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【c++】标准模板库STL入门简介与常见用法

时间:2015-11-04 12:53:16      阅读:341      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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一、STL简介

1、什么是STL

STL(Standard Template Library)标准模板库,主要由容器、迭代器、算法、函数对象、内存分配器和适配器六大部分组成。STL已是标准C++的一部分,使用STL开发系统可以提高开发效率。

2、容器(Containers)

容器类是可以包含其它对象的模板类,如向量类(vector)、链表类(list)、双向队列类(deque)、集合类(set)和映射类(map)等。其中vector、list、deque为序列式容器,set、map为关联式容器。如:

vector<int> x;  //向量x,每个分量是int

vector<point> v; //向量v,每个分量是point

list<int> L1;    //链表L1,每个节点是int

3、算法(Algorithms)

STL提供了非常多的数据结构算法,它们在std命名空间的范围内定义,通过#include<algorithm>获得对它们的使用权。

注意:算法都是全局函数模板,如:for_each( )、find()、count()和sort()等

4、迭代器(Iterator)

迭代器类似于C++的指针,是一个指示器,用来指示容器中的某个元素,迭代器的出现使得容器与算法的分离成为可能,即使用算法必须使用容器和迭代器。

5、函数对象:具有operator()运算符重载函数的对象。

二、vector技术

1、vector概述

vector是STL提供的最简单,也是最常用的容器类模板之一,类似于传统数组。

vector特点:提供了对数组元素的快速、随机访问,以及在序列尾部快速、随机的插入和删除;vector对象在运行时可以动态改变自身的大小以便容纳任何数目的元素。

vector头文件:vector是在标准头文件<vector>或在非标准向后兼容头文件vector.h中定义。

2、vector的成员函数

(1)构造函数:

vector<T> v1;             // vector保存类型为T对象。默认构造函数v1为空。

vector<T> v2(v1);     // v2是v1的一个副本。

vector<T> v3(n, i);      // v3 包含 n 个值为 i 的元素。

vector<T> v4(n);         // v4 具有n个元素。

(2)操作

v.empty();    // 如果 v 为空,则返回 true,否则返回 false。

v.size();         // 返回 v 中元素的个数。

v.push_back(t);   // 在 v 的末尾增加一个值为 t 的元素。

v.pop_back();    // 删除v的末尾元素

v.erase(iter);//删除iter指示器指示的元素

v.erase(iter_F,iter_L);//删除指示器iter_F和iter_L之间的所有元素

v.resize(10);     //改变v的大小为10;

v[n];             // 返回 v 中位置为 n 的元素。

v1 = v2;          // 把 v1 的元素替换为 v2 中元素的副本。

v1 == v2;         // 如果 v1 与 v2 相等,则返回 true。

// !=, <, <=, >, 和>=保持这些操作符惯有的含义。

例题1基本操作练习

#include <vector>

#include <iostream>

using namespace std;

void main()

{

    vector<int> v(5,8);

    cout<<"v.size()="<<v.size()<<endl;

    v.push_back(10);

    v.push_back(12);

    cout<<"v.size()="<<v.size()<<endl;

    for ( int i=0;i<v.size();i++)

       cout<<v[i]<<endl;

    v.pop_back();

    v.pop_back();

    v.pop_back();

    v.pop_back();

    cout<<"v.size()="<<v.size()<<endl;

    for ( i=0;i<v.size();i++)

       cout<<v[i]<<endl;

}

3、高级操作

迭代器和算法同样适用于其它容器。

(1)迭代器

迭代器类型:

vector<T>::iterator

举例:

       for (vector<int>::iterator iter=v.begin();iter<v.end();iter++)

              cout<<*iter<<endl;

(2)算法

for_each 算法:

for_each(起始iterator,末尾iterator,函数模板);

举例:

#pragma warning(disable:4786)

#include <vector>

#include <string>

#include <iostream>

#include <algorithm>

using namespace std;

void PrintIt(string & S)

{

       cout<<S<<endl;

}

void main()

{

       vector<string> v;

       v.push_back("English");

       v.push_back("Math");

       v.push_back("Chinese");

       v.push_back("Program");

       for_each (v.begin(),v.end(),PrintIt);

}

sort算法

sort((起始iterator,末尾iterator);

举例:

       sort(v.begin(),v.end());

 

count算法

count(起始iterator,末尾iterator,某个值)统计某个值的出现次数

举例:

#pragma warning(disable:4786)

#include <vector>

#include <iostream>

#include <algorithm>

using namespace std;

void PrintIt(string & S)

{

       cout<<S<<endl;

}

void main()

{

       vector<int> v;

       v.push_back(100);

       v.push_back(80);

       v.push_back(90);

       v.push_back(100);

       v.push_back(80);

       cout<<count(v.begin(),v.end(),100)<<endl;

}

find算法

find(起始iterator,末尾iterator,某个值)查找某个值是否出现

举例:

       vector<int>::iterator iter;

       iter=find(v.begin(),v.end(),100);

       if (iter==v.end())

              cout<<"No found!"<<endl;

       else

              cout<<*iter<<endl;

count_if和find_if算法:这两个算法的使用需要借助函数对象完成。

4、vector应用

练习1:vector综合练习

//文件名:CHAPTER6-24.cpp

#include <vector>

#include <algorithm>

#include <iostream>

using namespace std;

void pause()  //程序暂停

{   char c;

    cout << "\n\nPress return to continue: ";

    cin.get(c);

    cout << "\n\n";

}

int main()

{

    vector<int> v(10,0);   //定义一个vector变量,大小为10,值都为0

    ostream_iterator<int> out(cout, " ");  //定义一个输出迭代器

    copy(v.begin(), v.end(), out);// 通过算法函数copy输出v中全部的数据

    pause(); //程序输出为:0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

    vector<int>::iterator i = v.begin(); //定义头迭代器

    i += 4;  //指向第5个元素

    *i++ = 7;  // or v[4] = 7; //使第5个元素值为7,同时迭代器指向下一个元素

    *i = 9;    // or v[5] = 9; //赋值第6个元素大小为9

    copy(v.begin(), v.end(), out); // 把通过迭代器赋值后的所有元素打印出来

    pause();//程序输出为: 0 0 0 0 7 9 0 0 0 0

    vector<int>::iterator where = find(v.begin(), v.end(), 9);//在v中查找值为9的元素,并返回相应的迭代器

    copy(where, v.end(), out);// 把查找到的元素及其该元素后的数据全部显示出来。

    pause();//程序输出为:9 0 0 0 0

    where = v.insert(where, 8); //在迭代器指示的元素前插入一个元素,其值为8

    copy(v.begin(), v.end(), out); //检验insert函数的效果

    pause();//程序输出为:0 0 0 0 7 8 9 0 0 0 0

    where += 3;  //迭代器指示当前元素后的第三个元素为当前元素

    where = v.insert(where, 4); //在当前元素前插入一个元素,值为4

    copy(v.begin(), v.end(), out);

    pause();//程序输出为:0 0 0 0 7 8 9 0 4 0 0 0

    where -= 6;//迭代器前移6个元素

    where = v.insert(where, 11); //插入元素11到vector中

    copy(v.begin(), v.end(), out);

    pause();//程序输出为:0 0 11 0 0 7 8 9 0 4 0 0 0

    v.erase(where+2);  // 删除迭代器后的第2个元素

    copy(v.begin(), v.end(), out);

    pause();//程序输出为:0 0 11 0 7 8 9 0 4 0 0 0

    sort(v.begin(), v.end()); //对vector进行由大到小排序

    copy(v.begin(), v.end(), out);

    pause();//程序输出为:0 0 0 0 0 0 0 4 7 8 9 11

    if (binary_search(v.begin(), v.end(), 8)) // vector的查找

         cout << "Yes, 8 occurs in vector v.";

    else

         cout << "No, didn‘t find 8 in vector v.";

    pause();//程序输出为:Yes, 8 occurs in vector v.

    if (binary_search(v.begin(), v.end(), 12)) //  vector的查找

         cout << "Yes, 12 occurs in vector v.";

    else

         cout << "No, didn‘t find 12 in vector v.";

    pause();//程序输出为:No, didn‘t find 12 in vector v.

    where = lower_bound(v.begin(), v.end(), 8); //查找第一次出现8的位置

    copy(where, v.end(), out);

    pause();//程序输出为:8 9 11

    where = lower_bound(v.begin(), v.end(), 0); //查找第一次出现0的位置

    copy(where, v.end(), out);

    pause();//程序输出为:0 0 0 0 0 0 0 4 7 8 9 11

    where = upper_bound(v.begin(), v.end(), 0); //查找第一次不出现0时的位置

    copy(where, v.end(), out);

    pause();//程序输出为:4 7 8 9 11

    vector<int> w(v);

    if (v == w) //两个vector直接比较

       cout << "v and w have the same contents";

    else

       cout << "v and w have different contents";

    pause();//程序输出为:v and w have the same contents

    w[5] = 17;

    if (v == w)

       cout << "v and w have the same contents";

    else

       cout << "v and w have different contents";

    pause();//程序输出为:v and w have different contents

    v[5] = 17;

    if (v == w)

       cout << "v and w have the same contents";

    else

       cout << "v and w have different contents";

    pause();//程序输出为:v and w have the same contents

    return 0;

}

练习2     读入一段文本到vector对象,每个单词存储为vector中的一个元素。把vector对象中每个单词转化为大写字母。输出vector对象中转化后的元素,每8个单词为一行输出。

 

三、deque技术

1、deque概述

deque(double-ended queue)是一种动态的数组形式,可以向两端发展。

deque特点:也是随机访问的数据类型;提供了在序列两端快速的插入和删除操作的功能;可以在需要时修改其自身大小。

deque头文件:deque是在标准头文件<deque>或在非标准向后兼容头文件deque.h中定义。

2、deque的成员函数

(1)构造函数:

deque<T> name1;         

deque<T> name2 (name1);     

deque<T> name3(size);      

deque<T> name4(size,value);        

说明:

第一种创建了一个可容纳类型为T的空deque对象name1;

第二种用拷贝构造函数从现有的name1创建了新的deque对象name2;

第三种创建了一个初始大小为size的deque对象name3;

第四种创建了一个初始大小为size,每个元素初始化值为value的deque对象name4;

(2)操作

d.empty();        // 如果 d 为空,则返回 true,否则返回 false。

d.size();         // 返回 d 中元素的个数。

d.push_back(t);  // 在 d 的末尾增加一个值为 t 的元素。

d.push_front(t); // 在 d 的头部增加一个值为 t 的元素。

d.pop_back();     // 删除d的末尾元素

d.pop_front();    // 删除d的第一个元素

d.insert(iterator , t); //在d的iterator处插入t。

d.insert(iterator, iter_F,iter_L);

//在d的iterator处插入iter_F到iter_L之间的元素。

d.erase(iter);     //删除iter指示器指示的元素

d.erase(iter_F,iter_L);//删除指示器iter_F和iter_L之间的所有元素

d.resize(10);     //改变d的大小为10;

d[n]                // 返回 d 中位置为 n 的元素。

d1=d2               // 把 d1 的元素替换为 d2 中元素的副本。

d1==d2              // 如果 d1 与 d2 相等,则返回 true。

// !=, <, <=, >, 和>=保持这些操作符惯有的含义。

d.swap(d1);        //d和d1容器中的内容互换。

3、高级操作

(1)迭代器

deque<T>iterator

举例:

       for (deque<int>::iterator iter=d.begin();iter<d.end();iter++)

              cout<<*iter<<endl;

(2)算法

for_each()算法、sort()算法、count()算法、find()算法同样适用于deque容器;

3、deque应用

练习:deque综合练习

#include <iostream>

#include <deque>  

#include <string>

#include <algorithm>

using namespace std;

int main()

{

       //create empty deque of strings

       deque<string> coll;

       //insert several elements

       coll.assign (3, string("string"));

       coll.push_back ("last string");

       coll.push_front ("first string");

       //print elements separated by newlines

       copy (coll.begin(), coll.end(),       ostream_iterator<string>(cout,"\n"));

       cout << endl;

       //remove first and last element     

       coll.pop_front();

       coll.pop_back();    

       //insert ‘‘another‘‘ into every element but the first

       for (int i=1; i<coll.size(); ++i) {

              coll[i] = "another " + coll [i];

       }

       //change size to four elements

       coll.resize (5, "resized string");

       //print elements separated by newlines

       copy (coll.begin(), coll.end(),ostream_iterator<string>(cout,"\n"));

}

四、list技术

1、list概述

list是一个双向链表容器,不支持随机访问。

list特点:不支持随机访问,访问链表元素要从链表的某个端点开始,插入和删除操作所花费的时间是固定的,即与元素在链表中的位置无关;优势是在任何位置执行插入或删除动作都非常迅速;可以在需要时修改其自身大小。

list头文件:list是在标准头文件<list>或在非标准向后兼容头文件list.h中定义。

2、list的成员函数

(1)构造函数:

list<T> name1;          

list <T> name2 (name1);     

list <T> name3(size);      

list <T> name4(size,value);        

说明:

第一种创建了一个可容纳类型为T的空list对象name1;

第二种用拷贝构造函数从现有的name1创建了新的list对象name2;

第三种创建了一个初始大小为size的list对象name3;

第四种创建了一个初始大小为size,每个元素初始化值为value的list对象name4;

(2)操作

d.empty();        // 如果 d 为空,则返回 true,否则返回 false。

d.size();         // 返回 d 中元素的个数。

d.push_back(t);  // 在 d 的末尾增加一个值为 t 的元素。

d.push_front(t); // 在 d 的头部增加一个值为 t 的元素。

d.pop_back();     // 删除d的末尾元素

d.pop_front();    // 删除d的第一个元素

d.front();         //返回d的第一个元素的引用

d.back();           //返回d的最后一个元素的引用

d.insert(iterator , t); //在d的iterator处插入t。

d.insert(iterator, iter_F,iter_L);

//在d的iterator处插入iter_F到iter_L之间的元素。

d.erase(iter);//删除iter指示器指示的元素

d.erase(iter_F,iter_L);//删除指示器iter_F和iter_L之间的所有元素

d.swap(d1);        //d和d1容器中的内容互换。

d.sort();           //list类的排序使用成员函数完成。而不是用通用算法函数。

d.resize(10);     //改变d的大小为10;

d.merge(d1);       //合并d1和d,以升序排列存储到d中

d.splice(iterator, T);//把另一个list对象T插入到iterator位置

d.splice(iterator,T,iter);//把另一个list对象T的iter位置的元素插入到d的iterator位置。

迭代器

begin()和end()返回头尾的迭代器;

rbegin()和rend()返回尾头的反向迭代器:rbegin()返回最后一个元素的迭代器,rbegin++返回倒数第二个元素。(注意:迭代器只能使用==和!=比较,不能使用>或<比较)。

3、list应用

#include <iostream>

#include <list>

#include <algorithm>

#if _MSC_VER > 1020   // if VC++ version is > 4.2

   using namespace std;  // std c++ libs implemented in std

#endif

void printLists(const list<int>& l1, const list<int>& l2)

{

       cout << "list1: ";

       copy (l1.begin(), l1.end(), ostream_iterator<int>(cout," "));

       cout << endl << "list2: ";

       copy (l2.begin(), l2.end(), ostream_iterator<int>(cout," "));

       cout << endl << endl;

};

int main()

{

       //create two empty lists

       list<int> list1, list2;

       //fill both lists with elements

       for (int i=0; i<6; ++i)

       {

              list1.push_back(i);

              list2.push_front(i);

       }

       printLists(list1, list2);

        //insert all elements of list1 before the first element with value 3 of list2

 //-find() returns an iterator to the first element with value 3

       list2.splice(find(list2.begin(),list2.end(), // destination position

              3), list1); // source list

       printLists(list1, list2);//move first element to the end

       list2.splice(list2.end(), // destination position

              list2, // source list

              list2.begin()); // source position

       printLists(list1, list2);

       //sort second list, assign to list1 and remove duplicates

       list2.sort();

       list1 = list2;

       list2.unique();

       printLists(list1, list2);

       //merge both sorted lists into the first list

       list1.merge(list2);

       printLists(list1, list2);

       return 0;

}

五、set技术

1、set概述

set是一种关联式容器,关联式容器依据特定的排序准则,自动为其元素排序。set中每个元素只能出现一次。即数学中的集合。

set头文件:set是在标准头文件<set>或在非标准向后兼容头文件set.h中定义。

2、set的成员函数

(1)构造函数:

set<T> s1;       

set<T> s2(s1);       

(2)操作

s.empty();        // 如果 s 为空,则返回 true,否则返回 false。

s.size();         // 返回 s 中元素的个数。

s.insert( t);    //在s中插入t。

s.insert(iter_F,iter_L); //在s中插入iter_F到iter_L之间的元素。

s.erase(iter);   //删除iter指示器指示的元素

s.erase(iter_F,iter_L);//删除指示器iter_F和iter_L之间的所有元素

s.erase(key);    //删除s中的key元素。

s.lower_bound(key);//返回key前面的元素的迭代器

s.upper_bound(key);//返回key后面的元素的迭代器

s.find(key);      //在s中查找键值key,找到返回iterator,否则返回end()。

s.resize(10);     //改变s的大小为10;

3、set应用

    编写程序通过删除单词尾部的’s’生成该单词的非复数版本。同时建立一个单词排除集,用于识别以’s’结尾、但这个结尾的’s’又不能删除的单词。例如,放在该排除集中的单词可能有success和class。使用这个排除集编写程序,删除输入单词的复数后缀,而如果输入的是排除集的单词,则保持该单词不变。

#pragma warning(disable: 4786)

#include <set>

#include <iostream>

int main()

{

       std::set<int> c1 ;

       int ai[] = {0, 1, 2, 3} ;

       //construct from a range

       std::set<int> c2(ai, ai + 4) ;

       //copy constructor

       std::set<int> c3(c2) ;

       std::set<int>::iterator Iter ;

       std::set<int>::reverse_iterator RevIter ;

       //判断c1是否为空

       if(c1.empty())

       {            std::cout << "set c1 is empty" << std::endl ; }

       else

       {            std::cout << "set c1 is not empty" << std::endl ;   }

       //使用begin, end显示c2所有元素

       std::cout << "c2 (using begin, end)  = " ;

       for(Iter = c2.begin(); Iter != c2.end(); Iter++)

       {            std::cout << *Iter << " " ;     }

       std::cout << std::endl ;

       //使用rbegin,rend显示c2所有元素

       std::cout << "c2 (using rbegin, rend) = " ;

       for(RevIter = c2.rbegin(); RevIter != c2.rend(); RevIter++)

       {            std::cout << *RevIter << " " ;       }

       std::cout << std::endl ;

       //使用find进行元素的查找

       std::set<int>::const_iterator constIter = c1.find(3) ;

       if(constIter != c1.end())

       {            std::cout << "c1 contains element 3, *constIter = "

                     << *constIter << std::endl ;

       }

       //使用size返回c1的最大元素大小

       std::cout << "c1.size() = " << c1.size() << std::endl ;

       //使用swap把c1和c2进行元素交换

       c1.insert(4) ;

       c2.swap(c1) ;

       std::cout << "The last element of c2 = " << *(c2.rbegin())

              << std::endl ;

       //使用clear进行c1元素的清除

       c1.clear() ;

       std::cout << "After calling c1.clear(), c1.size() = "

              << c1.size() << std::endl ;

       //使用upper_bound返回c2当前值的最近增值迭代器

       std::cout << "* (c2.upper_bound(3)) = "

              << *(c2.upper_bound(3)) << std::endl ;

       //使用lower_bound返回c2当前值的最近降值迭代器

       std::cout << "* (c2.lower_bound(3)) = "

              << *(c2.lower_bound(3)) << std::endl ;

       //使用erase进行元素的删除操作

       if(c3.erase(1) != 0)

       {            std::cout << "c3 does not contain 1 any more" << std::endl ;      }

       else

       {            std::cout << "No elements in c3 match key 1" << std::endl ;      }

       if((c2.erase(c2.begin())) != c2.end())

       {            std::cout << "c2 does not contain 0 any more" << std::endl ;      }

       else

       {            std::cout << "No elements in c2 match key 0" << std::endl ;      }

       c3.erase(c3.begin(), c3.end()) ;

       std::cout << "after c3.erase(c3.begin(), c3.end()), c3.size() = "

              << c3.size() << std::endl ;

       return 0 ;

}

六、map技术

1、map概述

map是一种关联式容器,set中每个元素都是由“键值/实值”所形成的一对组合,每个键值只能出现一次,不能重复。

map头文件:map是在标准头文件<map>或在非标准向后兼容头文件map.h中定义。

2、map的成员函数

(1)构造函数:

map<k, v> m2;

// 创建一个名为m2的空map对象,其键和值的类型分别为k和v

map<k, v> m(m2);

// 创建m2的副本m,m与m2必须有相同的键类型和值类型

map<k, v> m(iter_F, iter_L);

// 创建map类型的对象m,存储迭代器iter_F和 iter_L标记的范围内所有元素的副本。元素的类型必须能转换为pair<const k, v>

对于键类型,唯一的约束就是必须支持 < 操作符,至于是否支持其他的关系或相等运算,则不作要求。

(2)操作:

m.empty()、m.size()、m.begin()、m.end()、m.rbegin()、m.rend()、m.swap(m1)、m.lower_bound(key)、m.upper_bound(key)、、

m.insert(pair<k,v>(key,value))、

m.insert(iterator, pair<k,v>(key,value))、

m.erase(iterator)、m.erase(key)、m.erase(iter_F,iter_L)、

m[key]      //如果下标所表示的键在容器中不存在,则添加新元素

3、map应用

(1)编写程序统计并输出所读入的单词出现次数。

(2)输入两个多项式,计算两个多项式的加法运算结果。

【c++】标准模板库STL入门简介与常见用法

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原文地址:http://www.cnblogs.com/msxh/p/4935425.html

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