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STL初識

約 4 分鐘閱讀

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1.STL初識

1.1.STL的誕生

  • 長久以來，軟件界一直希望建立一種可重複利用的東西

  • C++的面向對象和泛型編程思想，目的就是複用性的提升

  • 大多情況下，數據結構和算法都未能有一套標準,導致被迫從事大量重複工作

  • 為了建立數據結構和算法的一套標準,誕生了STL

    ​

1.2.STL基本概念

  • STL(Standard Template Library,標準模板庫)
  • STL 從廣義上分為: 容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)
  • 容器和算法之間通過迭代器進行無縫連接。
  • STL 幾乎所有的代碼都採用了模板類或者模板函數

1.3.STL六大組件

STL大體分為六大組件，分別是:容器、算法、迭代器、仿函數、適配器（配接器）、空間配置器

  1. 容器：各種數據結構，如vector、list、deque、set、map等,用來存放數據。
  2. 算法：各種常用的算法，如sort、find、copy、for_each等
  3. 迭代器：扮演了容器與算法之間的膠合劑。
  4. 仿函數：行為類似函數，可作為算法的某種策略。
  5. 適配器：一種用來修飾容器或者仿函數或迭代器接口的東西。
  6. 空間配置器：負責空間的配置與管理。

1.4.STL中容器、算法、迭代器

**容器：**置物之所也

STL容器就是將運用最廣泛的一些數據結構實現出來

常用的數據結構：數組, 鏈表,樹, 棧, 隊列, 集合, 映射表 等

這些容器分為序列式容器和關聯式容器兩種:

​ 序列式容器:強調值的排序，序列式容器中的每個元素均有固定的位置。 關聯式容器:二叉樹結構，各元素之間沒有嚴格的物理上的順序關係

**算法：**問題之解法也

有限的步驟，解決邏輯或數學上的問題，這一門學科我們叫做算法(Algorithms)

算法分為:質變算法和非質變算法。

質變算法：是指運算過程中會更改區間內的元素的內容。例如拷貝，替換，刪除等等

非質變算法：是指運算過程中不會更改區間內的元素內容，例如查找、計數、遍歷、尋找極值等等

**迭代器：**容器和算法之間粘合劑

提供一種方法，使之能夠依序尋訪某個容器所含的各個元素，而又無需暴露該容器的內部表示方式。

每個容器都有自己專屬的迭代器

迭代器使用非常類似於指針，初學階段我們可以先理解迭代器為指針

迭代器種類：

種類 功能 支持運算
輸入迭代器 對數據的只讀訪問 只讀，支持++、==、！=
輸出迭代器 對數據的只寫訪問 只寫，支持++
前向迭代器 讀寫操作，並能向前推進迭代器 讀寫，支持++、==、！=
雙向迭代器 讀寫操作，並能向前和向後操作 讀寫，支持++、--，
隨機訪問迭代器 讀寫操作，可以以跳躍的方式訪問任意數據，功能最強的迭代器 讀寫，支持++、--、[n]、-n、<、<=、>、>=

常用的容器中迭代器種類為雙向迭代器，和隨機訪問迭代器

1.5.容器算法迭代器初識

瞭解STL中容器、算法、迭代器概念之後，我們利用代碼感受STL的魅力

STL中最常用的容器為Vector，可以理解為數組，下面我們將學習如何向這個容器中插入數據、並遍歷這個容器

1.5.1.vector存放內置數據類型

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector<int>::iterator

示例：

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

using namespace std;

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

void test01() {

	//创建vector容器对象，并且通过模板参数指定容器中存放的数据的类型
	vector<int> v;
	//向容器中放数据
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);

	//每一个容器都有自己的迭代器，迭代器是用来遍历容器中的元素
	//v.begin()返回迭代器，这个迭代器指向容器中第一个数据
	//v.end()返回迭代器，这个迭代器指向容器元素的最后一个元素的下一个位置
	//vector<int>::iterator 拿到vector<int>这种容器的迭代器类型

	vector<int>::iterator pBegin = v.begin();
	vector<int>::iterator pEnd = v.end();

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

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

	//第三种遍历方式：
	//使用STL提供标准遍历算法  头文件 algorithm
	for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);
}

int main() {

	test01();


	return 0;
}

運行結果：

10
20
30
40
10
20
30
40

10
20
30
40

1.5.2.Vector存放自定義數據類型

學習目標：vector中存放自定義數據類型，並打印輸出

示例：

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

using namespace std;

//自定义数据类型
class Person {
public:
	Person(string name, int age) {
		mName = name;
		mAge = age;
	}
public:
	string mName;
	int mAge;
};
//存放对象
void test01() {

	vector<Person> v;

	//创建数据
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);
	Person p5("eee", 50);

	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);

	for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << "Name:" << (*it).mName << " Age:" << (*it).mAge << endl;

	}
}

//放对象指针
void test02() {

	vector<Person*> v;

	//创建数据
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);
	Person p5("eee", 50);

	v.push_back(&p1);
	v.push_back(&p2);
	v.push_back(&p3);
	v.push_back(&p4);
	v.push_back(&p5);

	for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		Person * p = (*it);
		cout << "Name:" << p->mName << " Age:" << (*it)->mAge << endl;
	}
}

int main() {

	test01();
    
	test02();


	return 0;
}

運行結果：

Name:aaa Age:10
Name:bbb Age:20
Name:ccc Age:30
Name:ddd Age:40
Name:eee Age:50
Name:aaa Age:10
Name:bbb Age:20
Name:ccc Age:30
Name:ddd Age:40
Name:eee Age:50

1.5.3.Vector容器嵌套容器

學習目標：容器中嵌套容器，我們將所有數據進行遍歷輸出

示例：

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

//容器嵌套容器
void test01() {

	vector< vector<int> >  v;

	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	vector<int> v3;
	vector<int> v4;

	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);
	}

	//将容器元素插入到vector v中
	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
	v.push_back(v3);
	v.push_back(v4);

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

		for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++) {
			cout << *vit << " ";
		}
		cout << endl;
	}

}

int main() {

	test01();


	return 0;
}

運行結果：

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