- 本阶段主要针对C++==泛型编程==和==STL==技术做详细讲解,探讨C++更深层的使用
1 模板
1.1 模板的概念
模板就是建立通用的模具,大大提高复用性
模板的特点:
- 模板不可以直接使用,它只是一个框架
- 模板的通用并不是万能的
1.2 函数模板
- C++另一种编程思想称为 ==泛型编程== ,主要利用的技术就是模板
- C++提供两种模板机制:函数模板和类模板
1.2.1 函数模板语法
函数模板作用:
建立一个通用函数,其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定,用一个虚拟的类型来代表。
语法:
template<typename T>
函数声明或定义
解释:
template --- 声明创建模板
typename --- 表面其后面的符号是一种数据类型,可以用class代替
T --- 通用的数据类型,名称可以替换,通常为大写字母
总结:
- 函数模板利用关键字 template
- 使用函数模板有两种方式:自动类型推导、显示指定类型
- 模板的目的是为了提高复用性,将类型参数化
1.2.2 函数模板注意事项
注意事项:
- 自动类型推导,必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
- 模板必须要确定出T的数据类型,才可以使用
总结:
- 使用模板时必须确定出通用数据类型T,并且能够推导出一致的类型
1.2.3 函数模板案例
案例描述:
- 利用函数模板封装一个排序的函数,可以对不同数据类型数组进行排序
- 排序规则从大到小,排序算法为选择排序
- 分别利用char数组和int数组进行测试
总结:模板可以提高代码复用,需要熟练掌握
1.2.4 普通函数与函数模板的区别
普通函数与函数模板区别:
- 普通函数调用时可以发生自动类型转换(隐式类型转换)
- 函数模板调用时,如果利用自动类型推导,不会发生隐式类型转换
- 如果利用显示指定类型的方式,可以发生隐式类型转换
总结:建议使用显示指定类型的方式,调用函数模板,因为可以自己确定通用类型T
1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则
调用规则如下:
- 如果函数模板和普通函数都可以实现,优先调用普通函数
- 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
- 函数模板也可以发生重载
- 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
总结:既然提供了函数模板,最好就不要提供普通函数,否则容易出现二义性
1.2.6 模板的局限性
局限性:
- 模板的通用性并不是万能的
总结:
- 利用具体化的模板,可以解决自定义类型的通用化
- 学习模板并不是为了写模板,而是在STL能够运用系统提供的模板
1.3 类模板
1.3.1 类模板语法
类模板作用:
- 建立一个通用类,类中的成员 数据类型可以不具体制定,用一个虚拟的类型来代表。
语法:
template<typename T>
类
解释:
template --- 声明创建模板
typename --- 表面其后面的符号是一种数据类型,可以用class代替
T --- 通用的数据类型,名称可以替换,通常为大写字母
总结:类模板和函数模板语法相似,在声明模板template后面加类,此类称为类模板
1.3.2 类模板与函数模板区别
类模板与函数模板区别主要有两点:
- 类模板没有自动类型推导的使用方式
- 类模板在模板参数列表中可以有默认参数
总结:
- 类模板使用只能用显示指定类型方式
- 类模板中的模板参数列表可以有默认参数
1.3.3 类模板中成员函数创建时机
类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的:
- 普通类中的成员函数一开始就可以创建
- 类模板中的成员函数在调用时才创建
总结:类模板中的成员函数并不是一开始就创建的,在调用时才去创建
1.3.4 类模板对象做函数参数
学习目标:
- 类模板实例化出的对象,向函数传参的方式
一共有三种传入方式:
- 指定传入的类型 --- 直接显示对象的数据类型
- 参数模板化 --- 将对象中的参数变为模板进行传递
- 整个类模板化 --- 将这个对象类型 模板化进行传递
总结:
- 通过类模板创建的对象,可以有三种方式向函数中进行传参
- 使用比较广泛是第一种:指定传入的类型
1.3.5 类模板与继承
当类模板碰到继承时,需要注意一下几点:
- 当子类继承的父类是一个类模板时,子类在声明的时候,要指定出父类中T的类型
- 如果不指定,编译器无法给子类分配内存
- 如果想灵活指定出父类中T的类型,子类也需变为类模板
总结:如果父类是类模板,子类需要指定出父类中T的数据类型
1.3.6 类模板成员函数类外实现
学习目标:能够掌握类模板中的成员函数类外实现
总结:类模板中成员函数类外实现时,需要加上模板参数列表
1.3.7 类模板分文件编写
学习目标:
- 掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式
问题:
- 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段,导致分文件编写时链接不到
解决:
- 解决方式1:直接包含.cpp源文件
- 解决方式2:将声明和实现写到同一个文件中,并更改后缀名为.hpp,hpp是约定的名称,并不是强制
总结:主流的解决方式是第二种,将类模板成员函数写到一起,并将后缀名改为.hpp
1.3.8 类模板与友元
学习目标:
- 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现
全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可
全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在
总结:建议全局函数做类内实现,用法简单,而且编译器可以直接识别
1.3.9 类模板案例
案例描述: 实现一个通用的数组类,要求如下:
- 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
- 将数组中的数据存储到堆区
- 构造函数中可以传入数组的容量
- 提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
- 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
- 可以通过下标的方式访问数组中的元素
- 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量
2 STL初识
2.1 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
2.2 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
2.3 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
- 容器:各种数据结构,如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据。
- 算法:各种常用的算法,如sort、find、copy、for_each等
- 迭代器:扮演了容器与算法之间的胶合剂。
- 仿函数:行为类似函数,可作为算法的某种策略。
- 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。
- 空间配置器:负责空间的配置与管理。
2.4 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
算法:问题之解法也
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
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、<、<=、>、>= |
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
2.5 容器算法迭代器初识
了解STL中容器、算法、迭代器概念之后,我们利用代码感受STL的魅力
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
2.5.1 vector存放内置数据类型
容器: vector
算法: for_each
迭代器: vector<int>::iterator
3 STL- 常用容器
3.1 string容器
3.1.1 string基本概念
本质:
- string是C++风格的字符串,而string本质上是一个类
*string和char * 区别:*
- char * 是一个指针
- string是一个类,类内部封装了char*,管理这个字符串,是一个char*型的容器。
特点:
string 类内部封装了很多成员方法
例如:查找find,拷贝copy,删除delete 替换replace,插入insert
string管理char*所分配的内存,不用担心复制越界和取值越界等,由类内部进行负责
3.1.2 string构造函数
构造函数原型:
string();
//创建一个空的字符串 例如: string str;string(const char* s);
//使用字符串s初始化string(const string& str);
//使用一个string对象初始化另一个string对象string(int n, char c);
//使用n个字符c初始化
总结:string的多种构造方式没有可比性,灵活使用即可
3.1.3 string赋值操作
功能描述:
- 给string字符串进行赋值
赋值的函数原型:
string& operator=(const char* s);
//char*类型字符串 赋值给当前的字符串string& operator=(const string &s);
//把字符串s赋给当前的字符串string& operator=(char c);
//字符赋值给当前的字符串string& assign(const char *s);
//把字符串s赋给当前的字符串string& assign(const char *s, int n);
//把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串string& assign(const string &s);
//把字符串s赋给当前字符串string& assign(int n, char c);
//用n个字符c赋给当前字符串
总结:
string的赋值方式很多,operator=
这种方式是比较实用的
3.1.4 string字符串拼接
功能描述:
- 实现在字符串末尾拼接字符串
函数原型:
string& operator+=(const char* str);
//重载+=操作符string& operator+=(const char c);
//重载+=操作符string& operator+=(const string& str);
//重载+=操作符string& append(const char *s);
//把字符串s连接到当前字符串结尾string& append(const char *s, int n);
//把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾string& append(const string &s);
//同operator+=(const string& str)string& append(const string &s, int pos, int n);
//字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾
总结:字符串拼接的重载版本很多,初学阶段记住几种即可
3.1.5 string查找和替换
功能描述:
- 查找:查找指定字符串是否存在
- 替换:在指定的位置替换字符串
函数原型:
int find(const string& str, int pos = 0) const;
//查找str第一次出现位置,从pos开始查找int find(const char* s, int pos = 0) const;
//查找s第一次出现位置,从pos开始查找int find(const char* s, int pos, int n) const;
//从pos位置查找s的前n个字符第一次位置int find(const char c, int pos = 0) const;
//查找字符c第一次出现位置int rfind(const string& str, int pos = npos) const;
//查找str最后一次位置,从pos开始查找int rfind(const char* s, int pos = npos) const;
//查找s最后一次出现位置,从pos开始查找int rfind(const char* s, int pos, int n) const;
//从pos查找s的前n个字符最后一次位置int rfind(const char c, int pos = 0) const;
//查找字符c最后一次出现位置string& replace(int pos, int n, const string& str);
//替换从pos开始n个字符为字符串strstring& replace(int pos, int n,const char* s);
//替换从pos开始的n个字符为字符串s
总结:
- find查找是从左往后,rfind从右往左
- find找到字符串后返回查找的第一个字符位置,找不到返回-1
- replace在替换时,要指定从哪个位置起,多少个字符,替换成什么样的字符串
3.1.6 string字符串比较
功能描述:
- 字符串之间的比较
比较方式:
- 字符串比较是按字符的ASCII码进行对比
= 返回 0
> 返回 1
< 返回 -1
函数原型:
int compare(const string &s) const;
//与字符串s比较int compare(const char *s) const;
//与字符串s比较
总结:字符串对比主要是用于比较两个字符串是否相等,判断谁大谁小的意义并不是很大
3.1.7 string字符存取
string中单个字符存取方式有两种
char& operator[](int n);
//通过[]方式取字符char& at(int n);
//通过at方法获取字符
总结:string字符串中单个字符存取有两种方式,利用 [ ] 或 at
3.1.8 string插入和删除
功能描述:
- 对string字符串进行插入和删除字符操作
函数原型:
string& insert(int pos, const char* s);
//插入字符串string& insert(int pos, const string& str);
//插入字符串string& insert(int pos, int n, char c);
//在指定位置插入n个字符cstring& erase(int pos, int n = npos);
//删除从Pos开始的n个字符
总结:插入和删除的起始下标都是从0开始
3.1.9 string子串
功能描述:
- 从字符串中获取想要的子串
函数原型:
string substr(int pos = 0, int n = npos) const;
//返回由pos开始的n个字符组成的字符串
总结:灵活的运用求子串功能,可以在实际开发中获取有效的信息
3.2 vector容器
3.2.1 vector基本概念
功能:
- vector数据结构和数组非常相似,也称为单端数组
vector与普通数组区别:
- 不同之处在于数组是静态空间,而vector可以动态扩展
动态扩展:
- 并不是在原空间之后续接新空间,而是找更大的内存空间,然后将原数据拷贝新空间,释放原空间
- vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器
3.2.2 vector构造函数
功能描述:
- 创建vector容器
函数原型:
vector<T> v;
//采用模板实现类实现,默认构造函数vector(v.begin(), v.end());
//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。vector(n, elem);
//构造函数将n个elem拷贝给本身。vector(const vector &vec);
//拷贝构造函数。
总结:vector的多种构造方式没有可比性,灵活使用即可
3.2.3 vector赋值操作
功能描述:
- 给vector容器进行赋值
函数原型:
vector& operator=(const vector &vec);
//重载等号操作符
assign(beg, end);
//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。assign(n, elem);
//将n个elem拷贝赋值给本身。
总结: vector赋值方式比较简单,使用operator=,或者assign都可以
3.2.4 vector容量和大小
功能描述:
- 对vector容器的容量和大小操作
函数原型:
-
empty();
//判断容器是否为空 -
capacity();
//容器的容量 -
size();
//返回容器中元素的个数 -
resize(int num);
//重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。 //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
-
resize(int num, elem);
//重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。 //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除
总结:
- 判断是否为空 --- empty
- 返回元素个数 --- size
- 返回容器容量 --- capacity
- 重新指定大小 --- resize
3.2.5 vector插入和删除
功能描述:
- 对vector容器进行插入、删除操作
函数原型:
push_back(ele);
//尾部插入元素elepop_back();
//删除最后一个元素insert(const_iterator pos, ele);
//迭代器指向位置pos插入元素eleinsert(const_iterator pos, int count,ele);
//迭代器指向位置pos插入count个元素eleerase(const_iterator pos);
//删除迭代器指向的元素erase(const_iterator start, const_iterator end);
//删除迭代器从start到end之间的元素clear();
//删除容器中所有元素
总结:
- 尾插 --- push_back
- 尾删 --- pop_back
- 插入 --- insert (位置迭代器)
- 删除 --- erase (位置迭代器)
- 清空 --- clear
3.2.6 vector数据存取
功能描述:
- 对vector中的数据的存取操作
函数原型:
at(int idx);
//返回索引idx所指的数据operator[];
//返回索引idx所指的数据front();
//返回容器中第一个数据元素back();
//返回容器中最后一个数据元素
总结:
- 除了用迭代器获取vector容器中元素,[ ]和at也可以
- front返回容器第一个元素
- back返回容器最后一个元素
3.2.7 vector互换容器
功能描述:
- 实现两个容器内元素进行互换
函数原型:
swap(vec);
// 将vec与本身的元素互换
总结:swap可以使两个容器互换,可以达到实用的收缩内存效果
3.2.8 vector预留空间
功能描述:
- 减少vector在动态扩展容量时的扩展次数
函数原型:
-
reserve(int len);
//容器预留len个元素长度,预留位置不初始化,元素不可访问。
总结:如果数据量较大,可以一开始利用reserve预留空间
3.3 deque容器
3.3.1 deque容器基本概念
功能:
- 双端数组,可以对头端进行插入删除操作
deque与vector区别:
- vector对于头部的插入删除效率低,数据量越大,效率越低
- deque相对而言,对头部的插入删除速度回比vector快
- vector访问元素时的速度会比deque快,这和两者内部实现有关
deque内部工作原理:
deque内部有个中控器,维护每段缓冲区中的内容,缓冲区中存放真实数据
中控器维护的是每个缓冲区的地址,使得使用deque时像一片连续的内存空间
- deque容器的迭代器也是支持随机访问的
3.3.2 deque构造函数
功能描述:
- deque容器构造
函数原型:
deque<T>
deqT; //默认构造形式deque(beg, end);
//构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。deque(n, elem);
//构造函数将n个elem拷贝给本身。deque(const deque &deq);
//拷贝构造函数
总结:deque容器和vector容器的构造方式几乎一致,灵活使用即可
3.3.3 deque赋值操作
功能描述:
- 给deque容器进行赋值
函数原型:
deque& operator=(const deque &deq);
//重载等号操作符
assign(beg, end);
//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。assign(n, elem);
//将n个elem拷贝赋值给本身。
总结:deque赋值操作也与vector相同,需熟练掌握
3.3.4 deque大小操作
功能描述:
- 对deque容器的大小进行操作
函数原型:
-
deque.empty();
//判断容器是否为空 -
deque.size();
//返回容器中元素的个数 -
deque.resize(num);
//重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。 //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
-
deque.resize(num, elem);
//重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。 //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
总结:
- deque没有容量的概念
- 判断是否为空 --- empty
- 返回元素个数 --- size
- 重新指定个数 --- resize
3.3.5 deque 插入和删除
功能描述:
- 向deque容器中插入和删除数据
函数原型:
两端插入操作:
push_back(elem);
//在容器尾部添加一个数据push_front(elem);
//在容器头部插入一个数据pop_back();
//删除容器最后一个数据pop_front();
//删除容器第一个数据
指定位置操作:
-
insert(pos,elem);
//在pos位置插入一个elem元素的拷贝,返回新数据的位置。 -
insert(pos,n,elem);
//在pos位置插入n个elem数据,无返回值。 -
insert(pos,beg,end);
//在pos位置插入[beg,end)区间的数据,无返回值。 -
clear();
//清空容器的所有数据 -
erase(beg,end);
//删除[beg,end)区间的数据,返回下一个数据的位置。 -
erase(pos);
//删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置。
总结:
- 插入和删除提供的位置是迭代器!
- 尾插 --- push_back
- 尾删 --- pop_back
- 头插 --- push_front
- 头删 --- pop_front
3.3.6 deque 数据存取
功能描述:
- 对deque 中的数据的存取操作
函数原型:
at(int idx);
//返回索引idx所指的数据operator[];
//返回索引idx所指的数据front();
//返回容器中第一个数据元素back();
//返回容器中最后一个数据元素
总结:
- 除了用迭代器获取deque容器中元素,[ ]和at也可以
- front返回容器第一个元素
- back返回容器最后一个元素
3.3.7 deque 排序
功能描述:
- 利用算法实现对deque容器进行排序
算法:
sort(iterator beg, iterator end)
//对beg和end区间内元素进行排序
总结:sort算法非常实用,使用时包含头文件 algorithm即可
总结: 选取不同的容器操作数据,可以提升代码的效率
3.5 stack容器
3.5.1 stack 基本概念
概念:stack是一种先进后出(First In Last Out,FILO)的数据结构,它只有一个出口
栈中只有顶端的元素才可以被外界使用,因此栈不允许有遍历行为
栈中进入数据称为 --- 入栈 push
栈中弹出数据称为 --- 出栈 pop
3.5.2 stack 常用接口
功能描述:栈容器常用的对外接口
构造函数:
stack<T> stk;
//stack采用模板类实现, stack对象的默认构造形式stack(const stack &stk);
//拷贝构造函数
赋值操作:
stack& operator=(const stack &stk);
//重载等号操作符
数据存取:
push(elem);
//向栈顶添加元素pop();
//从栈顶移除第一个元素top();
//返回栈顶元素
大小操作:
empty();
//判断堆栈是否为空size();
//返回栈的大小
总结:
- 入栈 --- push
- 出栈 --- pop
- 返回栈顶 --- top
- 判断栈是否为空 --- empty
- 返回栈大小 --- size
3.6 queue 容器
3.6.1 queue 基本概念
概念:Queue是一种先进先出(First In First Out,FIFO)的数据结构,它有两个出口
队列容器允许从一端新增元素,从另一端移除元素
队列中只有队头和队尾才可以被外界使用,因此队列不允许有遍历行为
队列中进数据称为 --- 入队 push
队列中出数据称为 --- 出队 pop
3.6.2 queue 常用接口
功能描述:栈容器常用的对外接口
构造函数:
queue<T> que;
//queue采用模板类实现,queue对象的默认构造形式queue(const queue &que);
//拷贝构造函数
赋值操作:
queue& operator=(const queue &que);
//重载等号操作符
数据存取:
push(elem);
//往队尾添加元素pop();
//从队头移除第一个元素back();
//返回最后一个元素front();
//返回第一个元素
大小操作:
empty();
//判断堆栈是否为空size();
//返回栈的大小
总结:
- 入队 --- push
- 出队 --- pop
- 返回队头元素 --- front
- 返回队尾元素 --- back
- 判断队是否为空 --- empty
- 返回队列大小 --- size
3.7 list容器
3.7.1 list基本概念
功能:将数据进行链式存储
链表(list)是一种物理存储单元上非连续的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的
链表的组成:链表由一系列结点组成
结点的组成:一个是存储数据元素的数据域,另一个是存储下一个结点地址的指针域
STL中的链表是一个双向循环链表
由于链表的存储方式并不是连续的内存空间,因此链表list中的迭代器只支持前移和后移,属于双向迭代器
list的优点:
- 采用动态存储分配,不会造成内存浪费和溢出
- 链表执行插入和删除操作十分方便,修改指针即可,不需要移动大量元素
list的缺点:
- 链表灵活,但是空间(指针域) 和 时间(遍历)额外耗费较大
List有一个重要的性质,插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效,这在vector是不成立的。
总结:STL中List和vector是两个最常被使用的容器,各有优缺点
3.7.2 list构造函数
功能描述:
- 创建list容器
函数原型:
list<T> lst;
//list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式:list(beg,end);
//构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。list(n,elem);
//构造函数将n个elem拷贝给本身。list(const list &lst);
//拷贝构造函数。
总结:list构造方式同其他几个STL常用容器,熟练掌握即可
3.7.3 list 赋值和交换
功能描述:
- 给list容器进行赋值,以及交换list容器
函数原型:
assign(beg, end);
//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。assign(n, elem);
//将n个elem拷贝赋值给本身。list& operator=(const list &lst);
//重载等号操作符swap(lst);
//将lst与本身的元素互换。
总结:list赋值和交换操作能够灵活运用即可
3.7.4 list 大小操作
功能描述:
- 对list容器的大小进行操作
函数原型:
-
size();
//返回容器中元素的个数 -
empty();
//判断容器是否为空 -
resize(num);
//重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。 //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
-
resize(num, elem);
//重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。 //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
总结:
- 判断是否为空 --- empty
- 返回元素个数 --- size
- 重新指定个数 --- resize
3.7.5 list 插入和删除
功能描述:
- 对list容器进行数据的插入和删除
函数原型:
- push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素
- pop_back();//删除容器中最后一个元素
- push_front(elem);//在容器开头插入一个元素
- pop_front();//从容器开头移除第一个元素
- insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝,返回新数据的位置。
- insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据,无返回值。
- insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据,无返回值。
- clear();//移除容器的所有数据
- erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据,返回下一个数据的位置。
- erase(pos);//删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置。
- remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。
总结:
- 尾插 --- push_back
- 尾删 --- pop_back
- 头插 --- push_front
- 头删 --- pop_front
- 插入 --- insert
- 删除 --- erase
- 移除 --- remove
- 清空 --- clear
3.7.6 list 数据存取
功能描述:
- 对list容器中数据进行存取
函数原型:
front();
//返回第一个元素。back();
//返回最后一个元素。
总结:
- list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据
- 返回第一个元素 --- front
- 返回最后一个元素 --- back
3.7.7 list 反转和排序
功能描述:
- 将容器中的元素反转,以及将容器中的数据进行排序
函数原型:
reverse();
//反转链表sort();
//链表排序
总结:
- 对于自定义数据类型,必须要指定排序规则,否则编译器不知道如何进行排序
- 高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定,并不复杂
3.8 set/ multiset 容器
3.8.1 set基本概念
简介:
- 所有元素都会在插入时自动被排序
本质:
- set/multiset属于关联式容器,底层结构是用二叉树实现。
set和multiset区别:
- set不允许容器中有重复的元素
- multiset允许容器中有重复的元素
3.8.2 set构造和赋值
功能描述:创建set容器以及赋值
构造:
set<T> st;
//默认构造函数:set(const set &st);
//拷贝构造函数
赋值:
set& operator=(const set &st);
//重载等号操作符
总结:
- set容器插入数据时用insert
- set容器插入数据的数据会自动排序
3.8.3 set大小和交换
功能描述:
- 统计set容器大小以及交换set容器
函数原型:
size();
//返回容器中元素的数目empty();
//判断容器是否为空swap(st);
//交换两个集合容器
总结:
- 统计大小 --- size
- 判断是否为空 --- empty
- 交换容器 --- swap
3.8.4 set插入和删除
功能描述:
- set容器进行插入数据和删除数据
函数原型:
insert(elem);
//在容器中插入元素。clear();
//清除所有元素erase(pos);
//删除pos迭代器所指的元素,返回下一个元素的迭代器。erase(beg, end);
//删除区间[beg,end)的所有元素 ,返回下一个元素的迭代器。erase(elem);
//删除容器中值为elem的元素。
总结:
- 插入 --- insert
- 删除 --- erase
- 清空 --- clear
3.8.5 set查找和统计
功能描述:
- 对set容器进行查找数据以及统计数据
函数原型:
find(key);
//查找key是否存在,若存在,返回该键的元素的迭代器;若不存在,返回set.end();count(key);
//统计key的元素个数
总结:
- 查找 --- find (返回的是迭代器)
- 统计 --- count (对于set,结果为0或者1)
3.8.6 set和multiset区别
学习目标:
- 掌握set和multiset的区别
区别:
- set不可以插入重复数据,而multiset可以
- set插入数据的同时会返回插入结果,表示插入是否成功
- multiset不会检测数据,因此可以插入重复数据
总结:
- 如果不允许插入重复数据可以利用set
- 如果需要插入重复数据利用multiset
3.8.7 pair对组创建
功能描述:
- 成对出现的数据,利用对组可以返回两个数据
两种创建方式:
pair<type, type> p ( value1, value2 );
pair<type, type> p = make_pair( value1, value2 );
总结:
两种方式都可以创建对组,记住一种即可
3.8.8 set容器排序
学习目标:
- set容器默认排序规则为从小到大,掌握如何改变排序规则
主要技术点:
- 利用仿函数,可以改变排序规则
总结:利用仿函数可以指定set容器的排序规则
总结:
对于自定义数据类型,set必须指定排序规则才可以插入数据
3.9 map/ multimap容器
3.9.1 map基本概念
简介:
- map中所有元素都是pair
- pair中第一个元素为key(键值),起到索引作用,第二个元素为value(实值)
- 所有元素都会根据元素的键值自动排序
本质:
- map/multimap属于关联式容器,底层结构是用二叉树实现。
优点:
- 可以根据key值快速找到value值
map和multimap区别:
- map不允许容器中有重复key值元素
- multimap允许容器中有重复key值元素
3.9.2 map构造和赋值
功能描述:
- 对map容器进行构造和赋值操作
函数原型:
构造:
map<T1, T2> mp;
//map默认构造函数:map(const map &mp);
//拷贝构造函数
赋值:
map& operator=(const map &mp);
//重载等号操作符
总结:map中所有元素都是成对出现,插入数据时候要使用对组
3.9.3 map大小和交换
功能描述:
- 统计map容器大小以及交换map容器
函数原型:
size();
//返回容器中元素的数目empty();
//判断容器是否为空swap(st);
//交换两个集合容器
总结:
- 统计大小 --- size
- 判断是否为空 --- empty
- 交换容器 --- swap
3.9.4 map插入和删除
功能描述:
- map容器进行插入数据和删除数据
函数原型:
insert(elem);
//在容器中插入元素。clear();
//清除所有元素erase(pos);
//删除pos迭代器所指的元素,返回下一个元素的迭代器。erase(beg, end);
//删除区间[beg,end)的所有元素 ,返回下一个元素的迭代器。erase(key);
//删除容器中值为key的元素。
总结:
- map插入方式很多,记住其一即可
- 插入 --- insert
- 删除 --- erase
- 清空 --- clear
3.9.5 map查找和统计
功能描述:
- 对map容器进行查找数据以及统计数据
函数原型:
find(key);
//查找key是否存在,若存在,返回该键的元素的迭代器;若不存在,返回set.end();count(key);
//统计key的元素个数
总结:
- 查找 --- find (返回的是迭代器)
- 统计 --- count (对于map,结果为0或者1)
3.9.6 map容器排序
学习目标:
- map容器默认排序规则为 按照key值进行 从小到大排序,掌握如何改变排序规则
主要技术点:
- 利用仿函数,可以改变排序规则
总结:
- 利用仿函数可以指定map容器的排序规则
- 对于自定义数据类型,map必须要指定排序规则,同set容器
总结:
- 当数据以键值对形式存在,可以考虑用map 或 multimap
4 STL- 函数对象
4.1 函数对象
4.1.1 函数对象概念
概念:
- 重载函数调用操作符的类,其对象常称为函数对象
- 函数对象使用重载的()时,行为类似函数调用,也叫仿函数
本质:
函数对象(仿函数)是一个类,不是一个函数
4.1.2 函数对象使用
特点:
- 函数对象在使用时,可以像普通函数那样调用, 可以有参数,可以有返回值
- 函数对象超出普通函数的概念,函数对象可以有自己的状态
- 函数对象可以作为参数传递
总结:
- 仿函数写法非常灵活,可以作为参数进行传递。
4.2 谓词
4.2.1 谓词概念
概念:
- 返回bool类型的仿函数称为谓词
- 如果operator()接受一个参数,那么叫做一元谓词
- 如果operator()接受两个参数,那么叫做二元谓词
4.3 内建函数对象
4.3.1 内建函数对象意义
概念:
- STL内建了一些函数对象
分类:
-
算术仿函数
-
关系仿函数
-
逻辑仿函数
用法:
- 这些仿函数所产生的对象,用法和一般函数完全相同
- 使用内建函数对象,需要引入头文件
#include<functional>
4.3.2 算术仿函数
功能描述:
- 实现四则运算
- 其中negate是一元运算,其他都是二元运算
仿函数原型:
template<class T> T plus<T>
//加法仿函数template<class T> T minus<T>
//减法仿函数template<class T> T multiplies<T>
//乘法仿函数template<class T> T divides<T>
//除法仿函数template<class T> T modulus<T>
//取模仿函数template<class T> T negate<T>
//取反仿函数
总结:使用内建函数对象时,需要引入头文件 #include <functional>
4.3.3 关系仿函数
功能描述:
- 实现关系对比
仿函数原型:
template<class T> bool equal_to<T>
//等于template<class T> bool not_equal_to<T>
//不等于template<class T> bool greater<T>
//大于template<class T> bool greater_equal<T>
//大于等于template<class T> bool less<T>
//小于template<class T> bool less_equal<T>
//小于等于
总结:关系仿函数中最常用的就是greater<>大于
4.3.4 逻辑仿函数
功能描述:
- 实现逻辑运算
函数原型:
template<class T> bool logical_and<T>
//逻辑与template<class T> bool logical_or<T>
//逻辑或template<class T> bool logical_not<T>
//逻辑非
总结:逻辑仿函数实际应用较少,了解即可
5 STL- 常用算法
概述:
- 算法主要是由头文件
<algorithm>
<functional>
<numeric>
组成。
<algorithm>
是所有STL头文件中最大的一个,范围涉及到比较、 交换、查找、遍历操作、复制、修改等等<numeric>
体积很小,只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数<functional>
定义了一些模板类,用以声明函数对象。
5.1 常用遍历算法
学习目标:
- 掌握常用的遍历算法
算法简介:
for_each
//遍历容器transform
//搬运容器到另一个容器中
5.1.1 for_each
功能描述:
- 实现遍历容器
函数原型:
-
for_each(iterator beg, iterator end, _func);
// 遍历算法 遍历容器元素
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// _func 函数或者函数对象
总结:for_each在实际开发中是最常用遍历算法,需要熟练掌握
5.1.2 transform
功能描述:
- 搬运容器到另一个容器中
函数原型:
transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);
//beg1 源容器开始迭代器
//end1 源容器结束迭代器
//beg2 目标容器开始迭代器
//_func 函数或者函数对象
总结: 搬运的目标容器必须要提前开辟空间,否则无法正常搬运
5.2 常用查找算法
学习目标:
- 掌握常用的查找算法
算法简介:
find
//查找元素find_if
//按条件查找元素adjacent_find
//查找相邻重复元素binary_search
//二分查找法count
//统计元素个数count_if
//按条件统计元素个数
5.2.1 find
功能描述:
- 查找指定元素,找到返回指定元素的迭代器,找不到返回结束迭代器end()
函数原型:
-
find(iterator beg, iterator end, value);
// 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// value 查找的元素
总结: 利用find可以在容器中找指定的元素,返回值是迭代器
5.2.2 find_if
功能描述:
- 按条件查找元素
函数原型:
-
find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);
// 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// _Pred 函数或者谓词(返回bool类型的仿函数)
总结:find_if按条件查找使查找更加灵活,提供的仿函数可以改变不同的策略
5.2.3 adjacent_find
功能描述:
- 查找相邻重复元素
函数原型:
-
adjacent_find(iterator beg, iterator end);
// 查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
总结:面试题中如果出现查找相邻重复元素,记得用STL中的adjacent_find算法
5.2.4 binary_search
功能描述:
- 查找指定元素是否存在
函数原型:
-
bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);
// 查找指定的元素,查到 返回true 否则false
// 注意: 在无序序列中不可用
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// value 查找的元素
总结:二分查找法查找效率很高,值得注意的是查找的容器中元素必须的有序序列
5.2.5 count
功能描述:
- 统计元素个数
函数原型:
-
count(iterator beg, iterator end, value);
// 统计元素出现次数
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// value 统计的元素
总结: 统计自定义数据类型时候,需要配合重载 operator==
5.2.6 count_if
功能描述:
- 按条件统计元素个数
函数原型:
-
count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);
// 按条件统计元素出现次数
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// _Pred 谓词
总结:按值统计用count,按条件统计用count_if
5.3 常用排序算法
学习目标:
- 掌握常用的排序算法
算法简介:
sort
//对容器内元素进行排序random_shuffle
//洗牌 指定范围内的元素随机调整次序merge
// 容器元素合并,并存储到另一容器中reverse
// 反转指定范围的元素
5.3.1 sort
功能描述:
- 对容器内元素进行排序
函数原型:
-
sort(iterator beg, iterator end, _Pred);
// 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// _Pred 谓词
总结:sort属于开发中最常用的算法之一,需熟练掌握
5.3.2 random_shuffle
功能描述:
- 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
函数原型:
-
random_shuffle(iterator beg, iterator end);
// 指定范围内的元素随机调整次序
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
总结:random_shuffle洗牌算法比较实用,使用时记得加随机数种子
5.3.3 merge
功能描述:
- 两个容器元素合并,并存储到另一容器中
函数原型:
-
merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
// 容器元素合并,并存储到另一容器中
// 注意: 两个容器必须是有序的
// beg1 容器1开始迭代器 // end1 容器1结束迭代器 // beg2 容器2开始迭代器 // end2 容器2结束迭代器 // dest 目标容器开始迭代器
总结:merge合并的两个容器必须的有序序列
5.3.4 reverse
功能描述:
- 将容器内元素进行反转
函数原型:
-
reverse(iterator beg, iterator end);
// 反转指定范围的元素
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
总结:reverse反转区间内元素,面试题可能涉及到
5.4 常用拷贝和替换算法
学习目标:
- 掌握常用的拷贝和替换算法
算法简介:
copy
// 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中replace
// 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素replace_if
// 容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素swap
// 互换两个容器的元素
5.4.1 copy
功能描述:
- 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
函数原型:
-
copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);
// 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// dest 目标起始迭代器
总结:利用copy算法在拷贝时,目标容器记得提前开辟空间
5.4.2 replace
功能描述:
- 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
函数原型:
-
replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);
// 将区间内旧元素 替换成 新元素
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// oldvalue 旧元素
// newvalue 新元素
总结:replace会替换区间内满足条件的元素
5.4.3 replace_if
功能描述:
- 将区间内满足条件的元素,替换成指定元素
函数原型:
-
replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);
// 按条件替换元素,满足条件的替换成指定元素
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// _pred 谓词
// newvalue 替换的新元素
总结:replace_if按条件查找,可以利用仿函数灵活筛选满足的条件
5.4.4 swap
功能描述:
- 互换两个容器的元素
函数原型:
-
swap(container c1, container c2);
// 互换两个容器的元素
// c1容器1
// c2容器2
总结:swap交换容器时,注意交换的容器要同种类型
5.5 常用算术生成算法
学习目标:
- 掌握常用的算术生成算法
注意:
- 算术生成算法属于小型算法,使用时包含的头文件为
#include <numeric>
算法简介:
-
accumulate
// 计算容器元素累计总和 -
fill
// 向容器中添加元素
5.5.1 accumulate
功能描述:
- 计算区间内 容器元素累计总和
函数原型:
-
accumulate(iterator beg, iterator end, value);
// 计算容器元素累计总和
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// value 起始值
总结:accumulate使用时头文件注意是 numeric,这个算法很实用
5.5.2 fill
功能描述:
- 向容器中填充指定的元素
函数原型:
-
fill(iterator beg, iterator end, value);
// 向容器中填充元素
// beg 开始迭代器
// end 结束迭代器
// value 填充的值
总结:利用fill可以将容器区间内元素填充为 指定的值
5.6 常用集合算法
学习目标:
- 掌握常用的集合算法
算法简介:
-
set_intersection
// 求两个容器的交集 -
set_union
// 求两个容器的并集 -
set_difference
// 求两个容器的差集
5.6.1 set_intersection
功能描述:
- 求两个容器的交集
函数原型:
-
set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
// 求两个集合的交集
// 注意:两个集合必须是有序序列
// beg1 容器1开始迭代器 // end1 容器1结束迭代器 // beg2 容器2开始迭代器 // end2 容器2结束迭代器 // dest 目标容器开始迭代器
总结:
- 求交集的两个集合必须的有序序列
- 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
- set_intersection返回值既是交集中最后一个元素的位置
5.6.2 set_union
功能描述:
- 求两个集合的并集
函数原型:
-
set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
// 求两个集合的并集
// 注意:两个集合必须是有序序列
// beg1 容器1开始迭代器 // end1 容器1结束迭代器 // beg2 容器2开始迭代器 // end2 容器2结束迭代器 // dest 目标容器开始迭代器
总结:
- 求并集的两个集合必须的有序序列
- 目标容器开辟空间需要两个容器相加
- set_union返回值既是并集中最后一个元素的位置
5.6.3 set_difference
功能描述:
- 求两个集合的差集
函数原型:
-
set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);
// 求两个集合的差集
// 注意:两个集合必须是有序序列
// beg1 容器1开始迭代器 // end1 容器1结束迭代器 // beg2 容器2开始迭代器 // end2 容器2结束迭代器 // dest 目标容器开始迭代器
总结:
- 求差集的两个集合必须的有序序列
- 目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
- set_difference返回值既是差集中最后一个元素的位置