c++顺序容器（一）-阿里云开发者社区

c++ 顺序容器概述

C++ 中的顺序容器是标准模板库（STL）的一部分，它提供了一组用于存储和管理对象序列的模板类。这些容器在内存中以线性顺序存储元素，允许快速顺序访问。顺序容器的主要类型包括：

vector：动态数组，支持快速随机访问。在向量的末尾添加或删除元素比较高效，但在中间或开头插入或删除元素可能较慢。

deque（双端队列）：与 vector 类似，但设计用于在两端快速插入和删除元素。

list：双向链表，支持在任何位置快速插入和删除元素，但不支持快速随机访问。

forward_list：单向链表，与 list 类似，但仅支持向前遍历。相比 list，它使用更少的内存。

array：固定大小的数组。它提供与内置数组类似的功能，但增加了一些额外的功能，如 STL 兼容的迭代器。

string：专门用于字符的容器，提供了对字符串进行操作的丰富功能。

容器通用操作

在 C++ 中，标准模板库（STL）提供了多种容器，每种容器都支持一些通用操作。下面是这些操作的详细介绍

1. 构造和析构

构造：容器可以通过多种方式构造，如默认构造、复制构造、范围构造等。

析构：容器对象离开其作用域时，其析构函数会被自动调用，释放所有资源。

示例：std::vector 的构造

std::vector<int> vec1; // 默认构造
std::vector<int> vec2 = {1, 2, 3, 4, 5}; // 初始化列表构造
std::vector<int> vec3(vec2); // 复制构造

2. 迭代器操作

begin() 和 end()：返回指向容器第一个元素和尾后元素的迭代器。

rbegin() 和 rend()：返回反向迭代器。

示例：使用迭代器遍历 std::vector

for(auto it = vec2.begin(); it != vec2.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

3. 容量查询

empty()：检查容器是否为空。

size()：返回容器中元素的数目。

示例：检查 std::vector 的大小

std::cout << "Is empty: " << vec1.empty() << "\n";
std::cout << "Size: " << vec2.size() << "\n";

4. 元素访问

operator[] 或 at()：用于访问元素。

front() 和 back()：访问第一个和最后一个元素。

示例：访问 std::vector 的元素

std::cout << "First element: " << vec2.front() << "\n";
std::cout << "Last element: " << vec2.back() << "\n";

5. 修改操作

insert()：在指定位置插入元素。

erase()：删除一个或一范围的元素。

push_back() 和 pop_back()：在末尾添加和移除元素。

示例：修改 std::vector

vec2.push_back(6); // 在末尾添加元素
vec2.erase(vec2.begin()); // 移除第一个元素

完整代码示例

下面是一个综合示例，综合了上述所有操作。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 使用初始化列表构造向量
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 输出原始向量
    std::cout << "Original vector: ";
    for(const auto& value : vec) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << "\\n";

    // 检查向量是否为空并输出大小
    std::cout << "Is empty: " << vec.empty() << "\\n";
    std::cout << "Size: " << vec.size() << "\\n";
    
    // 输出第一个和最后一个元素
    std::cout << "First element: " << vec.front() << "\\n";
    std::cout << "Last element: " << vec.back() << "\\n";

    // 修改向量
    vec.push_back(6); // 在末尾添加元素
    vec.erase(vec.begin()); // 移除第一个元素

    // 输出修改后的向量
    std::cout << "Modified vector: ";
    for(const auto& value : vec) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

Original vector: 1 2 3 4 5 
Is empty: 0
Size: 5
First element: 1
Last element: 5
Modified vector: 2 3 4 5 6

原始向量：打印了初始向量中的元素（1 2 3 4 5）。
容器状态查询：

向量非空（Is empty: 0，0 表示 false）。
向量的初始大小为 5。

元素访问：

第一个元素是 1。
最后一个元素是 5。

修改向量：

向量末尾添加了一个元素 6。
从向量开头移除了第一个元素（原来的 1）。

修改后的向量：最终，修改后的向量元素为 2 3 4 5 6。

迭代器

1. 迭代器的概念和类型

概念：迭代器是一个允许程序员在容器（如数组或STL容器）上进行遍历的对象。它类似于指针，但提供了更高层次的抽象。

类型：

输入迭代器：仅用于从容器中读取数据。
输出迭代器：仅用于向容器写入数据。
前向迭代器：用于单向读写操作。
双向迭代器：支持向前和向后遍历。
随机访问迭代器：支持直接访问任意元素，类似数组。

2. 迭代器的操作

操作：

解引用：通过 *iterator 访问迭代器指向的元素。
自增：++iterator 移动到下一个元素。
自减：对于双向迭代器，--iterator 移动到前一个元素。
比较：使用 == 和 != 比较迭代器。

示例：使用迭代器遍历 std::vector

std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
for(std::vector<int>::iterator it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

3. 迭代器的高级应用

应用：迭代器用于容器的许多操作，如插入、删除元素。

示例：使用迭代器进行插入和删除

vec.insert(vec.begin() + 2, 6); // 在第三个元素前插入 6
vec.erase(vec.begin()); // 删除第一个元素

4. 注意事项

注意：

容器被修改时，迭代器可能失效。
某些容器（如 std::list）不支持随机访问迭代器。

完整代码示例

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    // 创建一个 vector
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用迭代器遍历并打印元素
    std::cout << "Original vector: ";
    for(auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << "\\n";

    // 使用迭代器插入元素
    vec.insert(vec.begin() + 2, 6);

    // 使用迭代器删除元素
    vec.erase(vec.begin());

    // 再次打印修改后的 vector
    std::cout << "Modified vector: ";
    for(const auto& value : vec) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

Original vector: 1 2 3 4 5 
Modified vector: 2 3 6 4 5

容器定义和初始化

std::vector

定义：std::vector 是一个动态数组，可以存储任意数量的同类型元素。

初始化：

空的 vector：std::vector vec;

初始化列表：std::vector vec = {1, 2, 3, 4, 5};

指定大小和初始值：std::vector vec(10, 0);（10个元素，每个都是0）std::list

std::list

定义：std::list 是一个双向链表，适用于频繁的插入和删除操作。

初始化：

空的 list：std::list lst;

初始化列表：std::list lst = {1, 2, 3, 4, 5};

std::map

定义：std::map 是一个基于键-值对的关联容器，每个键都是唯一的。

初始化：

空的 map：std::map mp;

初始化列表：std::map mp = {{1, "one"}, {2, "two"}};

示例代码

以下是一些容器定义和初始化的示例代码。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <list>
#include <map>

int main() {
    // Vector 初始化
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::cout << "Vector: ";
    for(const int& i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << "\\n";

    // List 初始化
    std::list<int> lst = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::cout << "List: ";
    for(const int& i : lst) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << "\\n";

    // Map 初始化
    std::map<int, std::string> mp = {{1, "one"}, {2, "two"}};
    std::cout << "Map: ";
    for(const auto& pair : mp) {
        std::cout << pair.first << "->" << pair.second << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

解释

std::vector vec = {1, 2, 3, 4, 5};

这行代码创建了一个 std::vector，并使用初始化列表 {1, 2, 3, 4, 5} 进行初始化。

std::list lst = {1, 2, 3, 4, 5};

类似地，这行代码创建了一个 std::list 并使用同样的初始化列表。

std::map mp = {{1, "one"}, {2, "two"}};

这里创建了一个 std::map，其中每个元素都是一个键-值对。

C++ 容器赋值和 Swap

在 C++ 标准模板库（STL）中，容器支持赋值操作和 swap 函数。这些操作是容器类的基本功能，允许容器间的内容交换和赋值。以下是这些操作的详细介绍：

1. 赋值操作

赋值：容器可以使用赋值操作符（=）将一个容器的内容复制到另一个容器中。

示例：std::vector 的赋值

std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3};
std::vector<int> vec2;
vec2 = vec1; // 将 vec1 的内容赋值给 vec2

2. Swap 操作

swap()：swap 函数交换两个同类型容器的内容。这是一个非常高效的操作，通常只交换容器内部的指针，而不是复制整个容器的数据。

示例：使用 swap 交换 std::vector 的内容

std::vector<int> vec3 = {4, 5, 6};
vec1.swap(vec3); // 交换 vec1 和 vec3 的内容

完整代码示例

下面是一个综合示例，演示了赋值和 swap 操作。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec1 = {1, 2, 3};
    std::vector<int> vec2;
    std::vector<int> vec3 = {4, 5, 6};

    // 赋值操作
    vec2 = vec1; // 将 vec1 的内容赋值给 vec2

    // 输出赋值后的 vec2
    std::cout << "After assignment, vec2: ";
    for(const auto& value : vec2) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << "\\n";

    // Swap 操作
    vec1.swap(vec3); // 交换 vec1 和 vec3 的内容

    // 输出 swap 后的 vec1 和 vec3
    std::cout << "After swap, vec1: ";
    for(const auto& value : vec1) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << "\\n";

    std::cout << "After swap, vec3: ";
    for(const auto& value : vec3) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

After assignment, vec2: 1 2 3 
After swap, vec1: 4 5 6 
After swap, vec3: 1 2 3

赋值操作：将 vec1 的内容赋值给 vec2，使得 vec2 的内容变为 1 2 3。
Swap 操作：交换 vec1 和 vec3 的内容，使得 vec1 的内容变为 4 5 6，而 vec3 的内容变为 1 2 3。

容器大小操作

在 C++ 标准模板库（STL）中，容器提供了多种操作来管理和查询其大小。这些操作允许你检查容器是否为空，获取容器的大小，调整容器的大小，以及在容器的末尾添加或删除元素。以下是这些操作的详细介绍：

1. 检查是否为空

empty()：这个函数用于检查容器是否为空（即不包含任何元素）。

示例：检查 std::vector 是否为空

std::vector<int> vec;
bool isEmpty = vec.empty(); // 检查 vec 是否为空

2. 获取大小

size()：返回容器中元素的数量。

示例：获取 std::vector 的大小

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
size_t size = vec.size(); // 获取 vec 的大小

3. 改变大小

resize()：改变容器的大小。如果新大小大于当前大小，则在容器末尾添加元素。如果新大小小于当前大小，则从容器末尾删除元素。

示例：改变 std::vector 的大小

vec.resize(5); // 改变 vec 的大小为 5

4. 添加和删除元素

push_back()：在容器末尾添加一个新元素。

pop_back()：删除容器末尾的元素。

示例：在 std::vector 中添加和删除元素

vec.push_back(4); // 在 vec 末尾添加元素 4
vec.pop_back(); // 删除 vec 末尾的元素

完整代码示例

下面是一个综合示例，演示了上述所有大小操作。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};

    // 检查是否为空
    std::cout << "Is empty: " << vec.empty() << "\\n";

    // 获取大小
    std::cout << "Size before resize: " << vec.size() << "\\n";

    // 改变大小
    vec.resize(5); // 改变 vec 的大小为 5

    // 输出改变大小后的 vec
    std::cout << "Size after resize: " << vec.size() << "\\n";
    std::cout << "Elements: ";
    for(const auto& value : vec) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << "\\n";

    // 添加和删除元素
    vec.push_back(4); // 添加元素
    vec.pop_back(); // 删除元素

    // 输出最终的 vec
    std::cout << "Final elements: ";
    for(const auto& value : vec) {
        std::cout << value << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

Is empty: 0
Size before resize: 3
Size after resize: 5
Elements: 1 2 3 0 0 
Final elements: 1 2 3 0 0

检查是否为空：vec 不为空（Is empty: 0，0 表示 false）。
获取大小：初始 vec 的大小为 3。
改变大小：改变后的 vec 大小为 5，多出的位置用默认值 0 填充。
添加和删除元素：添加了一个元素 4 然后又删除了，所以最终元素没有变化。

顺序容器操作

在 C++ 的标准模板库（STL）中，顺序容器如 vector、deque、list 等提供了一系列操作，使得元素的管理和访问变得灵活高效。以下是顺序容器的一些常用操作的详细介绍：

1. 访问元素

operator[] 和 at()：用于访问指定位置的元素。at() 方法与 operator[] 相似，但它会检查索引是否越界。

示例：访问 std::vector 中的元素

std::vector<int> vec = {1, 2, 3};
int firstElement = vec[0]; // 使用 operator[]
int secondElement = vec.at(1); // 使用 at()

2. 前后元素访问

front() 和 back()：分别返回容器中的第一个和最后一个元素的引用。

示例：访问 std::vector 的第一个和最后一个元素

int first = vec.front(); // 第一个元素
int last = vec.back(); // 最后一个元素

3. 迭代器

begin(), end(), rbegin(), rend()：分别返回指向容器第一个元素、尾后元素的迭代器，以及对应的反向迭代器。

示例：遍历 std::vector

for(auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
    std::cout << *it << " ";
}

4. 修改容器

insert(), erase(), push_back(), pop_back(), clear()：用于在容器中插入和删除元素。

示例：修改 std::vector

vec.push_back(4); // 添加元素
vec.erase(vec.begin()); // 删除第一个元素
vec.clear(); // 清空容器

5. 容器大小

size(), empty(), resize()：获取容器的大小，检查是否为空，或者改变容器的大小。

示例：检查 std::vector 的大小和状态

bool isEmpty = vec.empty(); // 检查是否为空
size_t size = vec.size(); // 获取大小
vec.resize(3); // 调整大小

完整代码示例

下面是一个综合示例，展示了上述所有操作。

#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3};

    // 访问元素
    std::cout << "First element: " << vec[0] << ", Second element: " << vec.at(1) << "\\n";

    // 前后元素访问
    std::cout << "Front: " << vec.front() << ", Back: " << vec.back() << "\\n";

    // 遍历容器
    std::cout << "Elements: ";
    for(auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << "\\n";

    // 修改容器
    vec.push_back(4);
    vec.erase(vec.begin());
    vec.clear();

    // 容器大小操作
    std::cout << "Is empty: " << vec.empty() << "\\n";
    std::cout << "Size: " << vec.size() << "\\n";
    vec.resize(3);

    return 0;
}

输出：

Fir

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c++顺序容器（一）

c++ 顺序容器概述

容器通用操作

1. 构造和析构

示例：std::vector 的构造

2. 迭代器操作

示例：使用迭代器遍历 std::vector

3. 容量查询

示例：检查 std::vector 的大小

4. 元素访问

示例：访问 std::vector 的元素

5. 修改操作

示例：修改 std::vector

完整代码示例

迭代器

1. 迭代器的概念和类型

2. 迭代器的操作

示例：使用迭代器遍历 std::vector

3. 迭代器的高级应用

示例：使用迭代器进行插入和删除

4. 注意事项

完整代码示例

容器定义和初始化

示例代码

C++ 容器赋值和 Swap

1. 赋值操作

示例：std::vector 的赋值

2. Swap 操作

示例：使用 swap 交换 std::vector 的内容

完整代码示例

容器大小操作

1. 检查是否为空

示例：检查 std::vector 是否为空

2. 获取大小

示例：获取 std::vector 的大小

3. 改变大小

示例：改变 std::vector 的大小

4. 添加和删除元素

示例：在 std::vector 中添加和删除元素

完整代码示例

顺序容器操作

1. 访问元素

示例：访问 std::vector 中的元素

2. 前后元素访问

示例：访问 std::vector 的第一个和最后一个元素

3. 迭代器

示例：遍历 std::vector

4. 修改容器

示例：修改 std::vector

5. 容器大小

示例：检查 std::vector 的大小和状态

完整代码示例

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