STL——配接器常用算法使用

Posted 2020-11-19 tp-16b

学习STL，必然会用到它里面的适配器和一些常用的算法。它们都是STL中的重要组成部分。

适配器

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在STL里可以用一些容器适配得到适配器。例如其中的stack和queue就是由双端队列deque容器适配而来。其实适配器也是一种设计模式，该种模式是将一个类的接口转换成用户希望的另外一个接口。简单的说：就是需要的东西就在眼前，但却不能用或者使用不是很方便，而短时间又无法改造它，那我们就通过已存在的东西去适配它。

STL中的适配器一共有三种：

①应用于容器的即容器适配器；比如stack和queue就是对deque的接口进行了转调
②应用于迭代器的即迭代器适配器；比如反向迭代器就是对迭代器的接口进行了转调
③应用于仿函数的即函数适配器

 

不过我们平常用容器适配器用得比较多，所以我们着重容器适配器的使用，其它适配器可参考《STL源码剖析》。

 

（1）stack/queue

我们都知道stack和queue都是一种特殊的线性数据结构，要求在其固定端进行数据的插入和删除操
作。而在STL的容器当中，deque是双开口的结构，因此STL就将它作为栈和队列的底层结构，然后对deque稍加改装后就实现出来了stack和queue。

像这种：将某个类的接口进行重新包装而实现出的新结构，称之为适配器

如stack原型定义：

常用接口：

 

queue原型定义类似：

 

 

 注意：stack queue没有迭代器

 

 

（2）priority_queue

 priority_queue（优先级队列）是一个拥有权值关键的队列，允许用户以任意次序将元素插入容器内，但取出时每次都是取优先级最高(低)的元素，这正是heap所具有该特性，因此priority_queue以vector作为底层存储元素空间，将heap算法进行包装，实现出了优先级队列 。

定义原型：

注：它的头文件包含在#include <queue>中

 

关于它的使用：

1.因为仅需取队首和队尾元素的操作，因此 priority_queue 优先队列容器也不提供迭代器，对其他任意位置处的元素进行直接访问操作。

2.调用top成员函数取队头元素时，由于队列内部封装的堆算法，取得的元素是权值最大的元素。

3.调用pop删除顶部的元素时， 删除的元素是具有最高权值的元素。并且通常pop前会调用成员top进行检索。

pop成员函数有效地调用pop_heap算法来保留priority_queues的heap属性，然后调用基础容器对象的成员函数pop_back来删除该元素。

4.它同样支持定制比较的仿函数进行自定义顺序比较。

结合这些操作，我们可以来实现一个小功能。

 

 案例：根据出现次数，统计前k项编程语言

 vector<string> GetTopKLanguage(const vector<string>& v, int k)
 {
     unordered_map<string, int> umap;
     //将每种语言次数对应统计起来
     for( int i=0; i< v.size( ); ++i)
     {
         umap[v[i]]++;
     }
     UmapIte it1 = umap.begin( );
     while( it1 != umap.end( ))
     {
         cout<<it1->first<<" :"<<it1->second<<endl;
         ++it1;
     }
     //用priority_queue对pair<string, int>按权值排序
     priority_queue<string, vector<UmapIte>, CountCompare> pq;
     UmapIte it = umap.begin( );
     int m = k;
     while( it != umap.end( ))
     {
         if(m > 0 && m--)
             pq.push(it);
         else
         {
             //取到当前队列中权值最大（值最小）的元素来pop，相当于逐渐把出现次数较少的语言弹出，将出现次数较多的留下。
             UmapIte top = pq.top( );
             if( it->second > top->second)
             {
                 pq.pop();
                 pq.push(it);  
             }
         }
         ++it;
     }
     cout<<endl;
     while(!pq.empty( ) )
     {
         cout<<pq.top( )->first<<" :"<<pq.top( )->second<<endl;
         pq.pop( );
     }
 //  vector<string> ret;
 //  for( int i=0; i<k; ++i)
 //  { 
 //      ret.push_back(pq.top()->first);
 //      pq.pop();
 //  }
 //  return ret;
 }
 
 int main( )
 {
     vector<string> v;
     v.push_back("php");
     v.push_back("Python");
     v.push_back("Python");
     v.push_back("Java");
     v.push_back("PHP");
     v.push_back("C/C++");
     v.push_back("C/C++");
     v.push_back("C/C++");
     v.push_back("PHP");
     v.push_back("Java");
     v.push_back("PHP");
     v.push_back("Go");
     v.push_back("PHP");
     v.push_back("Java");
     v.push_back("PHP");
     v.push_back("PHP");
     v.push_back("PHP");
 
     GetTopKLanguage(v, 3);
 
     return 0;
 }

　这里要统计出现次数前3的语言（其中由于优先级队列遍历的特殊性，世上最好的语言最后出现）：

 

 

常用算法

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 STL中的算法是将常用的算法规范出来，它作用的元素范围是可以通过迭代器或指针访问的任何对象序列；但算法只关心操作的步骤，与数据的结构没有任何的关系（即它不会影响容器的结构 如大小或存储分配），而且STL在设计时就有一个目标，就是算法可复用，效率要尽可能的高。STL中收录了极具复用价值的70多个算法，包括：排序，查找，排列组合，数据移动，拷贝，删除，比较组合，运算等。

 

关于它的用法：

首先要包含头文件<algorithm>，里面定义了各种的算法的函数集合。

常见算法：

 查找类算法
 find/find_if/find_first_of/binary_search/count/count_if

 排序和通用算法
sort/stable_sort/partial_sort/partial_sum/partition/merge/reverse

 删除和替换算法
 copy/copy_backward/remove/remove_if/swap/unique

排列组合算法
prev_permutation/next_permutation

 集合操作
set_difference/set_union/set_intersection

 简单应用

1.查找

//binary_search
 void test_binary_search( )
 {
     int a[ ] = {11,2,4,5,9,0,3,6};
     vector<int> v(a, a+ 8);
     sort(v.begin( ), v.end( ));
     cout<<binary_search(v.begin( ), v.end( ), 6);
 
     //结果  1
 }

 

2.排序

//partiton
 bool IsBigerK(int curValue)
 {
     return curValue < 3;
 }

 void test_partition( )
 {
     vector<int> a;
     a.push_back(6);
     a.push_back(5);
     a.push_back(4);
     a.push_back(3);
     a.push_back(2);
     a.push_back(1);
 
     //以3为边界划分
     partition(a.begin( ), a.end( ), IsBigerK);
     for( int i=0; i< a.size(); ++i)
         cout<<a[ i]<<" ";
     cout<<endl;
 
     //结果：1 2 4 3 5 6
 }
 
 
 //sort
 //template<class T>  //形如这样自定义来比较
 //struct Greater
 //{ 
 //  bool operator()(const T& l, const T& r)
 //  { 
 //      return l > r;
 //  }
 //};
 void test_sort( )
 {
     vector<int> v;
     v.push_back(1);
     v.push_back(3);
     v.push_back(4);
     v.push_back(0);
     v.push_back(10);
     v.push_back(3);
     sort(v.begin( ), v.end(), greater<int>());
     for( int i=0; i< v.size( ); ++i)
         cout<<v[i]<<" ";
     cout<<endl;
 
     //结果：
     //10 4 3 3 1 0
 }

3.排列组合问题

 //排列问题
 //next_permutation  求得下一个排列
 void test_permutation( )
 {
     string str("abc");
     do
     {
         cout<<str.c_str( )<<endl;
     }while(next_permutation(str.begin( ), str.end( )));
 
     //结果：
     //abc
     //acb
     //bac
     //bca
     //cab
     //cba
     //注意：对于值重复，不造成影响. aab求得的全排列不会用重复
 }

 

 

4.集合操作

set_difference

关于使用：

1. 在两个集合中找出不同的元素，这些不同的元素全部来自与第一组中，不从第二组中来。

2.它的返回值为一个迭代器it，迭代器指向存储的结果（即找出来的不同元素）最后一个位置。通常 用it-ret.begin()得到不同元素的个数。

 void test_set_difference( )
 { 
     int a[ ] = {1, 4, -1, 5, 2};
     int b[ ] = {3, 4, 1, 5, 6};
     
  //+5 注意！
     sort(a, a+5); //-1 1 2 4 5
     sort(b, b+5); //1 3 4 5 6
 
     vector<int> v(10);
     vector<int>::iterator it;  
     it =set_difference(a, a+5, b, b+5, v.begin()) ;//it是-1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 的结尾
     v.resize(it-v.begin()); //-1 2
     it = v.begin( );
     while( it != v.end( ))
     {   
         cout<<*it<<" ";
         ++it;
     }
 
     //结果：-1 2
 }

 

 

 算法当中的相关分类总览：

参考：http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/