前言
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容器是C++ Standard Template Library(STL)内的一部分。
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容器可以划分为
- 序列式容器: 强调值的排序，每个元素均有固定位置。底层是线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。包括:
- array
- vector
- deque
- forward_list
- list
- 关联式容器：底层为树形结构，存储<key, value>结构的键值对,包括:
- set
- multiset
- map
- multimap
- 无序关联式容器：底层为hash结构，包括:
- unordered_set
- unordered_multiset
- unordered_map
- unordered_multimap
- 容器适配器: 容器适配器不是完整的容器类，而是提供特定接口的类，且这些结构依赖于上述容器类之一的对象来处理元素。包括:
- stack
- queue
- priority_queue
- 序列式容器: 强调值的排序，每个元素均有固定位置。底层是线性序列的数据结构，里面存储的是元素本身。包括:
STL的产生：为提高代码复用性，提供标准的数据结构和算法
广义上，STL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几乎所有代码都采用了模板类或模板函数
STL六大组件：
- 容器: 各种数据结构， vector, list, map, set
- 算法: 各种常用算法，如sort， find
- 迭代器: 容器和算法之间的胶合剂, 算法通过迭代器访问容器中的数据
- 仿函数: 行为类似函数，可作为算法的某种策略
- 适配器: 修饰容器接口
- 空间配置器：空间的配置和管理
序列式容器
vector
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基本用法(定义，赋值，遍历)
// 构造 vector<int> first; // empty vector of ints vector<int> second (4,100); // four ints with value 100 vector<int> third (second.begin(),second.end()); // iterating through second vector<int> fourth (third); //赋值 vector<int> vec; vec.push_back(10); vec.push_back(20); vec.push_back(30); vec.push_back(40); // 通过迭代器访问容器中的数据 vector<int>::iterator iter_begin = vec.begin(); //起始迭代器，指向容器中第一个元素 vector<int>::iterator iter_end = vec.end(); //结束迭代器，指向容器中最后一个元素的下一个位置 // 第一遍历方式 while (iter_begin != iter_end) { cout << *iter_begin << endl; iter_begin++; } //第二种遍历方式,较常用 for (vector<int>::iterator it=vec.begin(); it != vec.end(); it++) { cout << *it << endl; } //第三种方式，利用STL中的遍历算法 for_each(vec.begin(), vec.end(), m_print); //第四种方式， c++ 11以后，可以采用如下便捷方式调用 for (int num : vec) { cout << num << endl; } //第五种方式 for (int i = 0; i < vec.size(); i++) { cout << vec[i] << endl; } - 和数组非常相似，但空间和动态扩展。
- 动态扩展不是在原有空间扩展，而是找更大的内存空间，将原数据拷贝到新空间中，再释放原空间。
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迭代器支持随机访问的迭代器
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巧妙利用
swap函数可以缩减内存空间,如下：vector<int> vec(100000, 0); cout << vec.capacity() << " " << vec.size() << endl; vec.resize(3); //resize之后空间被浪费了 cout << vec.capacity() << " " << vec.size() << endl; vector<int>(3).swap(vec); cout << vec.capacity() << " " << vec.size() << endl; -
reserve函数可以减少动态开辟内存的次数vector<int> vec; vec.reserve(100000); int* p = NULL; int num = 0; for (int i = 0; i < 100000; i++) { vec.push_back(10); if (p != &vec[0]) { num += 1; p = &vec[0]; } } cout << num << endl;
deque
list
array
forward_list
关联式容器
set
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set 插入元素时，只需插入value即可，但其底层存储的是键值对。
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set 底层采用红黑树实现
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set 中的元素不可重复
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基本用法:
#include <iostream> #include <vector> #include <set> using namespace std; void show(set<int> s) { for (int num : s) { cout << num << " "; } cout << endl; } int main() { set<int> set1; // 所有元素插入时会自动排序，不允许插入相同的值 set1.insert(10); set1.insert(30); set1.insert(40); set1.insert(40); set1.insert(20); show(set1); // output: 10 20 30 40 // 拷贝构造 set<int> set2(set1); //接口测试 cout << set2.size() << endl; cout << set2.empty() << endl; cout << *(set2.find(10)) << endl; cout << (set2.find(10) == set2.end()) << endl; cout << (set2.find(50) == set2.end()) << endl; set2.erase(set2.begin()); set2.erase(10); set2.erase(20); show(set2); set2.clear(); show(set2); return 0; } - set内的数据默认从小到大排序
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set内存储自定义对象时，需要指定排序规则
#include <iostream> #include <set> #include <string> using namespace std; class Student { public: string name; int age; Student(string name_, int age_) : name(name_), age(age_) { }; }; class StudentCompare { public: bool operator()(const Student &stu1, const Student &stu2) { return (stu1.age < stu2.age); // 按年龄从小到大排序 } }; int main () { set<Student, StudentCompare> set1; set1.insert(Student("xiaoming", 18)); set1.insert(Student("haha", 19)); set1.insert(Student("hehe", 12)); set1.insert(Student("heihei", 14)); for (auto stu : set1) { cout << "name: " << stu.name << "\t" << "age: " << stu.age << endl; } return 0; }
multiset
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multiset 可以插入重复的数据
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默认元素从小达到排列
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基本使用方法和set相同:
#include <iostream> #include <vector> #include <set> using namespace std; void show(multiset<int> s) { for (int num : s) { cout << num << " "; } cout << endl; } int main() { multiset<int> set1; // 所有元素插入时会自动排序，不允许插入相同的值 set1.insert(10); set1.insert(30); set1.insert(40); set1.insert(40); set1.insert(20); show(set1); // output: 10 20 30 40 40 // 拷贝构造 multiset<int> set2(set1); //接口测试 cout << set2.size() << endl; //5 cout << set2.empty() << endl; // 0 cout << *(set2.find(10)) << endl; // 10 cout << (set2.find(10) == set2.end()) << endl; // 0 cout << (set2.find(50) == set2.end()) << endl; // 1 cout << set2.count(40) << endl; // 2 set2.erase(set2.begin()); set2.erase(10); set2.erase(20); show(set2); // 30 40 40 set2.clear(); show(set2); //空 return 0; }
map
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map 中所有元素都是pair, 其中第一个元素为key, 第二个元素为value。
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元素按照key值自动排序
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底层实现为二叉树
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优点: 根据key值快速找到value值
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不允许容器中有重复的key值
对组: pair<type, type> p(value1, value2); 功能: 表示成对出现的数据 定义中pair为结构体 基本使用方法：
pair<string, int> p("xiaoming", 2); cout << p.first << " " << p.second << endl; pair<string, int> p2 = make_pair("xiaoli", 18); cout << p2.first << " " << p2.second << endl;
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map 的基本使用方式:
#include <iostream> #include <vector> #include <set> #include <map> using namespace std; void show(map<string, int> s) { for (auto num : s) { cout << num.first << ": " << num.second << endl;; } cout << endl; } int main() { map<string, int> map1; map1.insert(pair<string, int>("xiaoming", 18)); //插入一个匿名pair map1.insert(pair<string, int>("xiaoli", 10)); map1.insert(pair<string, int>("xiaohua", 100)); map1.insert(pair<string, int>("zhaoyun", 19)); map1.insert(pair<string, int>("haha", 19)); show(map1); //可以发现按照key从小到大排列 //拷贝构造 map<string, int> map2(map1); show(map2); //赋值 map<string, int> map3; map3 = map2; show(map3); //接口测试 cout << map3.size() << endl; // 5 cout << (map3.find("xiaoming"))->second << endl; //18 cout << (map3.find("xiaoming") != map3.end()) << endl; // 1 cout << (map3.count("xiaoming")) << endl; // 1 map3.erase(map3.begin()); map3.erase("xiaoming"); show(map3); map3.clear(); show(map3); return 0; } -
利用仿函数改变排序规则
#include <iostream> #include <vector> #include <set> #include <map> using namespace std; class MapCompare { public: bool operator()(string s1, string s2) { return s1 > s2; } }; void show(map<string, int, MapCompare> s) { for (auto num : s) { cout << num.first << ": " << num.second << endl;; } cout << endl; } int main() { map<string, int, MapCompare> map1; map1.insert(pair<string, int>("xiaoming", 18)); map1.insert(pair<string, int>("xiaoli", 10)); map1.insert(pair<string, int>("xiaohua", 100)); map1.insert(pair<string, int>("zhaoyun", 19)); map1.insert(pair<string, int>("haha", 19)); show(map1); return 0; }
multimap
- multimap可以存储相同key值的元素
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其余基本和map相同
#include <iostream> #include <vector> #include <set> #include <map> using namespace std; void show(multimap<string, int> s) { for (auto num : s) { cout << num.first << ": " << num.second << endl;; } cout << endl; } int main() { multimap<string, int> map1; map1.insert(pair<string, int>("xiaoming", 18)); map1.insert(pair<string, int>("xiaoming", 18)); map1.insert(pair<string, int>("xiaoming", 19)); map1.insert(pair<string, int>("xiaoming", 20)); map1.insert(pair<string, int>("xiaoming", 21)); map1.insert(pair<string, int>("xiaoli", 10)); show(map1); cout << (map1.count("xiaoming")) << endl; // 5 return 0; }