterator vBegin = v.begin();
	vector<int>::iterator vEnd = v.end();
	// 其次循环
	while (vBegin != vEnd)
	{
		// 获取到的数据为地址 需要解引用
		cout << *vBegin << endl;
		vBegin++;
	}

	cout << "-------------隔离行--------------" << endl;

	// 第二种遍历方式：通过 for 循环遍历
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << endl;
	}

	cout << "-------------隔离行--------------" << endl;

	// 第三种遍历方式：通过内置 for_each 语法遍历
	// 第一个参数为容器的起始位置
	// 第二个参数为容器的末尾位置
	// 第三个参数为输出函数
	for_each(v.begin(), v.end(), printFn02);
	
	return 0;

}

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vector存放自定义数据类型

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 1. 引入 vector 
#include <vector>
// 2. 引入 algorithm 使用 for_each
#include <algorithm>
using namespace std;

class vectorClass
{
public:
	vectorClass(string name, int age) {
		mName = name;
		mAge = age;
	}
public:
	string mName;
	int mAge;
};

int main()
{
	// 1. 创建容器
	vector<vectorClass> VC;
	// 2. 创建数据
	vectorClass VC1("aaa", 10);
	vectorClass VC2("bbb", 20);
	vectorClass VC3("ccc", 30);
	vectorClass VC4("ddd", 40);
	vectorClass VC5("eee", 50);

	// 3. 存放数据
	VC.push_back(VC1);
	VC.push_back(VC2);
	VC.push_back(VC3);
	VC.push_back(VC4);
	VC.push_back(VC5);

	// 遍历输出
	vector<vectorClass>::iterator it;
	for (it = VC.begin(); it != VC.end(); it++)
	{
		cout << "Name:" << (*it).mName << " Age:" << (*it).mAge << endl;
	}

	return 0;
}

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vector容器嵌套容器

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 1. 引入 vector 
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	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);

	vector<vector<int>>::iterator it;
	for (it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		vector<int>::iterator vit;
		for (vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++) {
			cout << *vit << " ";
		}
		cout << endl;
	}

	return 0;
}

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STL - 常用容器

  1. String 容器
  2. Vector 容器
  3. Deque 容器
  4. Stack 容器
  5. Queue 容器
  6. List 容器
  7. Set/Multiset 容器
  8. Map/Multiset 容器

String 容器

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 类内部封装了很多成员方法

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，不用担心复制越界和取值越界等，由类内部进行负责

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
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 引入 string 库
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
	// 1. 创建空字符串
	// string()
	string str1;
	cout << "str1：" << str1 << endl;

	// string(const char* s)
	const char* str2 = "hello string";
	string s2(str2);
	cout << "str2：" << s2 << endl;

	// 直接调用拷贝函数
	// string(const string& str);
	string s3(s2);
	cout << "str3：" << s3 << endl;

	// string(int n, char c)
	string s4(10, 'd');
	cout << "str4：" << s4 << endl;

	return 0;
}

image-20230223160328970

总结：

string 的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

string 赋值操作

给 string 字符串进行赋值

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); 字符赋值给当前的字符串
  • 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
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 引入 string 库
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
	// string& operator=(const char* s);
	string str1 = "hello";
	str1 = "String, C++";
	cout << "str1：" << str1 << endl;

	// string& operator=(const string &s);
	string str2;
	str2 = str1;
	cout << "str2：" << str2 << endl;

	// string& operator=(char c);
	string str3;
	// 只能输出第一个字符
	str3 = 'AB';
	cout << "str3：" << str3 << endl;

	// tring& assign(const char *s);
	string str4;
	str4.assign("hello, C++");
	cout << "str4：" << str4 << endl;

	// string& assign(const char *s, int n);
	string str5;
	str5.assign("hello, C++", 5);
	cout << "str5：" << str5 << endl;

	// string& assign(const string &s);
	string str6;
	str6.assign(str5);
	cout << "str6：" << str6 << endl;

	// string& assign(int n, char c);
	string str7;
	// 递增对有一个字符
	str7.assign(10, 'sw');
	cout << "str7：" << str7 << endl;

	return 0;
}

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总结：

​ string 的赋值方式很多，operator= 这种方式是比较实用的

string 字符串拼接

实现在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); 字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 引入 string 库
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
	// string& operator+=(const char* str);
	string str1 = "hello";
	str1 += " world";
	cout << "str1：" << str1 << endl;

	// string& operator+=(const char c);
	str1 += '!!';
	cout << "str2：" << str1 << endl;

	// string& operator+=(const string& str);
	string str2 = ", 123321";
	str1 += str2;
	cout << "str2：" << str1 << endl;

	// string& append(const char *s);
	string str3;
	str3.append("append char");
	cout << "str3：" << str3 << endl;

	// string& append(const char *s, int n);
	string str4;
	str4.append("hello, world", 5);
	cout << "str4：" << str4 << endl;

	// string& append(const string &s);
	string str5;
	str5.append(str4);
	cout << "str5：" << str5 << endl;

	// string& append(const string &s, int pos, int n);
	string str6;
	str6.append(str3, 0,6);
	cout << "str6：" << str6 << endl;

	return 0;
}

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总结：

字符串拼接的重载版本很多，初学阶段记住几种即可

string 查找和替换

查找：查找指定字符串是否存在

替换：在指定的位置替换字符串

函数原型：

  • int find(const string& str, int pos = 0) const; 查找str第一次出现位置,从pos开始查找
  • int find(const char* s, int pos = 0) const; 查找s第一次出现位置,从pos开始查找
  • int find(const char* s, int pos, int n) const; 从pos位置查找s的前n个字符第一次位置
  • int find(const char c, int pos = 0) const; 查找字符c第一次出现位置
  • int rfind(const string& str, int pos = npos) const; 查找str最后一次位置,从pos开始查找
  • int rfind(const char* s, int pos = npos) const; 查找s最后一次出现位置,从pos开始查找
  • int rfind(const char* s, int pos, int n) const; 从pos查找s的前n个字符最后一次位置
  • int rfind(const char c, int pos = 0) const; 查找字符c最后一次出现位置
  • string& replace(int pos, int n, const string& str); 替换从pos开始n个字符为字符串str
  • string& replace(int pos, int n,const char* s); 替换从pos开始的n个字符为字符串s
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 引入 string 库
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
	// int find(const string& str, int pos = 0) const;
	string str1 = "abcdefghijklmn";
	int pos = str1.find("f");
	// 判断是否存在
	if (pos == -1)
	{
		cout << "未找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "position：" << pos << endl;
	}

	// int rfind(const string& str, int pos = 0) const;
	// rfind = right find
	pos = str1.rfind("jk");
	cout << "position：" << pos << endl;

	// string& replace(int pos, int n, const string& str);
	str1.replace(1, 3, "1111");

	cout << "str1：" << str1 << endl;

	return 0;
}

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总结：

  • find查找是从左往后，rfind从右往左
  • find找到字符串后返回查找的第一个字符位置，找不到返回-1
  • replace在替换时，要指定从哪个位置起，多少个字符，替换成什么样的字符串

string 字符串比较

字符串之间的比较

比较方式：

  • 字符串比较是按字符的ASCII码进行对比

= 返回 0

> 返回 1

< 返回 -1

函数原型：

  • int compare(const string &s) const; //与字符串s比较
  • int compare(const char *s) const; //与字符串s比较
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 引入 string 库
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
	string str1 = "aello";
	string str2 = "hello";

	// int compare(const string &s) const;
	int result = str1.compare(str2);

	// 判断
	if (result == 0)
	{
		cout << "str1 == str2" << endl;
	}
	else if (result > 0)
	{
		cout << "str1 > str2" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "str1 < str2" << endl;
	}

	return 0;
}

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总结：

字符串对比主要是用于比较两个字符串是否相等，判断谁大谁小的意义并不是很大

string 字符存取

string中单个字符存取方式有两种

  • char& operator[](int n); 通过[]方式取字符
  • char& at(int n); 通过at方法获取字符
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 引入 string 库
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
	string str1 = "helol, wqeewq";

	int i = 0;
	for (i = 0; i < str1.size(); i++)
	{
		cout << str1[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	for (i = 0; i < str1.size(); i++)
	{
		cout << str1.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;

	// 修改
	str1[0] = 'A';
	str1.at(3) = 'B';

	cout << str1 << endl;

	return 0;
}

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总结：

string 字符串中单个字符存取有两种方式，利用 [ ] 或 at

string 插入和删除

对string字符串进行插入和删除字符操作

函数原型：

  • string& insert(int pos, const char* s); 插入字符串
  • string& insert(int pos, const string& str); 插入字符串
  • string& insert(int pos, int n, char c); 在指定位置插入n个字符c
  • string& erase(int pos, int n = npos); 删除从Pos开始的n个字符
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 引入 string 库
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
	// string& insert(int pos, const char* s);
	string str1 = "qweqweqwe";
	str1.insert(2, "123");
	cout << "str1：" << str1 << endl;

	// string& erase(int pos, int n = npos);
	str1.erase(2, 3);
	cout << "str1：" << str1 << endl;

	return 0;
}

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总结：

插入和删除的起始下标都是从0开始

string 子串

从字符串中获取想要的子串

函数原型：

  • string substr(int pos = 0, int n = npos) const; 返回由pos开始的n个字符组成的字符串
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 引入 string 库
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
	// string substr(int pos = 0, int n = npos) const;
	string str1 = "abcdefg";
	string subStr1 = str1.substr(1, 4);
	cout << "subStr1：" << subStr1 << endl;

	// 获取邮箱@前的数据
	string email = "heloWld@email.com";
	int pos = email.find("@");
	string username = email.substr(0, pos);
	cout << "Username：" << username << endl;

	return 0;
}

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总结：

灵活的运用求子串功能，可以在实际开发中获取有效的信息

Vector 容器

功能：

  • vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组（栈）

vector与普通数组区别：

  • 不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展：

  • 并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间

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  • vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

vector 构造函数

创建vector容器

函数原型：

  • vector<T> v; 采用模板实现类实现，默认构造函数
  • vector(v.begin(), v.end()); 将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
  • vector(n, elem); 构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • vector(const vector &vec); 拷贝构造函数。
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 1. 引入 vector 库
#include <vector>
using namespace std;

void printVector(vector<int>& v)
{
	// 1. 输出方式通过迭代器
	vector<int>::iterator it;
	for (it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	// vector<T> v;
	vector<int> v1;

	// 遍历传参
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	// 输出
	printVector(v1);

	// vector(v.begin(), v.end()); 拷贝
	vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v2);

	// vector(n, elem);
	vector<int> v3(10, 3);
	printVector(v3);

	// vector(const vector &vec);
	vector<int> v4(v3);
	printVector(v4);

	return 0;
}

image-20230228155601418

总结：

vector的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

vector 赋值操作

功能描述：

  • 给vector容器进行赋值

函数原型：

  • vector& operator=(const vector &vec); 重载等号操作符

  • assign(beg, end); 将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

  • assign(n, elem); 将n个elem拷贝赋值给本身。

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}

	vector<int>::iterator it;
	for (it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	// vector& operator=(const vector &vec);
	vector<int> v2;
	v2 = v1;
	for (it = v2.begin(); it != v2.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	// assign(beg, end);
	vector<int> v3;
	v3.assign(v1.begin(), v1.end());
	for (it = v3.begin(); it != v3.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	// assign(n, elem);
	vector<int> v4;
	v4.assign(10, 100);
	for (it = v4.begin(); it != v4.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

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总结：

vector 赋值方式比较简单，使用 operator=，或者 assign 都可以

vector 容量和大小

功能描述：

  • 对vector容器的容量和大小操作

函数原型：

  • empty(); 判断容器是否为空

  • capacity(); 容器的容量

  • size(); 返回容器中元素的个数

  • resize(int num); 重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

    ​ 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

  • resize(int num, elem); 重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

    ​ 如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}

	// empty();
	if (v1.empty())
	{
		cout << "v1 内容为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "v1 不为空" << endl;
		// capacity();
		cout << "v1 的容量：" << v1.capacity() << endl;
		// size()
		cout << "v1 的大小：" << v1.size() << endl;
	}

	// resize 重新指定大小 ，若指定的更大，默认用0填充新位置，可以利用重载版本替换默认填充
	v1.resize(15, 10);
	vector<int>::iterator it;
	for (it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	// resize 重新指定大小 ，若指定的更小，超出部分元素被删除
	v1.resize(5);
	for (it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

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总结：

  • 判断是否为空 — empty
  • 返回元素个数 — size
  • 返回容器容量 — capacity
  • 重新指定大小 — resize

vector 插入和删除

功能描述：

  • 对vector容器进行插入、删除操作

函数原型：

  • push_back(ele); 尾部插入元素ele
  • pop_back(); 删除最后一个元素
  • insert(const_iterator pos, ele); 迭代器指向位置pos插入元素ele
  • insert(const_iterator pos, int count,ele); 迭代器指向位置pos插入count个元素ele
  • erase(const_iterator pos); 删除迭代器指向的元素
  • erase(const_iterator start, const_iterator end); 删除迭代器从start到end之间的元素
  • clear(); 删除容器中所有元素
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		// push_back(ele);
		v1.push_back(i);
	}
	// pop_back();
	v1.pop_back();
	// 定义迭代器
	vector<int>::iterator it;
	// 循环 vector
	for (it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	// insert(const_iterator pos, ele);
	v1.insert(v1.begin(), 10);
	// 循环 vector
	for (it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	// insert(const_iterator pos, int count,ele);
	v1.insert(v1.begin(), 2, 1000);
	for (it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	// erase(const_iterator pos);
	v1.erase(v1.begin());
	for (it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	// erase(const_iterator start, const_iterator end);
	v1.erase(v1.begin(), v1.end());
	v1.clear();
	for (it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;


	return 0;
}

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总结：

  • 尾插 — push_back
  • 尾删 — pop_back
  • 插入 — insert (位置迭代器)
  • 删除 — erase （位置迭代器）
  • 清空 — clear

vector 互换容器

功能描述：

  • 实现两个容器内元素进行互换

函数原型：

  • swap(vec); 将vec与本身的元素互换
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		// push_back(ele);
		v1.push_back(i);
	}
	vector<int>v2;
	for (int i = 10; i > 0; i--)
	{
		v2.push_back(i);
	}

	// swap(vec);
	v1.swap(v2);

	// 定义迭代器
	vector<int>::iterator it;
	// 循环 vector
	for (it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
	// 循环 vector
	for (it = v2.begin(); it != v2.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

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总结：

swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存效果

vector 预留空间

功能描述：

  • 减少 vector 在动态扩展容量时的扩展次数

函数原型：

  • reserve(int len); 容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v1;
	
	// 预留空间
	v1.reserve(100000);

	int num = 0;
	int* p = NULL;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v1.push_back(i);
		if (p != &v1[0]) {
			p = &v1[0];
			num++;
		}
	}

	cout << "num:" << num << endl;

	return 0;
}

image-20230228164004650

总结：

如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间

Depue 容器

功能：

  • 双端数组（队列），可以对头端进行插入删除操作

deque与vector区别：

  • vector对于头部的插入删除效率低，数据量越大，效率越低
  • deque相对而言，对头部的插入删除速度回比vector快
  • vector访问元素时的速度会比deque快,这和两者内部实现有关

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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

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deque容器的迭代器也是支持随机访问的

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#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 1. 引入 deque 
#include <deque>
using namespace std;

// 函数用于输出 deque 中存的数据
void printDeque(const deque<int>& d)
{
	// 定义迭代器
	deque<int>::const_iterator it;
	// 循环遍历
	for (it = d.begin(); it != d.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

depue 构造函数

deque容器构造

函数原型：

  • deque<T> deqT; //默认构造形式
  • deque(beg, end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  • deque(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • deque(const deque &deq); //拷贝构造函数
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#include "03-3-3.dequePrint.h"

int main()
{
	// 方法一：deque<T>
	deque<int> d1;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	// 输出
	printDeque(d1);

	// 方法二：deque(beg, end);
	deque<int> d2(d1.begin(), d1.end());
	printDeque(d2);

	// 方法三：deque(n, elem);
	deque<int> d3(10, 20);
	printDeque(d3);

	// 方法四：deque(const deque &deq);
	deque<int> d4(d3);
	printDeque(d4);

	return 0;
}

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总结：

deque 容器和 vector 容器的构造方式几乎一致，灵活使用即可

deque 赋值操作

给deque容器进行赋值

函数原型：

  • deque& operator=(const deque &deq); //重载等号操作符

  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

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#include "03-3-3.dequePrint.h"

int main()
{
	deque<int> d1;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	// deque& operator=(const deque &deq);
	deque<int> d2;
	d2 = d1;
	printDeque(d2);

	// assign(beg, end);
	deque<int> d3;
	d3.assign(d1.begin(), d1.end());
	printDeque(d3);

	// assign(n, elem);
	deque<int> d4;
	d4.assign(1,10);
	printDeque(d4);

	return 0;
}

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总结：

deque 赋值操作也与 vector 相同，需熟练掌握

deque 大小操作

对deque容器的大小进行操作

函数原型：

  • deque.empty(); //判断容器是否为空

  • deque.size(); //返回容器中元素的个数

  • deque.resize(num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以默认值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

  • deque.resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以elem值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

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#include "03-3-3.dequePrint.h"

int main()
{
	deque<int> d1;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	// 判断是否为空
	if (d1.empty())
	{
		cout << "d1为空!" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "d1不为空!" << endl;
		//统计大小
		cout << "d1的大小为：" << d1.size() << endl;
	}

	// 重新指定大小
	d1.resize(15, 1);
	printDeque(d1);

	d1.resize(5);
	printDeque(d1);


	return 0;
}

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总结：

  • deque没有容量的概念
  • 判断是否为空 — empty
  • 返回元素个数 — size
  • 重新指定个数 — resize

deque 插入和删除

向deque容器中插入和删除数据

函数原型：

两端插入操作：

  • push_back(elem); //在容器尾部添加一个数据
  • push_front(elem); //在容器头部插入一个数据
  • pop_back(); //删除容器最后一个数据
  • pop_front(); //删除容器第一个数据

指定位置操作：

  • insert(pos,elem); //在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
  • insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
  • insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
  • clear(); //清空容器的所有数据
  • erase(beg,end); //删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
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#include "03-3-3.dequePrint.h"

int main()
{
	deque<int> d1;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	// 尾插、尾删
	d1.push_back(10);
	d1.push_back(11);
	d1.pop_back();
	printDeque(d1);

	// 头插、头删
	d1.push_front(11);
	d1.push_front(12);
	d1.pop_front();
	printDeque(d1);

	// 添加 insert(pos,elem);
	d1.insert(d1.begin(), 20);
	printDeque(d1);

	// insert(pos,n,elem);
	d1.insert(d1.end(), 2, 100);
	printDeque(d1);

	// insert(pos,beg,end);
	deque<int> d2;
	d2.push_back(30);
	d2.push_back(40);
	d2.push_back(50);
	d2.push_back(60);

	d1.insert(d1.begin(), d2.begin(), d2.end());
	printDeque(d1);

	// 删除 erase(beg,end);
	// d1.erase(d1.begin(), d2.end());
	// printDeque(d1);
	d1.clear();
	printDeque(d1);

	return 0;
}

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总结：

  • 插入和删除提供的位置是迭代器！
  • 尾插 — push_back
  • 尾删 — pop_back
  • 头插 — push_front
  • 头删 — pop_front

deque 数据存取

04.deque-插入和删除

函数原型：

  • at(int idx); //返回索引idx所指的数据
  • operator[]; //返回索引idx所指的数据
  • front(); //返回容器中第一个数据元素
  • back(); //返回容器中最后一个数据元素
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#include "03-3-3.dequePrint.h"

int main()
{
	deque<int> d1;
	d1.push_back(10);
	d1.push_back(20);
	d1.push_front(100);
	d1.push_front(200);

	int i = 0;
	for (i = 0; i < d1.size(); i++)
	{
		cout << d1[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	for (i = 0; i < d1.size(); i++)
	{
		cout << d1.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "front:" << d1.front() << endl;

	cout << "back:" << d1.back() << endl;

	return 0;
}

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总结：

  • 除了用迭代器获取deque容器中元素，[ ]和at也可以
  • front返回容器第一个元素
  • back返回容器最后一个元素

deque 排序

利用算法实现对deque容器进行排序

算法：

  • sort(iterator beg, iterator end) //对beg和end区间内元素进行排序
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#include "03-3-3.dequePrint.h"
#include <algorithm>

int main()
{
	deque<int> d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);
	printDeque(d);

	sort(d.begin(), d.end());
	printDeque(d);

	return 0;

}

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总结：

sort算法非常实用，使用时包含头文件 algorithm即可

案例-打分

有5名选手：

选手ABCDE，10个评委分别对每一名选手打分，去除最高分，去除评委中最低分，取平均分。

实现步骤

  1. 创建五名选手，放到vector中
  2. 遍历vector容器，取出来每一个选手，执行for循环，可以把10个评分打分存到deque容器中
  3. sort算法对deque容器中分数排序，去除最高和最低分
  4. deque容器遍历一遍，累加总分
  5. 获取平均分
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <deque>
#include <math.h>
#include <algorithm>
using namespace std;

// 1. 定义选手类
class Player
{
public:
	Player(string n, int s)
	{
		this->name = n;
		this->score = s;
	}

	string name;
	int score;
};

// 2. 创建选手
void createPlayer(vector<Player>& p)
{
	// 选手编号
	string nameSeed = "ABCDE";
	// 遍历赋值
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		string name = "选手";
		name += nameSeed[i];

		// 分数初始化
		int score = 0;
		Player p1(name, score);
		// 输入到 vector 容器
		p.push_back(p1);
	}
}

// 3. 评委打分(随机)
void setScore(vector<Player>& p)
{
	// 定义 player 迭代器
	vector<Player>::iterator itVec;
	// 遍历
	for (itVec = p.begin(); itVec != p.end() ; itVec++)
	{
		// 使用 deque 存放分数
		deque<int> d;
		// 遍历并存入 10 位随机数
		int i = 0;
		for (i = 0; i < 10; i++)
		{
			// 60 ~ 100
			int score = rand() % 41 + 60;
			// 存入 deque
			d.push_back(score);
		}
		// 排序
		sort(d.begin(), d.end());
		// 去除最高和最低
		d.pop_back();
		d.pop_front();
		// 用于合集所有分数
		int sum = 0;
		// 定义 deque 迭代器
		deque<int>::const_iterator itDeq;
		for (itDeq = d.begin(); itDeq != d.end(); itDeq++)
		{
			sum += *itDeq;
		}
		// 求平均分
		int avg = sum / d.size();
		// 赋值过去
		itVec->score = avg;
	}
}

// 4. 展示分数
void showScore(vector<Player>& v)
{
	vector<Player>::iterator it;
	for (it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "姓名： " << it->name << endl;
		cout << "平均分： " << it->score << endl;
	}
}

int main()
{
	// 随机数种子
	srand((unsigned int)time(NULL));
	//1、创建5名选手
	vector<Player>v;  //存放选手容器

	// 创建
	createPlayer(v);
	// 打分
	setScore(v);
	// 展示
	showScore(v);
}

image-20230309165710603

总结：

选取不同的容器操作数据，可以提升代码的效率

stack 容器

概念：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

image-20230309165744201

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

栈中进入数据称为 — 入栈 push

栈中弹出数据称为 — 出栈 pop

stack 常用接口

构造函数：

  • stack<T> stk; //stack采用模板类实现， stack对象的默认构造形式
  • stack(const stack &stk); //拷贝构造函数

赋值操作：

  • stack& operator=(const stack &stk); //重载等号操作符

数据存取：

  • push(elem); //向栈顶添加元素
  • pop(); //从栈顶移除第一个元素
  • top(); //返回栈顶元素

大小操作：

  • empty(); //判断堆栈是否为空
  • size(); //返回栈的大小
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

int main()
{
	// stack<T> stk
	stack<int> s;

	// push(elem);
	s.push(1);
	s.push(2);
	s.push(3);
	cout << "栈的大小为：" << s.size() << endl;

	// empty();
	while (!s.empty())
	{
		// 输出栈顶元素
		cout << "栈顶元素为： " << s.top() << endl;
		// 弹出栈顶元素
		s.pop();
	}

	cout << "栈的大小为：" << s.size() << endl;

	return 0;
}

image-20230309170752288

总结：

  • 入栈 — push
  • 出栈 — pop
  • 返回栈顶 — top
  • 判断栈是否为空 — empty
  • 返回栈大小 — size

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

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队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素

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

队列中进数据称为 — 入队 push

队列中出数据称为 — 出队 pop

queue 常用接口

构造函数：

  • queue<T> que; //queue采用模板类实现，queue对象的默认构造形式
  • queue(const queue &que); //拷贝构造函数

赋值操作：

  • queue& operator=(const queue &que); //重载等号操作符

数据存取：

  • push(elem); //往队尾添加元素
  • pop(); //从队头移除第一个元素
  • back(); //返回最后一个元素
  • front(); //返回第一个元素

大小操作：

  • empty(); //判断堆栈是否为空
  • size(); //返回栈的大小
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;

#include <queue>
#include <string>
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

int main() {

	//创建队列
	queue<Person> q;

	//准备数据
	Person p1("唐僧", 30);
	Person p2("孙悟空", 1000);
	Person p3("猪八戒", 900);
	Person p4("沙僧", 800);

	//向队列中添加元素  入队操作
	q.push(p1);
	q.push(p2);
	q.push(p3);
	q.push(p4);
	cout << "队列大小为：" << q.size() << endl;


	//队列不提供迭代器，更不支持随机访问	
	while (!q.empty()) {
		//输出队头元素
		cout << "队头元素-- 姓名： " << q.front().m_Name
			<< " 年龄： " << q.front().m_Age << endl;

		cout << "队尾元素-- 姓名： " << q.back().m_Name
			<< " 年龄： " << q.back().m_Age << endl;

		cout << endl;
		//弹出队头元素
		q.pop();
	}

	cout << "队列大小为：" << q.size() << endl;


	return 0;
}

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总结：

  • 入队 — push
  • 出队 — pop
  • 返回队头元素 — front
  • 返回队尾元素 — back
  • 判断队是否为空 — empty
  • 返回队列大小 — size

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：链表由一系列结点组成

结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域

STL中的链表是一个双向循环链表

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由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，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）额外耗费较大

List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。

总结：

STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点

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#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 1. 引入 list 库
#include <list>
using namespace std;

void printList(const list<int>& l)
{
	// 定义迭代器
	list<int>::const_iterator it;
	for (it = l.begin(); it != l.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

list 构造函数

创建list容器

函数原型：

  • list<T> lst; //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：
  • list(beg,end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  • list(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • list(const list &lst); //拷贝构造函数。
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#include "03-3-7.listPrintFn.h"

int main()
{
	// 1. list<T> lst;
	list<int> lint1;
	lint1.push_back(1);
	lint1.push_back(2);
	lint1.push_back(3);
	lint1.push_back(4);
	// 输出
	printList(lint1);

	// 2. list(beg,end);
	list<int> lint2(lint1.begin(), lint1.end());
	printList(lint2);

	// 3. list(n,elem);
	list<int> lint3(10, 5);
	printList(lint3);

	// 4. list(const list &lst);
	list<int> lint4(lint3);
	printList(lint4);

	return 0;
}

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list 赋值和交换

给list容器进行赋值，以及交换list容器

函数原型：

  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。
  • list& operator=(const list &lst); //重载等号操作符
  • swap(lst); //将lst与本身的元素互换。
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#include "03-3-7.listPrintFn.h"

int main()
{
	// 创建 list
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);

	// 1. 赋值
	// list& operator=(const list &lst);
	list<int> L2;
	L2 = L1;
	printList(L2);

	// assign(beg, end);
	list<int> L3;
	L3.assign(L1.begin(), L1.end());
	printList(L3);

	// assign(n, elem);
	list<int> L4;
	L4.assign(5,10);
	printList(L4);

	// 2. 交换
	// swap(lst);
	list<int> L5;
	L5.assign(10, 5);

	cout << "交换前： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L5);

	L1.swap(L5);

	cout << "交换后： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L5);

	return 0;
}

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list 大小操作

对list容器的大小进行操作

函数原型：

  • size(); //返回容器中元素的个数

  • empty(); //判断容器是否为空

  • resize(num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

  • resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

    //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

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#include "03-3-7.listPrintFn.h"

int main()
{
	list<int> L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	// 判断空
	if (L1.empty())
	{
		cout << "L1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "L1不为空" << endl;
		// 输出大小
		cout << "L1的大小为： " << L1.size() << endl;
	}

	// 重新指定大小
	L1.resize(10);
	printList(L1);

	return 0;
}

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list 插入和删除

list容器进行数据的插入和删除

函数原型：

  • push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素
  • pop_back();//删除容器中最后一个元素
  • push_front(elem);//在容器开头插入一个元素
  • pop_front();//从容器开头移除第一个元素
  • insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
  • insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
  • insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
  • clear();//移除容器的所有数据
  • erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
  • erase(pos);//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
  • remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。
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#include "03-3-7.listPrintFn.h"

int main()
{
	list<int> L;
	// 尾插
	L.push_back(10);
	L.push_back(20);
	L.push_back(30);
	// 头插
	L.push_front(100);
	L.push_front(200);
	L.push_front(300);
	printList(L);

	// 尾删
	L.pop_back();
	printList(L);

	// 头删
	L.pop_front();
	printList(L);

	// 插入
	list<int>::iterator it = L.begin();
	L.insert(++it, 1000);
	printList(L);

	// 删除
	it = L.begin();
	L.erase(++it);
	printList(L);

	//移除
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	printList(L);
	L.remove(10000);
	printList(L);

	//清空
	L.clear();
	printList(L);

	return 0;
}

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list 数据存取

对list容器中数据进行存取

函数原型：

  • front(); //返回第一个元素。
  • back(); //返回最后一个元素。
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#include "03-3-7.listPrintFn.h"

int main()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	// cout << L1.at(0) << endl;	// 错误 不支持at访问数据
	// cout << L1[0] << endl;		// 错误  不支持[]方式访问数据

	cout << "第一个元素为：" << L1.front() << endl;
	cout << "最后一个元素为：" << L1.back() << endl;

	// list容器的迭代器是双向迭代器，不支持随机访问
	list<int>::const_iterator it = L1.begin();
	cout << *it++ << endl;
	cout << *it++ << endl;

	return 0;
}

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list 反转和排序

将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

函数原型：

  • reverse(); //反转链表
  • sort(); //链表排序
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#include "03-3-7.listPrintFn.h"

bool CompareList(int n1, int n2)
{
	return n1 > n2;
}

int main()
{
	list<int> L;
	L.push_back(90);
	L.push_back(30);
	L.push_back(20);
	L.push_back(70);
	printList(L);

	// 1. 反转
	L.reverse();
	printList(L);

	// 2. 排序
	// 默认从小到大
	L.sort();
	printList(L);
	// 自定义规则：从大到小
	L.sort(CompareList);
	printList(L);

	return 0;
}

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排序案例

案例描述：将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高

排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
#include <list>
using namespace std;

// 定义类
class PersonClass
{
public:
	PersonClass(string name, int age, int height) {
		this->p_Name = name;
		this->p_Age = age;
		this->p_Height = height;
	}

public:
	string p_Name;
	int p_Age;
	int p_Height;
};

// 定义排序方式
bool comparePerson(PersonClass& p1, PersonClass& p2)
{
	if (p1.p_Age == p2.p_Age)
	{
		return p1.p_Height > p2.p_Height;
	}
	else
	{
		return p1.p_Age > p2.p_Age;
	}
}

// 遍历方法重写 - 排序前
void showPersonList(const list<PersonClass>& p)
{
	// 定义迭代器
	cout << "---------------------------------" << endl;
	list<PersonClass>::const_iterator it;
	for (it = p.begin(); it != p.end(); it++)
	{
		cout << "姓名：" << it->p_Name << " | "
			<< "年龄：" << it->p_Age << " | "
			<< "身高：" << it->p_Height << endl;
	}
	cout << "---------------------------------" << endl;
}

int main()
{
	// 定义以PersonClass的链表
	list<PersonClass> L;
	// 创建数据
	PersonClass p1("刘备", 35, 175);
	PersonClass p2("曹操", 45, 180);
	PersonClass p3("孙权", 40, 170);
	PersonClass p4("赵云", 25, 190);
	PersonClass p5("张飞", 35, 160);
	PersonClass p6("关羽", 35, 200);
	// 插入数据
	L.push_back(p1);
	L.push_back(p2);
	L.push_back(p3);
	L.push_back(p4);
	L.push_back(p5);
	L.push_back(p6);
	// 查看数据
	showPersonList(L);
	L.sort(comparePerson);
	showPersonList(L);

	return 0;
}

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Set/Multiset 容器

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multiset区别：

  • set不允许容器中有重复的元素
  • multiset允许容器中有重复的元素
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#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
// 1. 引入 set 库
#include <set>
using namespace std;

void printSet(set<int>& s)
{
	set<int>::iterator it;
	for (it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

set 构造和赋值

创建set容器以及赋值

构造：

  • set<T> st; //默认构造函数：
  • set(const set &st); //拷贝构造函数

赋值：

  • set& operator=(const set &st); //重载等号操作符
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#include "03-3-8.setPrintFn.h"

int main()
{
	// 1. set<T> st
	set<int> s1;
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	printSet(s1);

	// 2. set(const set &st);
	set<int> s2(s1);
	printSet(s2);

	// set& operator=(const set &st);
	set<int>s3;
	s3 = s2;
	printSet(s3);

	return 0;
}

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set 大小和交换

统计set容器大小以及交换set容器

函数原型：

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(st); //交换两个集合容器
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#include "03-3-8.setPrintFn.h"

int main()
{
	set<int> s1;
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);

	if (s1.empty())
	{
		cout << "s1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "s1不为空" << endl;
		cout << "s1的大小为： " << s1.size() << endl;
	}

	// 交换
	set<int>s2;
	s2.insert(100);
	s2.insert(300);
	s2.insert(200);
	s2.insert(400);

	cout << "交换前" << endl;
	printSet(s1);
	printSet(s2);

	cout << "交换后" << endl;
	s1.swap(s2);
	printSet(s1);
	printSet(s2);


	return 0;
}

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set 插入和删除

set容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

  • insert(elem); //在容器中插入元素。
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(elem); //删除容器中值为elem的元素。
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#include "03-3-8.setPrintFn.h"

int main()
{
	set<int> s1;
	//插入
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	printSet(s1);

	//删除
	s1.erase(s1.begin());
	printSet(s1);

	s1.erase(30);
	printSet(s1);

	//清空
	//s1.erase(s1.begin(), s1.end());
	s1.clear();
	printSet(s1);

	return 0;
}

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set 查找和统计

对set容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

  • find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数
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#include "03-3-8.setPrintFn.h"

int main()
{
	set<int> s1;
	//插入
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);

	// 查找
	set<int>::iterator pos = s1.find(30);
	if (pos != s1.end())
	{
		cout << "找到了元素 ： " << *pos << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到元素" << endl;
	}

	// 统计
	int num = s1.count(30);
	cout << "num = " << num << endl;

	return 0;
}

image-20230315161640686

set和multiset区别

区别：

  • set不可以插入重复数据，而multiset可以
  • set插入数据的同时会返回插入结果，表示插入是否成功
  • multiset不会检测数据，因此可以插入重复数据
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#include "03-3-8.setPrintFn.h"

int main()
{
	// set 
	set<int> s;
	pair<set<int>::iterator, bool> ret = s.insert(10);
	if (ret.second)
	{
		cout << "第一次插入成功！" << endl;
	}
	else {
		cout << "第一次插入失败!" << endl;
	}

	ret = s.insert(10);
	if (ret.second) {
		cout << "第二次插入成功!" << endl;
	}
	else {
		cout << "第二次插入失败!" << endl;
	}

	// multiset
	multiset<int> ms;
	ms.insert(10);
	ms.insert(10);

	multiset<int>::iterator it;
	for (it = ms.begin(); it != ms.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

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总结：

  • 如果不允许插入重复数据可以利用set
  • 如果需要插入重复数据利用multiset

pair 对组创建

成对出现的数据，利用对组可以返回两个数据

两种创建方式：

  • pair<type, type> p ( value1, value2 );
  • pair<type, type> p = make_pair( value1, value2 );
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <string>
#include <set>
using namespace std;

int main()
{
	// 1. pair<type, type> p ( value1, value2 );
	pair<string, int> p1(string("Tom"), 20);
	cout << "姓名： " << p1.first << " 年龄： " << p1.second << endl;

	// 2. pair<type, type> p = make_pair( value1, value2 );
	pair<string, int> p2 = make_pair("Jason", 30);
	cout << "姓名： " << p2.first << " 年龄： " << p2.second << endl;

	return 0;
}

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set 容器排序

set容器默认排序规则为从小到大

主要技术点：

  • 利用仿函数，可以改变排序规则
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#include "03-3-8.setPrintFn.h"

// 示例一   set存放内置数据类型
class MyCompare
{
public:
	bool operator()(int v1, int v2) {
		return v1 > v2;
	}
};
int main03_7_6_1()
{
	set<int> s1;
	s1.insert(10);
	s1.insert(40);
	s1.insert(20);
	s1.insert(30);
	s1.insert(50);
	set<int>::iterator it;
	//默认从小到大
	for (it = s1.begin(); it != s1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	//指定排序规则
	set<int, MyCompare> s2;
	s2.insert(10);
	s2.insert(40);
	s2.insert(20);
	s2.insert(30);
	s2.insert(50);
	set<int, MyCompare>::iterator it;
	for (it = s2.begin(); it != s2.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

// 示例二 set存放自定义数据类型
class People
{
public:
	People(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;

};
class comparePerson
{
public:
	bool operator()(const People& p1, const People& p2)
	{
		//按照年龄进行排序  降序
		return p1.m_Age > p2.m_Age;
	}
};

int main()
{
	set<People, comparePerson> s;

	People p1("刘备", 23);
	People p2("关羽", 27);
	People p3("张飞", 25);
	People p4("赵云", 21);

	s.insert(p1);
	s.insert(p2);
	s.insert(p3);
	s.insert(p4);
	set<People, comparePerson>::iterator it;
	for (it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age << endl;
	}

	return 0;
}

总结：

对于自定义数据类型，set必须指定排序规则才可以插入数据

map/multimap 容器

  • 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，底层结构是用二叉树实现。

优点：

  • 可以根据key值快速找到value值

map 和 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
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#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;

void printMap(map<int, int>& m)
{
	// 定义迭代器
	map<int, int>::iterator it;
	for (it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
	}
	cout << endl;
}

map 构造和赋值

对map容器进行构造和赋值操作

函数原型：

构造：

  • map<T1, T2> mp; //map默认构造函数:
  • map(const map &mp); //拷贝构造函数

赋值：

  • map& operator=(const map &mp); //重载等号操作符
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#include "03-3-9.mapPrintFn.h"

int main()
{
	// 1. 构造
	// map<T1, T2> mp;
	map<int, int> m;
	// 添加
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));
	// 输出
	printMap(m);

	// map(const map &mp);
	map<int, int> m2(m);
	printMap(m2);

	// 2. 赋值
	map<int, int> m3;
	m3 = m2;
	printMap(m3);

	return 0;
}

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总结：

map中所有元素都是成对出现，插入数据时候要使用对组

map 大小和交换

统计map容器大小以及交换map容器

函数原型：

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(st); //交换两个集合容器
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#include "03-3-9.mapPrintFn.h"

int main()
{
	map<int, int>m;
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));

	if (m.empty())
	{
		cout << "m为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "m不为空" << endl;
		cout << "m的大小为： " << m.size() << endl;
	}

	map<int, int>m1;
	m1.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m1.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m1.insert(pair<int, int>(3, 30));

	map<int, int>m2;
	m2.insert(pair<int, int>(4, 100));
	m2.insert(pair<int, int>(5, 200));
	m2.insert(pair<int, int>(6, 300));

	cout << "交换前" << endl;
	printMap(m1);
	printMap(m2);

	cout << "交换后" << endl;
	m1.swap(m2);
	printMap(m1);
	printMap(m2);

	return 0;
}

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map 插入和删除

map容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

  • insert(elem); //在容器中插入元素。
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(key); //删除容器中值为key的元素。
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#include "03-3-9.mapPrintFn.h"

int main()
{
	//插入
	map<int, int> m;
	//第一种插入方式
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	//第二种插入方式
	m.insert(make_pair(2, 20));
	//第三种插入方式
	m.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));
	//第四种插入方式
	m[4] = 40;
	printMap(m);

	//删除
	m.erase(m.begin());
	printMap(m);

	m.erase(3);
	printMap(m);

	//清空
	m.erase(m.begin(), m.end());
	m.clear();
	printMap(m);

	return 0;
}

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map 查找和统计

对map容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

  • find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数
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#include "03-3-9.mapPrintFn.h"

int main()
{

	map<int, int>m;
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));

	//查找
	map<int, int>::iterator pos = m.find(3);

	if (pos != m.end())
	{
		cout << "找到了元素 key = " << (*pos).first << " value = " << (*pos).second << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到元素" << endl;
	}

	//统计
	int num = m.count(3);
	cout << "num = " << num << endl;

	return 0;
}

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map 排序容器

map容器默认排序规则为 按照key值进行 从小到大排序，掌握如何改变排序规则

主要技术点:

  • 利用仿函数，可以改变排序规则
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#include <map>

class MyCompare {
public:
	bool operator()(int v1, int v2) {
		return v1 > v2;
	}
};

void test01() 
{
	//默认从小到大排序
	//利用仿函数实现从大到小排序
	map<int, int, MyCompare> m;

	m.insert(make_pair(1, 10));
	m.insert(make_pair(2, 20));
	m.insert(make_pair(3, 30));
	m.insert(make_pair(4, 40));
	m.insert(make_pair(5, 50));

	for (map<int, int, MyCompare>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
		cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
	}
}
int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 利用仿函数可以指定map容器的排序规则
  • 对于自定义数据类型，map必须要指定排序规则,同set容器

案例 - 员工分组

  • 公司今天招聘了10个员工（ABCDEFGHIJ），10名员工进入公司之后，需要指派员工在那个部门工作
  • 员工信息有: 姓名 工资组成；部门分为：策划、美术、研发
  • 随机给10名员工分配部门和工资
  • 通过multimap进行信息的插入 key(部门编号) value(员工)
  • 分部门显示员工信息
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <map>
#include <ctime>
using namespace std;

// 定义部门ID
#define CEHUA  0
#define MEISHU 1
#define YANFA  2

/*
- 公司今天招聘了10个员工（ABCDEFGHIJ），10名员工进入公司之后，需要指派员工在那个部门工作
- 员工信息有: 姓名  工资组成；部门分为：策划、美术、研发
- 随机给10名员工分配部门和工资
- 通过multimap进行信息的插入  key(部门编号) value(员工)
- 分部门显示员工信息
*/

// 定义员工类
class Worker
{
public:
	string w_name;
	int w_salary;
};

// 创建员工函数，通过 vector 保存员工
void createWorker(vector<Worker>& w)
{
	string nameStr = "ABCDEFGHIJ";
	// 遍历
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		Worker worker;
		worker.w_name = "员工";
		worker.w_name += nameStr[i];
		worker.w_salary = rand() % 10000 + 10000; // 10000 ~ 19999

		// 将数据放入到 vector 容器中
		w.push_back(worker);
	}
}

// 员工分类函数通过 map 进行
void setGroup(vector<Worker>& v, multimap<int, Worker>& m)
{
	// 定义迭代器
	vector<Worker>::iterator it;
	for (it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		//产生随机部门编号
		int deptId = rand() % 3; // 0 1 2 
		// 员工分配编号
		m.insert(make_pair(deptId, *it));
	}
}

// 分类展示
void showGroup(multimap<int, Worker>& m)
{
	// 0  A  B  C   1  D  E   2  F G ...
	cout << "策划部门：" << endl;
	// find 函数查找
	multimap<int, Worker>::iterator pos = m.find(CEHUA);
	int count = m.count(CEHUA);
	int index = 0;
	for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
	{
		cout << "姓名：" << pos->second.w_name << " | " << "薪水：" << pos->second.w_salary << endl;
	}
	cout << "----------------------" << endl;

	cout << "美术部门：" << endl;
	// find 函数查找
	pos = m.find(MEISHU);
	count = m.count(MEISHU);
	index = 0;
	for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
	{
		cout << "姓名：" << pos->second.w_name << " | " << "薪水：" << pos->second.w_salary << endl;
	}
	cout << "----------------------" << endl;

	cout << "研发部门：" << endl;
	// find 函数查找
	pos = m.find(YANFA);
	count = m.count(YANFA);
	index = 0;
	for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
	{
		cout << "姓名：" << pos->second.w_name << " | " << "薪水：" << pos->second.w_salary << endl;
	}
	cout << "----------------------" << endl;
}

int main()
{
	srand((unsigned int)time(NULL));
	// 创建员工
	vector<Worker> worker;
	createWorker(worker);

	// 岗位分类
	multimap<int, Worker> deptId;
	setGroup(worker, deptId);

	// 展示分组
	showGroup(deptId);

	// 测试创建
	//vector<Worker>::iterator it;
	//for (it = worker.begin(); it != worker.end(); it++)
	//{
	//	cout << it->w_name << " " << it->w_salary << endl;
	//}

	return 0;
}

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STL - 函数对象

函数对象

概念：

  • 重载函数调用操作符的类，其对象常称为函数对象
  • 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，不是一个函数

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
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
using namespace std;

// 定义仿函数
// 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
class AddTwoNum
{
public:
	// 重构 ()
	int operator()(int val1, int val2)
	{
		return val1 + val2;
	}
};

// 函数对象可以有自己的状态
class printStr
{
public:
	int count; //内部自己的状态
	printStr()
	{
		count = 0;
	}

	void operator()(string test)
	{
		cout << test << endl;
		count++;
	}
};

// 函数对象可以作为参数传递
void doPrint(printStr& ps, string test)
{
	ps(test);
}

int main()
{
	AddTwoNum atm;
	cout << "两数之和：" << atm(10, 20) << endl;

	printStr str1;
	str1("hello world");
	str1("hello world");
	str1("hello world");
	cout << "printStr 调用次数为： " << str1.count << endl;

	printStr str2;
	doPrint(str2, "Hello, C++!!!");

	return 0;
}

总结：

  • 仿函数写法非常灵活，可以作为参数进行传递。

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，那么叫做一元谓词
  • 如果operator()接受两个参数，那么叫做二元谓词

一元谓词

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

// 定义一元谓词
class GreaterFive
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val > 5;
	}
};

int main()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}

	vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
	if (it == v.end()) {
		cout << "没找到!" << endl;
	}
	else {
		cout << "找到:" << *it << endl;
	}

	return 0;
}

二元谓词

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

// 定义仿函数：二元谓词
class CompareSort
{
public:
	bool operator()(int a, int  b)
	{
		return a > b;
	}
};

int main()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);

	// 默认从小到大
	sort(v.begin(), v.end());
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "----------------------------" << endl;

	// 修改方法
	sort(v.begin(), v.end(), CompareSort());
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

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内建函数对象

概念：

  • STL内建了一些函数对象

分类:

  • 算术仿函数

  • 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<functional>

算数仿函数

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

仿函数原型：

  • template<class T> T plus<T> //加法仿函数
  • template<class T> T minus<T> //减法仿函数
  • template<class T> T multiplies<T> //乘法仿函数
  • template<class T> T divides<T> //除法仿函数
  • template<class T> T modulus<T> //取模仿函数
  • template<class T> T negate<T> //取反仿函数
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

int main()
{
	// negate 取反
	negate<int> n;
	cout << n(29) << endl;

	// plus 加法
	plus<int> p;
	cout << p(29, 31) << endl;
	
	// minus 减法
	minus<int> mi;
	cout << mi(29, 19) << endl;

	// multiplies 乘法
	multiplies<int> mul;
	cout << mul(29, 3) << endl;

	// divides 除法
	divides<int> d;
	cout << d(21,7) << endl;

	// modulus 取模
	modulus<int> mod;
	cout << mod(29, 2) << endl;

	return 0;
}

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关系仿函数

功能描述：

  • 实现关系对比

仿函数原型：

  • template<class T> bool equal_to<T> //等于
  • template<class T> bool not_equal_to<T> //不等于
  • template<class T> bool greater<T> //大于
  • template<class T> bool greater_equal<T> //大于等于
  • template<class T> bool less<T> //小于
  • template<class T> bool less_equal<T> //小于等于
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>
using namespace std;

class MyCompare
{
public:
	bool operator()(int v1, int v2)
	{
		return v1 > v2;
	}
};

int main() {

	vector<int> v;

	v.push_back(10);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	//自己实现仿函数
	//sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
	//STL内建仿函数  大于仿函数
	sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

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逻辑仿函数

功能描述：

  • 实现逻辑运算

函数原型：

  • template<class T> bool logical_and<T> //逻辑与
  • template<class T> bool logical_or<T> //逻辑或
  • template<class T> bool logical_not<T> //逻辑非
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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {

	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;

	//逻辑非  将v容器搬运到v2中，并执行逻辑非运算
	vector<bool> v2;
	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;

	return 0;
}

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STL - 常用算法

概述:

  • 算法主要是由头文件<algorithm> <functional> <numeric>组成。

  • <algorithm>是所有STL头文件中最大的一个，范围涉及到比较、 交换、查找、遍历操作、复制、修改等等

  • <numeric>体积很小，只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数

  • <functional>定义了一些模板类,用以声明函数对象。

常用遍历算法

算法简介：

  • for_each //遍历容器
  • transform //搬运容器到另一个容器中

for_each

功能描述：

  • 实现遍历容器

函数原型：

  • for_each(iterator beg, iterator end, _func);

    // 遍历算法 遍历容器元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _func 函数或者函数对象

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;

// 定义输出函数
template<typename T>
void forEachPrint(T val)
{
	cout << val << " ";
}

// 定义仿函数输出方式
template<class T>
class ForEachPrint
{
public:
	void operator()(T val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

int main()
{
	// 定义 vector 容器
	vector<int> vi;
	
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		vi.push_back(i);
	}
	
	// 遍历 1
	for_each(vi.begin(), vi.end(), forEachPrint<int>);
	cout << endl;

	// 遍历 2
	for_each(vi.begin(), vi.end(), ForEachPrint<int>());
	cout << endl;

	return 0;
}

image-20230324142138704

transform

功能描述：

  • 搬运容器到另一个容器中

函数原型：

  • transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);

    // beg1 源容器开始迭代器

    //end1 源容器结束迭代器

    //beg2 目标容器开始迭代器

    //_func 函数或者函数对象

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;

// 转移
template<class T>
class TransForm
{
public:
	T operator()(T val)
	{
		return val;
	}
};

// 定义仿函数输出方式
template<class T>
class TransformPrint
{
public:
	void operator()(T val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

int main()
{
	// 定义 vector 容器
	vector<int> vi1;

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		vi1.push_back(i);
	}

	// 定义转移容器
	vector<int> vi2;
	vi2.resize(vi1.size());

	// 使用转移算法
	transform(vi1.begin(), vi1.end(), vi2.begin(), TransForm<int>());

	// 遍历 vi2
	for_each(vi2.begin(), vi2.end(), TransformPrint<int>());


	return 0;
}

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常用查找算法

算法简介：

  • find //查找元素
  • find_if //按条件查找元素
  • adjacent_find //查找相邻重复元素
  • binary_search //二分查找法
  • count //统计元素个数
  • count_if //按条件统计元素个数

find

功能描述：

  • 查找指定元素，找到返回指定元素的迭代器，找不到返回结束迭代器end()

函数原型：

  • find(iterator beg, iterator end, value);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;

// 自定义数据查找
class FindData
{
public:
	FindData(int id)
	{
		this->F_id = id;
	}

	// 重构 ==
	bool operator==(const FindData& f)
	{
		if (this->F_id == f.F_id)
		{
			return true;
		}
		return false;
	}

	int F_id;
};

int main()
{
	// 定义类组
	FindData f1(10);
	FindData f2(20);
	FindData f3(30);
	FindData f4(40);
	FindData f5(50);

	// 放入 vector 容器
	vector<FindData> v;
	v.push_back(f1);
	v.push_back(f2);
	v.push_back(f3);
	v.push_back(f4);
	v.push_back(f5);

	// 查找
	vector<FindData>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), f3);
	if (it != v.end())
	{
		cout << "找到了，ID为：" << it->F_id << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到！" << endl;
	}

	return 0;
}

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find_if

功能描述：**

  • 按条件查找元素

函数原型：

  • find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 函数或者谓词（返回bool类型的仿函数）

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;

//内置数据类型
class GreaterFive
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val > 5;
	}
};

int main()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(i + 1);
	}

	vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
	if (it == v.end()) {
		cout << "没有找到!" << endl;
	}
	else {
		cout << "找到大于5的数字:" << *it << endl;
	}

	return 0;
}

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adjacent_find

功能描述：

  • 查找相邻重复元素

函数原型：

  • adjacent_find(iterator beg, iterator end);

    // 查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main()
{

	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(5);
	v.push_back(2);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);
	v.push_back(3);

	//查找相邻重复元素
	vector<int>::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
	if (it == v.end()) {
		cout << "找不到!" << endl;
	}
	else {
		cout << "找到相邻重复元素为:" << *it << endl;
	}

	return 0;
}

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功能描述：

  • 查找指定元素是否存在

函数原型：

  • bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);

    // 查找指定的元素，查到 返回true 否则false

    // 注意: 在无序序列中不可用

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> v;

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}

	// 二分查找
	bool result = binary_search(v.begin(), v.end(), 2);

	if (result)
	{
		cout << "找到了" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到" << endl;
	}

	return 0;
}

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总结：

二分查找法查找效率很高，值得注意的是查找的容器中元素必须的有序序列

count

功能描述：

  • 统计元素个数

函数原型：

  • count(iterator beg, iterator end, value);

    // 统计元素出现次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 统计的元素

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;

// 自定义数据类型
class CountData
{
public:
	CountData(int val)
	{
		this->id = val;
	}

	// 重构 == 
	bool operator==(const CountData& c)
	{
		if (this->id == c.id)
		{
			return true;
		}
		return false;
	}

	int id;
};

int main()
{
	vector<int> v1;
	v1.push_back(1);
	v1.push_back(2);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(5);
	v1.push_back(3);
	v1.push_back(4);
	v1.push_back(4);

	int num = count(v1.begin(), v1.end(), 4);

	cout << "4的个数为： " << num << endl;

	vector<CountData> v2;
	// 创建类数据
	CountData c1(10);
	CountData c2(20);
	CountData c3(30);
	CountData c4(40);
	CountData c5(30);
	CountData c6(20);
	CountData c7(20);
	CountData c8(20);
	// 放入 容器
	v2.push_back(c1);
	v2.push_back(c2);
	v2.push_back(c3);
	v2.push_back(c4);
	v2.push_back(c5);
	v2.push_back(c6);
	v2.push_back(c7);
	v2.push_back(c8);

	CountData c(20);

	int countNum = count(v2.begin(), v2.end(), c);

	cout << "num = " << countNum << endl;

	return 0;
}

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count_if

功能描述：

  • 按条件统计元素个数

函数原型：

  • count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按条件统计元素出现次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;

class Greater4
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val >= 4;
	}
};

int main()
{

	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);

	int num = count_if(v.begin(), v.end(), Greater4());

	cout << "大于4的个数为： " << num << endl;

	return 0;
}

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常用排序算法

学习目标：

  • 掌握常用的排序算法

算法简介：

  • sort //对容器内元素进行排序
  • random_shuffle //洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
  • merge // 容器元素合并，并存储到另一容器中
  • reverse // 反转指定范围的元素

sort

功能描述：

  • 对容器内元素进行排序

函数原型：

  • sort(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

void sortPrint(int val)
{
	cout << val << " ";
}

int main()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);

	//sort默认从小到大排序
	sort(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), sortPrint);
	cout << endl;

	//从大到小排序
	sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
	for_each(v.begin(), v.end(), sortPrint);
	cout << endl;
}

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random_shuffle

功能描述：

  • 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序

函数原型：

  • random_shuffle(iterator beg, iterator end);

    // 指定范围内的元素随机调整次序

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <ctime>
using namespace std;

class RandomPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

int main()
{
	srand((unsigned int)time(NULL));

	vector<int> v;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}

	for_each(v.begin(), v.end(), RandomPrint());
	cout << endl;

	//打乱顺序
	random_shuffle(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), RandomPrint());
	cout << endl;

	return 0;
}

image-20230324154321065

merge

功能描述：

  • 两个容器元素合并，并存储到另一容器中

函数原型：

  • merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 容器元素合并，并存储到另一容器中

    // 注意: 两个容器必须是有序的

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

class MergePrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

int main()
{

	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i + 1);
	}

	vector<int> vtarget;
	//目标容器需要提前开辟空间
	vtarget.resize(v1.size() + v2.size());
	//合并  需要两个有序序列
	merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vtarget.begin());
	for_each(vtarget.begin(), vtarget.end(), MergePrint());
	cout << endl;

	return 0;
}

image-20230324154555678

reverse

功能描述：

  • 将容器内元素进行反转

函数原型：

  • reverse(iterator beg, iterator end);

    // 反转指定范围的元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

class ReversePrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

int main()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);

	cout << "反转前： " << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), ReversePrint());
	cout << endl;

	cout << "反转后： " << endl;

	reverse(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), ReversePrint());
	cout << endl;

	return 0;
}

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常用拷贝和替换算法

算法简介：

  • copy // 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
  • replace // 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
  • replace_if // 容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素
  • swap // 互换两个容器的元素

copy

功能描述：

  • 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中

函数原型：

  • copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // dest 目标起始迭代器

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#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

class CopyPrint
{

public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};


int main()
{
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v1.push_back(i + 1);
	}
	vector<int> v2;
	v2.resize(v1.size());
	copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

	for_each(v2.begin(), v2.end(), CopyPrint());
	cout << endl;

	return 0;
}

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replace

功能描述：

  • 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素

函数原型：

  • replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);

    // 将区间内旧元素 替换成 新元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // oldvalue 旧元素

    // newvalue 新元素

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);

	cout << "替换前：" << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;

	//将容器中的20 替换成 2000
	cout << "替换后：" << endl;
	replace(v.begin(), v.end(), 20,2000);
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：replace会替换区间内满足条件的元素

replace_if

功能描述:

  • 将区间内满足条件的元素，替换成指定元素

函数原型：

  • replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);

    // 按条件替换元素，满足条件的替换成指定元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _pred 谓词

    // newvalue 替换的新元素

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

class ReplaceGreater30
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val >= 30;
	}

};

void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);

	cout << "替换前：" << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;

	//将容器中大于等于的30 替换成 3000
	cout << "替换后：" << endl;
	replace_if(v.begin(), v.end(), ReplaceGreater30(), 3000);
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：replace_if按条件查找，可以利用仿函数灵活筛选满足的条件

swap

功能描述：

  • 互换两个容器的元素

函数原型：

  • swap(container c1, container c2);

    // 互换两个容器的元素

    // c1容器1

    // c2容器2

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+100);
	}

	cout << "交换前： " << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
	cout << endl;
	for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
	cout << endl;

	cout << "交换后： " << endl;
	swap(v1, v2);
	for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
	cout << endl;
	for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：swap交换容器时，注意交换的容器要同种类型

常用算术生成算法

注意：

  • 算术生成算法属于小型算法，使用时包含的头文件为 #include <numeric>

算法简介：

  • accumulate // 计算容器元素累计总和

  • fill // 向容器中添加元素

accumulate

功能描述：

  • 计算区间内 容器元素累计总和

函数原型：

  • accumulate(iterator beg, iterator end, value);

    // 计算容器元素累计总和

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 起始值

示例：

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#include <numeric>
#include <vector>
void test01()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i <= 100; i++) {
		v.push_back(i);
	}

	int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);

	cout << "total = " << total << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：accumulate使用时头文件注意是 numeric，这个算法很实用

fill

功能描述：

  • 向容器中填充指定的元素

函数原型：

  • fill(iterator beg, iterator end, value);

    // 向容器中填充元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 填充的值

示例：

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#include <numeric>
#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{

	vector<int> v;
	v.resize(10);
	//填充
	fill(v.begin(), v.end(), 100);

	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：利用fill可以将容器区间内元素填充为 指定的值

常用集合算法

算法简介：

  • set_intersection // 求两个容器的交集

  • set_union // 求两个容器的并集

  • set_difference // 求两个容器的差集

set_intersection

功能描述：

  • 求两个容器的交集

函数原型：

  • set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的交集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
	}

	vector<int> vTarget;
	//取两个里面较小的值给目标容器开辟空间
	vTarget.resize(min(v1.size(), v2.size()));

	//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
	vector<int>::iterator itEnd = 
        set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

	for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 求交集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
  • set_intersection返回值既是交集中最后一个元素的位置

set_union

功能描述：

  • 求两个集合的并集

函数原型：

  • set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的并集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
	}

	vector<int> vTarget;
	//取两个容器的和给目标容器开辟空间
	vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

	//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
	vector<int>::iterator itEnd = 
        set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

	for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 求并集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要两个容器相加
  • set_union返回值既是并集中最后一个元素的位置

set_difference

功能描述：

  • 求两个集合的差集

函数原型：

  • set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的差集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
	}

	vector<int> vTarget;
	//取两个里面较大的值给目标容器开辟空间
	vTarget.resize( max(v1.size() , v2.size()));

	//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
	cout << "v1与v2的差集为： " << endl;
	vector<int>::iterator itEnd = 
        set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
	for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
	cout << endl;


	cout << "v2与v1的差集为： " << endl;
	itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget.begin());
	for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 求差集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
  • set_difference返回值既是差集中最后一个元素的位置
#C++ #STL
00-3.C++ STL 基础
http://example.com/2023/09/01/02.C++ 基础部分/00-3.C++ STL 基础/
Author
Yakumo
Posted on
September 1, 2023
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