【C++知识点】STL 容器总结)(一)

简介: 【C++知识点】STL 容器总结(一)

STL

概述

STL,学名Standard Template Library,一般称它为标准模板库。


C++ 对模板(Template)支持得很好,STL 就是借助模板把常用的数据结构及其算法都实现了一遍,并且做到了数据结构和算法的分离。例如,vector 的底层为顺序表(数组),list 的底层为双向链表,deque 的底层为循环队列,set 的底层为红黑树,hash_set 的底层为哈希表。


从根本上说,STL是一些“容器”的集合,这些“容器”有list,vector,set,map一大堆,STL也是算法和其他一些组件的集合。比如说中sort函数。


STL基本组成

STL从广义上讲分为三类:


1.容器(Container),是一种数据结构,如list,vector,和deques ,以模板类的方法提供。为了访问容器中的数据,可以使用由容器类输出的迭代器;

2.迭代器(Iterator),提供了访问容器中对象的方法。例如,可以使用一对迭代器指定list或vector中的一定范围的对象。迭代器就如同一个指针。事实上,C++的指针也是一种迭代器。但是,迭代器也可以是那些定义了operator*()以及其他类似于指针的操作符地方法的类对象;

3.算法(Algorithm),是用来操作容器中的数据的模板函数。例如,STL用sort()来对一个vector中的数据进行排序,用find()来搜索一个list中的对象,函数本身与他们操作的数据的结构和类型无关,因此他们可以在从简单数组到高度复杂容器的任何数据结构上使用;


string容器

用字符数组存放字符串容易发生数组越界的错误,而且往往难以察觉。因此,C++ 标准模板库设计了string 数据类型,专门用于字符串处理。


要使用string 对象,须包含头文件。


在用C++ 编程时,要优先考虑用string 对象来处理字符串,因为其用法比字符数组更简单,而且不容易出错。

初始化

string对象的初始化和普通类型变量的初始化基本相同,只是string作为类,还有类的一些特性:使用构造函数初始化。

string s1; //默认初始化,一个空字符串s1
string s2(s1); //s2是s1的副本
string s3 = s1; //等价于s3(s1),s3是s1的副本
string s4(“hello”); //s4是字面值”hello”
string s5 = “hello”; //等价于上行代码
string s6(n,’a’); //把s6初始化为由连续的n个字符c组成的串
//调用string的构造函数生成一个临时的string类,再用临时的string类初始化。
string s7 = string(“hello”);
string s8(string(“hello”));

输入输出

  1. 1.cin 输入
string s1;
cin >> s1; //遇到空格终止
cout << s1 << endl;
  1. 2.getline读取整行
string s1;
getline(cin,s1);
cout << s1 << endl;

vs里面使用getline,须加上#include

比较大小

string可以直接使用> ,< == 等进行比较。

string s1 = “abc”,s2=”eda”;
s1 > s2
s1 < s2
s1 == s2

链接

string可以使用+来直接链接。

string s1 = “hello”,s2 = “ world”;
string s3 = s1 + s2;

获取字符

  1. 1.使用C++11新特性的for
string s1 = “abcdefg”;
for (auto c:s1){
    cout << c << “ “;
}
  1. 2.使用运算符[] + size()函数
s1[0];
s1[1];
s1[2];
  1. 3.使用迭代器
string s1 = “hello world”;
for(auto i=s1.begin();i!=s1.end();i++){
    cout << *i << “ “;
}

拷贝string对象

第一个将s1从下标pos开始拷贝到结尾。当pos>s1.size()时,为未定义行为;当pos=s1.size(),拷贝一个空字符。

第二个将s1从下标pos开始拷贝,拷贝len个字符。当pos>s1.size()时,为未定义行为;当pos=s2.size(),拷贝一个空字符。

string s(s1,pos);
string s(s1,pos,len);

案例:

string s1("hello");
(1) string s2(s1, 1);//s2为”ello”,长度为4
(2) string s3(s1, 5);//s3为””,长度为0
(3) string s8(s1, 6);// 错误,未定义的行为,抛出异常
(4) string s4(s1, 1, 3);// s4为”ell”,长度为3
(5) string s5(s1, 1, 8);// 正确,s5为”ello”,长度为4
(6) string s6(s1, 5, 8);// s6为””,长度为0
(7) string s7(s1, 6, 1);// 错误,未定义的行为,抛出异常

substr函数

返回一个string对象,返回的对象包含s从pos下标开始的n个字符。pos和n均为可选参数。pos默认为下标0;n默认为s.size()-pos。

s.substr(pos,n);

案例:

string s ("value");
(1)string s2 = s.substr();//s2为”value”,大小为5
(2)string s3 = s.substr(2);//s3为”lue”,大小为3
(3)string s4 = s.substr(5);//s3为””,大小为0
(4)string s5 = s.substr(6);//错误,s5的大小为pos = 5,小于s.size()
(5)string s6 = s.substr(1,2);// s6为”al”,大小为2
(6)string s7 = s.substr(1,7);// s7为”alue”,大小为4
(7)string s8 = s.substr(5,7);// s8为””,大小为0
(8)string s9 = s.substr(6,7);// 错误,s9的大小为pos = 5,小于s.size()

insert函数

  1. 1.iterator insert( iterator pos, CharT ch )
  2. 2.void insert( iterator pos, size_type count, CharT ch )
  3. 3.void insert( iterator pos, InputIt first, InputIt last )
  1. 4.插入初始化列表

案例:

string s1("value");
s1.insert(s1.begin(), 's');//执行后,s1为"svalue"
s1.insert(s1.begin(), 1, 's');//执行后,s1为"ssvalue"
s1.insert(s1.begin(), s1.begin(), ++s1.begin());//执行后,s1为"sssvalue"
s1.insert(s1.end(), {'1','2'});//执行后,s1为"sssvalue12"

erase函数

//删除s从pos下标开始的n个字符,并返回删除后的s。当pos > s.size()时,报错
basic_string & erase(size_type pos=0, size_type n=npos);
//删除s迭代器position位置的字符,并返回下一个字符的迭代器。
iterator erase(const_iterator position);
//删除s迭代器[first,last)区间的字符,并返回last字符的迭代器。
iterator erase(const_iterator first, const_iterator last);

案例:

string s1("value");
string s2("value");
string s3("value");
string s4("value");
s1.erase();//执行后,s1为空
s2.erase(0,2); //执行后,s2为”lue”
s2.erase(1); //执行后,s2为"l"
s3.erase(s3.begin());//执行后,s3为”alue”
s4.erase(s4.begin(),++s4.begin());//执行后,s4为”alue”

append函数

append是在string对象的末尾进行插入操作,这一点使用+运算符也能做到。

案例:

string s="C++";
s.append("program");//执行完后,s=”C++program”

replace函数

案例:

string s("i very love China!");
const char* cp1 = "truly";
const char* cp2 = "truly!!!";
string str1 = "really";
string str2 = "really!!!";
//1.将s从下标2开始删除4个字符,删除后在下标2处插入cp1
s.replace(2,4,cp1);//s=” i truly love China!”
//2.将s从下标2开始删除5个字符,删除后在下标2插入cp2的前5个字符
s.replace(2, 5, cp2,5); //s=” i truly love China!”
//3.将s从下标2开始删除5个字符,删除后在下标2插入str1
s.replace(2, 5, str1);//s=”i really love China!”
//4.将s从下标2开始删除6个字符,删除后在下标2插入str2从下标0开始的6个字符
s.replace(2, 6, str2, 0, 6);//s=”i really love China!”
//5.将s从下标2开始删除6个字符,删除后在下标2插入4个’*’字符
s.replace(2, 6, 4, '*');//s=”i **** love China!”

其他函数

  1. 1.find( )函数
string s = "1230,3210,220";
int start = 0;
int index = s.find(',', start); //从下标为0开始查找,返回第一个','的下标,如果找不到返回-1
  1. 2.ispunct()函数:判断字符是否是标点符号用ispunct()
string s;
cin >> s;
for (auto each : s) {
    if (!ispunct(each)) {
        cout << each;
    }
}

vector容器

c++ 中,vector 是一个十分有用的容器。它能够像容器一样存放各种类型的对象。也就是说,vector是一个能够存放任意类型的动态数组。

vector 是同一种类型的对象的集合,每个对象都有一个对应的整数索引值。和string 对象一样,标准库将负责管理与存储元素相关的内存。


把vector 称为容器,是因为它可以包含其他对象。一个容器中的所有对象都必须是同一种类型的。

头文件

使用vector须包含头文件vector

#include <vector>

声明与初始化

vector 可以声明各种类型,整型、字符型、字符串等等!

//整形数组
vector <int> vec = { 1,2,3,4,5};
//char型数组
vector <char> vec1 = {'h','e','l' ,'l' ,'o' };
//double
vector<double> vec2 = {1.1,2.2,3.3};

利用构造函数初始化

vector():创建一个空vector vector(int nSize):创建一个vector,元素个数为nSize

vector(int nSize,const t& t):创建一个vector,元素个数为nSize,且值均为t

vector(const vector&):复制构造函数

vector(begin,end):复制[begin,end)区间内另一个数组的元素到vector中

案例:

vector <int> vec(10);//定义一个含10个变量的整型数组vec,默认值都为0
vector <int> vec(10,2);//定义一个含10个变量的整型数组vec,默认值都为2
vector<int> vec(a);//其中a也是vector,把a整体赋值给vec
vector<int> vec(a.begin(),a.begin+1);//把a的从开始到第二个赋值给vec

遍历函数

reference at(int pos):返回pos位置元素的引用

reference front():返回首元素的引用

reference back():返回尾元素的引用

iterator begin():返回向量头指针,指向第一个元素

iterator end():返回向量尾指针,指向向量最后一个元素的下一个位置

reverse_iterator rbegin():反向迭代器,指向最后一个元素

reverse_iterator rend():反向迭代器,指向第一个元素之前的位置

案例:

vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6 };
cout << v.at(1) << endl; // 打印2
cout << v.front() << endl; //打印1
cout << v.back() << endl; // 打印6
for (auto i = v.begin(); i != v.end(); i++) {
    cout << *i << " ";
}
//输出1 2 3 4 5 6
cout << endl;
for (auto i = v.rbegin(); i != v.rend(); i++) {
    cout << *i << " ";
}
//输出6 5 4 3 2 1

添加函数

//向量尾部增加一个元素X
void push_back(const T& x);
//向量中迭代器指向元素前增加一个元素x
iterator insert(iteratorit,const T& x);
//向量中迭代器指向元素前增加n个相同的元素x
iterator insert(iterator it,int n,const T& x);
//向量中迭代器指向元素前插入另一个相同类型向量的[first,last)间的数据
iterator insert(iterator it,const_iterator first,const_iterator last);

案例:

vector<int> v = { 1,2 };
vector<int> v2 = { 100,200 };
v.push_back(3);
v.insert(v.begin(), 11);
v.insert(v.begin() + 1, 3, 22);
v.insert(v.begin(), v2.begin(), v2.end());
for (auto i = v.begin(); i != v.end(); i++) {
    cout << *i << " ";
}
//输出100 200 11 22 22 22 1 2 3

删除函数

iterator erase(iterator it):删除向量中迭代器指向元素

iterator erase(iterator first,iterator last):删除向量中[first,last)中元素

void pop_back():删除向量中最后一个元素

void clear():清空向量中所有元素

案例:

vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6 };
v.erase(v.begin()+1);//删除2
v.erase(v.begin() + 2, v.begin() + 4); //删除4 ,5
v.pop_back(); //删除最后一个元素
v.clear(); //清空所有元素
for (auto i = v.begin(); i != v.end(); i++) {
    cout << *i << " ";
}

判断函数

bool empty() const:判断向量是否为空,若为空,则向量中无元素,返回1;反之,返回0

cout << v.empty() << endl;

大小函数

int size() const:返回向量中元素的个数

int capacity() const:返回当前向量所能容纳的最大元素值

int max_size() const:返回最大可允许的vector 元素数量值

案例:

vector<int> v = { 1,2,3,4,5,6 };
cout << v.size() << endl; //输出6
cout << v.capacity() << endl; //输出6
cout << v.max_size() << endl; //输出4611686018427387903

其他函数

1.void swap(vector&):交换两个同类型向量的数据

2.void assign(int n,const T& x):设置向量中前n个元素的值为x

3.void assign(const_iterator first,const_iterator last):向量中[first,last)中元素设置成当前向量元素


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