STL初识

Posted 2021-05-26 借我十斤肉

文章目录

• • 1 STL的诞生
  • 2 STL基本概念
  • 3 STL六大组件
  • 4 STL中容器、算法、迭代器
  • 5 容器算法迭代器初识
  • • 5.1 vector存放内置数据类型
    • 5.2 vector存放自定义数据类型
    • 5.3 vector容器嵌套容器

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参考自黑马程序员匠心之作|C++教程从0到1入门编程,学习编程不再难

1 STL的诞生

• 长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西

• C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升

• 大多情况下，数据结构和算法都未能有一套标准,导致被迫从事大量重复工作

• 为了建立数据结构和算法的一套标准,诞生了STL

2 STL基本概念

• STL(Standard Template Library,标准模板库)
• STL 从广义上分为: 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 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数

3 STL六大组件

STL大体分为六大组件，分别是:容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器

1. 容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据。
2. 算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等
3. 迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂。
4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。
5. 适配器：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西。
6. 空间配置器：负责空间的配置与管理。

4 STL中容器、算法、迭代器

容器： 置物之所也

STL 容器 就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来

常用的数据结构：数组, 链表,树, 栈, 队列, 集合, 映射表 等

这些容器分为序列式容器和关联式容器两种:

• 序列式容器:强调值的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置。
• 关联式容器:二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系，放的同时也进行了排序

算法： 问题之解法也要通过迭代器才能访问容器中的元素

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms)

算法分为:质变算法和非质变算法。

• 质变算法：是指运算过程中会更改区间内的元素的内容。例如拷贝，替换，删除等等
• 非质变算法：是指运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等

迭代器： 容器和算法之间粘合剂

提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方式。

每个容器都有自己专属的迭代器

迭代器使用非常类似于 指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针 (记住这句话！！！)

迭代器种类：

种类	功能	支持运算
输入迭代器	对数据的只读访问	只读，支持++、==、！=
输出迭代器	对数据的只写访问	只写，支持++
前向迭代器	读写操作，并能向前推进迭代器	读写，支持++、==、！=
双向迭代器	读写操作，并能向前和向后操作	读写，支持++、–，
随机访问迭代器	读写操作，可以以跳跃的方式访问任意数据，功能最强的迭代器	读写，支持++、–、[n]、-n、<、<=、>、>=

双向迭代器和随机访问迭代器是容器中常用的迭代器

5 容器算法迭代器初识

STL中最常用的容器为Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器。

5.1 vector存放内置数据类型

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector<int>::iterator

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>	//标准算法头文件
using namespace std;

//用于for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
void myPrint(int val)
{
	cout << val << endl;
}

// 测试函数
void  test01()
{
	// 1、创建了一个vector容器，数组
	vector<int> v;

	// 2、向容器中插入数据
	for (int i = 10; i < 60; i += 10)
	{
		v.push_back(i);
	}

	// 3、遍历容器的元素
	//第一种遍历方式 while循环
	//通过迭代器访问容器中的数据
	//vector<int>::iterator 拿到vector<int>这种容器的迭代器类型
	cout << "while循环输出数组元素" << endl;
	vector<int>::iterator itBegin = v.begin();	//起始迭代器，指向容器第一个元素
	vector<int>::iterator itEnd = v.end();		//结束迭代器，指向容器最后一个元素的下一个位置

	while (itBegin != itEnd)
	{
		cout << *itBegin << endl;
		itBegin++;
	}

	//第二种遍历方式 for 循环
	cout << "\\nfor 循环输出数组元素" << endl;
	for (size_t i = 0; i < v.size(); i++)
	{
		cout << v[i] << endl;
	}

	//第三种遍历方式
	cout << "\\nfor 循环+迭代器输出数组元素" << endl;
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << endl;
	}

	//第四种遍历方式，利用STL提供的遍历算法    头文件 algorithm
	cout << "\\n利用STL提供的遍历算法输出数组元素" << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}

int main()
{
	test01();


	return 0;
}

输出结果：

while循环输出数组元素
10
20
30
40
50

for 循环输出数组元素
10
20
30
40
50

for 循环+迭代器输出数组元素
10
20
30
40
50

利用STL提供的遍历算法输出数组元素
10
20
30
40
50

注：起始迭代器与结束迭代器指向的位置

vector<int>::iterator itBegin = v.begin();	//起始迭代器，指向容器第一个元素
vector<int>::iterator itEnd = v.end();		//结束迭代器，指向容器最后一个元素的下一个位置

5.2 vector存放自定义数据类型

示例：

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

// 自定义数据类型
class Person
{
public:

	Person(string name,int age)
	{
		m_Name = name;
		m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test01()
{
	vector<Person> vp;

	Person p1("张三", 10);
	Person p2("李四", 20);
	Person p3("王五", 30);
	Person p4("赵六", 40);

	//向容器中添加数据
	vp.push_back(p1);
	vp.push_back(p2);
	vp.push_back(p3);
	vp.push_back(p4);

	//遍历容器中的数据
	for (vector<Person>::iterator it = vp.begin(); it != vp.end(); it++)
	{
		//解引用*的方式  · 
		//cout << "姓名：" << (*it).m_Name << " 年龄：" << (*it).m_Age << endl;

		//指针的方式 ->
		cout << "姓名：" << it->m_Name << " 年龄：" << it->m_Age << endl;

	}
}

//存放自定义数据类型的 指针
void test02()
{
	vector<Person*> vp;

	Person p1("张三", 10);
	Person p2("李四", 20);
	Person p3("王五", 30);
	Person p4("赵六", 40);

	//向容器中添加数据，添加的是地址
	vp.push_back(&p1);
	vp.push_back(&p2);
	vp.push_back(&p3);
	vp.push_back(&p4);

	//遍历容器
	for (vector<Person*>::iterator it = vp.begin(); it != vp.end(); it++)
	{
		cout << "姓名：" << (*it)->m_Name << " 年龄：" << (*it)->m_Age << endl;

		//*it解引用解出来的数据类型与尖括号<>中的数据类型一致，本案例即 Person* 类型

		//解引用的方式输出，过于繁琐
		//cout << "姓名：" << (*(*it)).m_Name << " 年龄：" << (*(*it)).m_Age << endl;
	}

}

int main()
{
	//test01();

	test02();

	return 0;
}

注意：

*it解引用解出来的数据类型与vector<>的尖括号<>中的数据类型一致，本案例即 Person* 类型

输出结果：

->test01():
姓名：张三 年龄：10
姓名：李四 年龄：20
姓名：王五 年龄：30
姓名：赵六 年龄：40
->test02():
姓名：张三 年龄：10
姓名：李四 年龄：20
姓名：王五 年龄：30
姓名：赵六 年龄：40

5.3 vector容器嵌套容器

示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

//容器嵌套容器
void test01()
{
	vector<vector<int>> v;

	//创建小容器
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	vector<int> v3;
	vector<int> v4;

	//向小容器中添加数据
	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		v1.push_back(i + 1);
		v2.push_back(i + 2);
		v3.push_back(i + 3);
		v4.push_back(i + 4);
	}

	//将小容器插入到大容器
	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
	v.push_back(v3);
	v.push_back(v4);

	//通过大容器遍历输出所有数据
	for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it < v.end(); it++)
	{
		//(*it)是一个 vector<int> 容器，再次遍历小容器
		for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit < (*it).end(); vit++)
		{
			cout << *vit << " ";
		}
		cout << endl;
	}
}

int main()
{
	test01();

	return 0;
}

输出结果：

1 2 3 4
2 3 4 5
3 4 5 6
4 5 6 7