初识STL

Posted 2022-09-13 灵彧universe

初识STL

STL简介：

STL（Standard Template Library），即标准模板库，是一个具有工业强度的，高效的C++程序库。是一套功能强大的 C++ 模板类，提供了通用的模板类和函数，这些模板类和函数可以实现多种流行和常用的算法和数据结构，如向量、链表、队列、栈。

​C++标准模板库的核心包括容器 (Containers）、算法（Algorithms）、迭代器（iterators）三个组件，其中1.容器是用来管理某一类对象的集合，C++ 提供了各种不同类型的容器，比如 deque、list、vector、map 等；2.算法作用于容器。它们提供了执行各种操作的方式，包括对容器内容执行初始化、排序、搜索和转换等操作；3.迭代器用于遍历对象集合的元素。这些集合可能是容器，也可能是容器的子集。这三个组件都带有丰富的预定义函数，帮助我们通过简单的方式处理复杂的任务。

STL的特点：

STL的一个重要特点是数据结构和算法的分离：

​ 尽管这是个简单的概念，但这种分离确实使得STL变得非常通用。例如，由于STL的sort()函数是完全通用的，你可以用它来操作几乎任何数据集合，包括链表，容器和数组；

STL另一个重要特点是它不是面向对象的：

​ 为了具有足够通用性，STL主要依赖于模板而不是封装，继承和多态性——OOP的三个要素。你在STL中找不到任何明显的类继承关系。这好像是一种倒退，但这正好是使得STL的组件具有广泛通用性的底层特征。另外，由于STL是基于模板，内联函数的使用使得生成的代码短小高效；

STL组件：

​ STL 组件主要包括容器，迭代器、算法和仿函数。

容器

容器即用来存储并管理某类对象的集合。

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​ 例如鱼缸是用来盛放金鱼的容器。每一种容器都有其优点和缺点。为满足程序的各种需求，STL 准备了多种容器类型，容器可以是 arrays 或是 linked lists，或者每个元素有特别的键值。

迭代器

迭代器用于在一个对象群集的元素上进行遍历动作。对象群集可能是容器，也可能是容器的一部分。

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​ 迭代器的主要用途是为容器提供一组很小的公共接口。利用这个接口，某项操作可以行进至群集内的下一个元素。每种容器都提供了各自的迭代器。迭代器了解该容器的内部结构，所以能够正确行进。迭代器的接口和一般指针类似。

算法

用来处理群集内的元素，可以出于不同目的搜寻、排序、修改、使用那些元素。

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​ 所有容器的迭代器都提供一致的接口，通过迭代器的协助，算法程序可以用于任意容器。

STL 的一个特性是将数据和操作分离。数据由容器类别加以管理，操作则由可定制的算法定义。迭代器在两者之间充当“粘合剂”，以使算法可以和容器交互运作。

STL 的另一个特性即组件可以针对任意型别运作。“标准模板库”这一名称即表示“可接受任意型别”的模板，并且这些型别均可执行必要操作。

在 STL 中，容器又分为序列式容器和关联式容器两大类，而迭代器的功能主要是遍历容器内全部或部分元素的对象。迭代器可划分为 5 种类属，这 5 种类属归属两种类型：双向迭代器和随机存取迭代器。

SIL 中提供的算法包括搜寻、排序、复制、重新排序、修改、数值运算等。

仿函数

STL中大量运用了仿函数。仿函数具有泛型编程强大的威力，是纯粹抽象概念的例证。

STL之容器与算法：

容器

​ STL 包含诸多容器类。容器类是可以包含其他对象的类，就像数组和队列堆栈等数据结构包含整数、小数、类等数据成员一样。STL 可以包含常见的向量类、链表类、双向队列类、集合类、图类等，每个类都是一种模板，这些模板可以包含各种类型的对象。

下述代码是常用的 vector 赋值方法：

vector <int> l;
for (int i =0;i <100;i++ )
l.push_back (i);

下述代码采用 map 容器进行二维元素的管理：

map <string, string, less <string>> cap; //按从小到大排序
cap ["Ark"] ="Little Rock";
cap ["New"] ="Albany";

map 类似于二维数组，但比二维数组灵活得多。

目前，STL 中已经提供的容器主要如下：

• vector <T>：一种向量。
• list <T>：一个双向链表容器，完成了标准 C++ 数据结构中链表的所有功能。
• queue <T>：一种队列容器，完成了标准 C++ 数据结构中队列的所有功能。
• stack <T>：一种栈容器，完成了标准 C++ 数据结构中栈的所有功能。
• deque <T>：双端队列容器，完成了标准 C++ 数据结构中栈的所有功能。
• priority_queue <T>：一种按值排序的队列容器。
• set <T>：一种集合容器。
• multiset <T>：一种允许出现重复元素的集合容器。
• map <key, val>：一种关联数组容器。
• multimap <key, val>：一种允许出现重复 key 值的关联数组容器。

以上容器设计高效，还提供了接口。程序员可以在任何适当的地方使用它们。

容器可以分为序列式容器和关联式容器两大类。序列式容器主要有 vector、list 和 deque；关联式容器包括 set、map、multiset 和 multimap 等容器模板类。

算法

STL 提供了非常多的数据结构算法。这些算法在命名空间 std 的范围内定义，通过包含头文件 <algorithm> 来获得使用权。

常见的部分算法如下：

• for_each()；
• find()；
• find_if()；
• count()；
• count_if()；
• replace()；
• replace_if()；
• copy()；
• unique_copy()；
• sort()；
• equal_range()；
• merge()；

STL 中的所有算法都是基于模板实现的。

由于是出于好奇，私自在网上浏览查阅所得，没有进行过系统，全面的学习，若有不正确和不足的地方还请指教哦ψ(｀∇´)ψ（￣︶￣）↗