C++学习（17）—— 初识STL

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1.STL的诞生

• 长久以来，软件界一直希望建立一种可以重复利用的东西
• C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升
• 大多数情况下，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
• 为了建立数据集结构和算法的一套标准，诞生了STL

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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

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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

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4.STL中容器、算法、迭代器

• 容器：

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：

? 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

• 算法：

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

算法分为质变算法和非质变算法：

质变算法：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

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

• 迭代器：

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

常用的容器中迭代器种类为双向迭代器，和随机访问迭代器

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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存放内置的数据类型

容器：vector

算法：for_each

迭代器：vector<int>::iterator

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

void myPrint(int val) {
    cout << val << endl;
}

void test01() {
    //创建一个vector容器，数组
    vector<int> v;
    //向容器中插入数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);

    ////通过迭代器访问容器中的数据
    vector<int>::iterator itBegin = v.begin(); //起始迭代器，指向容器中第一个元素
    vector<int>::iterator itEnd = v.end(); //结束迭代器，指向容器中最后一个元素的下一个位置

    //第一种遍历方式
    while (itBegin != itEnd) {
        cout << *itBegin << endl;
        itBegin++;
    }

    ////第二种遍历方式
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << endl;
    }

    //第三种遍历方式
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}

int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

5.2 vector存放自定义数据类型

学习目标：vector中存放自定义的数据类型，并打印输出

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

class Person {
public:
    Person(string name, int age) {
        this->m_name = name;
        this->m_age = age;
    }
    string m_name;
    int m_age;
};

void test01() {
    vector<Person> v;
    Person p1("A", 10);
    Person p2("B", 20);
    Person p3("C", 30);
    Person p4("D", 40);
    Person p5("E", 50);
    //向容器中添加数据
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);
    v.push_back(p5);
    //遍历容器中数据
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << "name: " << (*it).m_name << " age: " << (*it).m_age << endl;
        cout << "name: " << it->m_name << " age: " << it->m_age << endl;
    }
}

//存放自定义数据类型 指针
void test02() {
    vector<Person*> v;
    Person p1("A", 10);
    Person p2("B", 20);
    Person p3("C", 30);
    Person p4("D", 40);
    Person p5("E", 50);
    //向容器中添加数据
    v.push_back(&p1);
    v.push_back(&p2);
    v.push_back(&p3);
    v.push_back(&p4);
    v.push_back(&p5);
    //遍历容器中数据
    for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << "name: " << (*it)->m_name << " age: " << (*it)->m_age << endl;
    }
}

int main() {
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

5.3 vector容器嵌套容器

学习目标：容器中嵌套容器，我们将所有数据进行遍历输出

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

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中
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    v.push_back(v4);
    //通过大容器将所有数据遍历
    for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        for (vector<int>::iterator t = (*it).begin(); t != (*it).end(); t++) {
            cout << *t ;
        }
        cout << endl;
    }
}

int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

C++学习（17）—— 初识STL

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