C++ STL的概念
C++ STL（Standard Template Library，标准模板库）是C++标准库中的一个重要组成部分，提供了丰富的通用数据结构和算法。STL包含了多个容器（如vector、list、map等），迭代器（iterator）、算法（algorithm）等组件，可以帮助开发者更高效地进行数据处理和算法实现。
STL的主要概念包括：
- 容器（Containers）：STL提供了多种容器，如vector（动态数组）、list（双向链表）、map（关联数组）等，用于存储不同类型的数据。
- 迭代器（Iterators）：迭代器允许通过统一的方式遍历容器中的元素，从而实现对容器的操作。
- 算法（Algorithms）：STL包含了大量的通用算法，如排序、查找、复制等，可以直接应用于各种容器，并且具有高效性能和可重用性。
- 函数对象（Function Objects）：函数对象是可调用对象，类似于函数指针，用于在算法中执行特定操作。
- 适配器（Adapters）：STL提供了对容器和迭代器的适配器，如stack（栈）、queue（队列）、priority_queue（优先队列）等。
实际上，STL为C++程序员提供了强大的工具集，可以大大简化数据处理和算法实现的过程，提高代码的可读性和可维护性。
C++ STL：vector存放内置数据类型
当使用STL的vector容器来存放内置数据类型时，可以根据需求选择不同的操作和功能。下面是一些常见的使用情况和相应的代码示例：
- 创建一个包含int类型的vector，并添加元素：
#include <iostream> #include <vector> int main() { std::vector<int> nums; // 创建一个存放int类型的vector nums.push_back(1); // 添加元素到vector尾部 nums.push_back(2); nums.push_back(3); // 遍历打印所有元素 for (int i = 0; i < nums.size(); i++) { std::cout << nums[i] << " "; } std::cout << std::endl; return 0; }
输出结果为：1 2 3
- 在vector中查找指定值的元素：
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> int main() { std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5}; // 使用find算法在vector中查找指定值 auto it = std::find(nums.begin(), nums.end(), 3); if (it != nums.end()) { std::cout << "元素找到了，位置为：" << std::distance(nums.begin(), it) << std::endl; } else { std::cout << "未找到指定元素" << std::endl; } return 0; }
输出结果为：元素找到了，位置为：2
- 使用迭代器进行遍历和修改：
#include <iostream> #include <vector> int main() { std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5}; // 使用迭代器遍历和修改元素 for (auto it = nums.begin(); it != nums.end(); ++it) { // 修改当前位置的元素值 *it *= 2; } // 遍历打印修改后的元素 for (const auto& num : nums) { std::cout << num << " "; } std::cout << std::endl; return 0; }
输出结果为：2 4 6 8 10
这些示例展示了在存放内置数据类型的vector中进行元素添加、查找和修改的常用操作。需要注意的是，vector的大小可变，可以根据需要动态地添加或删除元素。
C++ STL：vector存放自定义数据类型
当使用STL的vector容器存放自定义数据类型时，需要注意以下几个情况，并相应提供代码示例：
- 定义自定义数据类型：
首先，要定义一个自定义数据类型，可以通过定义一个结构体或者类来实现。例如，我们定义一个名为Person的结构体，包含姓名和年龄两个成员变量：
struct Person { std::string name; int age; };
- 创建一个包含自定义数据类型的vector，并添加元素：
#include <iostream> #include <vector> struct Person { std::string name; int age; }; int main() { std::vector<Person> persons; // 创建一个存放Person类型的vector Person p1{"Alice", 25}; // 创建并初始化一个Person对象 persons.push_back(p1); // 添加到vector中 persons.push_back({"Bob", 30}); // 可直接在push_back函数中创建并添加元素 // 遍历打印所有人的姓名和年龄 for (const auto& person : persons) { std::cout << "姓名: " << person.name << ", 年龄: " << person.age << std::endl; } return 0; }
输出结果为：
姓名: Alice, 年龄: 25 姓名: Bob, 年龄: 30
- 在vector中查找指定值的元素：
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> struct Person { std::string name; int age; }; int main() { std::vector<Person> persons = {{"Alice", 25}, {"Bob", 30}, {"Charlie", 35}}; // 使用find_if算法在vector中查找年龄大于等于30的人 auto it = std::find_if(persons.begin(), persons.end(), [](const Person& p) { return p.age >= 30; }); if (it != persons.end()) { std::cout << "找到年龄大于等于30的人，姓名：" << it->name << ", 年龄：" << it->age << std::endl; } else { std::cout << "未找到符合条件的人" << std::endl; } return 0; }
输出结果为：找到年龄大于等于30的人，姓名：Bob, 年龄：30
- 使用迭代器进行遍历和修改：
#include <iostream> #include <vector> struct Person { std::string name; int age; }; int main() { std::vector<Person> persons = {{"Alice", 25}, {"Bob", 30}, {"Charlie", 35}}; // 使用迭代器遍历和修改元素 for (auto& person : persons) { // 修改年龄 person.age += 1; } // 遍历打印修改后的所有人的姓名和年龄 for (const auto& person : persons) { std::cout << "姓名: " << person.name << ", 年龄: " << person.age << std::endl; } return 0; }
输出结果为：
姓名: Alice, 年龄: 26 姓名: Bob, 年龄: 31 姓名: Charlie, 年龄: 36
这些示例展示了在存放自定义数据类型的vector中进行元素添加、查找和修改的常见操作。需要注意的是，自定义数据类型要重载适用于该类型的运算符，例如比较运算符等，以便在算法中使用。
C++ STL：容器嵌套容器
在STL中，容器嵌套容器是一种常见的数据结构设计方式。它允许我们在一个容器中存放另一个容器作为其元素。下面是几个常见的容器嵌套容器的示例：
- Vector嵌套vector：
#include <iostream> #include <vector> int main() { // 创建一个嵌套vector的容器 std::vector<std::vector<int>> nestedVector; // 创建并添加第一个内层vector std::vector<int> innerVector1 = {1, 2, 3}; nestedVector.push_back(innerVector1); // 创建并添加第二个内层vector std::vector<int> innerVector2 = {4, 5, 6}; nestedVector.push_back(innerVector2); // 遍历打印所有元素 for (const auto& innerVec : nestedVector) { for (const auto& num : innerVec) { std::cout << num << " "; } std::cout << std::endl; } return 0; }
输出结果为：
1 2 3 4 5 6
- Vector嵌套map：
#include <iostream> #include <vector> #include <map> int main() { // 创建一个嵌套map的容器 std::vector<std::map<std::string, int>> nestedVectorMap; // 创建并添加第一个内层map std::map<std::string, int> innerMap1 = {{"apple", 1}, {"banana", 2}}; nestedVectorMap.push_back(innerMap1); // 创建并添加第二个内层map std::map<std::string, int> innerMap2 = {{"orange", 3}, {"grape", 4}}; nestedVectorMap.push_back(innerMap2); // 遍历打印所有元素 for (const auto& innerMap : nestedVectorMap) { for (const auto& pair : innerMap) { std::cout << pair.first << ": " << pair.second << " "; } std::cout << std::endl; } return 0; }
输出结果为：
apple: 1 banana: 2 orange: 3 grape: 4
- Map嵌套vector：
#include <iostream> #include <map> #include <vector> int main() { // 创建一个嵌套vector的容器 std::map<std::string, std::vector<int>> nestedMapVector; // 创建并添加第一个内层vector std::vector<int> innerVector1 = {1, 2, 3}; nestedMapVector["A"] = innerVector1; // 创建并添加第二个内层vector std::vector<int> innerVector2 = {4, 5, 6}; nestedMapVector["B"] = innerVector2; // 遍历打印所有元素 for (const auto& pair : nestedMapVector) { std::cout << pair.first << ": "; for (const auto& num : pair.second) { std::cout << num << " "; } std::cout << std::endl; } return 0; }
输出结果为：
A: 1 2 3 B: 4 5 6
这些示例展示了如何在STL中创建和使用嵌套容器。嵌套容器的设计可以根据需求灵活变化，允许我们构建复杂的数据结构来满足特定的应用场景。
