《21天学通C++》(第十五章)标准模板库简介

2024-05-04 18:28

本文主要是介绍《21天学通C++》(第十五章)标准模板库简介,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

本章简单介绍STL容器、迭代器和算法的基本概念,之后几章会分别详述

1.STL容器

STL容器是STL中用于存储集合数据的组件,它们可以被看作是模板类,允许开发者定义特定类型的容器发,这里按照C++11标准分为四类:顺序容器、关联容器、无序容器、容器适配器

使用STL的好处有:

  • 泛型编程: 容器和算法的模板化使得它们可以用于多种数据类型
  • 代码重用: STL提供了通用的数据结构和算法,减少代码重复
  • 性能: STL容器的实现通常为高效的数据结构,如动态数组、平衡二叉树搜索等

2.顺序容器

按顺序存储数据,具有插入速度快、查找相对慢的特点

  • vector: 动态数组,可以高效地在任意位置插入和删除元素,在尾部插入速度最快,支持随机访问。
  • deque: 双端队列,可以高效地在两端插入和删除元素。
  • list: 双向链表,可以高效地在任意位置插入和删除元素。
  • forward_list: 单向链表,只能沿着一个方向遍历

3.关联容器

按指定顺序存储键值对,通过键来访问元素,具有查询速度快、插入相对慢的特点

  • set: 存储唯一的值,插入时元素自动排序。
  • map: 由键值对组成的集合,插入时元素根据唯一键自动排序。
  • multiset: 允许多个相同值的项,插入时元素自动排序
  • multimap: 不要求键唯一,插入时会自动排序

4.无序容器

C++11引入的新容器,不保证元素顺序,大多数情况下性能更高

  • unordered_set: 与set类似,但无序,容器复杂度为常数
  • unordered_map: 与map类似,但无序
  • unordered_multiset: 与multiset类似,但无序
  • unordered_multimap: 与multimap类似,但无序

5.容器适配器

时顺序容器和关联容器的变种,提供了特定的接口来操作底层的容器,用以满足特定需求

  • stack: 后进先出(LIFO)的栈。
  • queue: 先进先出(FIFO)的队列。
  • priority_queue: 优先队列,元素根据优先级排序。

6.STL迭代器

提供了一种统一的方式来访问和操作各种容器中的元素,迭代器可以被视为一种泛型的指针,允许你间接地引用容器中的每个元素,从而遍历容器。

  • 输入迭代器(Input Iterators): 可以读取序列中的每个元素一次。
  • 输出迭代器(Output Iterators): 可以写入序列中的每个元素一次。
  • 前向迭代器(Forward Iterators): 提供单向遍历能力,只读或读写,可以读取每个元素,且可以多次读取,通常用于单向链表。
  • 双向迭代器(Bidirectional Iterators): 除了前向遍历,还可以反向遍历,通常用于双向链表。
  • 随机访问迭代器(Random AccessIterators): 提供完全的随机访问能力,可以快速访问任何元素,支持复杂的操作如随机访问、元素交换等,通常用于数组。

7.STL算法

非修改算法:
①find:在容器中查找特定元素的第一个匹配项。
②find_if:查找第一个满足特定条件的元素。
③count:计算容器中满足特定条件的元素数量。
④distance:计算两个迭代器之间的距离。

修改算法:
①fill:用特定值填充容器的某个范围。
②copy:将一个范围的元素复制到另一个容器。
③remove:从容器中移除特定值
④remove_if:移除容器中满足某个特定条件的元素
⑤reverse:反转容器中的元素顺序。

排序算法:
①sort:对容器中的元素进行排序。
②stable_sort:对容器中的元素进行稳定的排序。

集合算法:
①set_union:计算两个集合的并集。
②set_intersection:计算两个集合的交集。
③set_difference:计算两个集合的差集。
④set_symmetric_difference:计算两个集合的对称差集。

数值算法:
①accumulate:计算容器中元素的总和或满足特定操作的结果。
②inner_product:计算两个容器元素的内积。
③partial_sum:计算容器元素的部分和。

配对算法:
①mismatch:查找两个容器中第一个不匹配的元素。
②equal:比较两个容器或范围中的元素是否相等。

搜索算法:
①search:在一个大容器中搜索一个小容器的元素序列。
②search_n:搜索一个容器中包含特定数量的某个值的子序列。

变换算法:
transform:将某种操作应用到每个元素上。

流算法:
for_each:对容器中的每个元素执行特定的操作。

适配器:
std::sort 通常与 std::less 或其他比较函数对象一起使用,作为算法的适配器。

8.使用迭代器在容器和算法之间交互

迭代器是连接容器和算法的桥梁,它们允许算法在不知道底层容器类型的情况下操作容器中的元素

例子

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> 
// 定义一个简单的函数,用于打印一个整数
void print_number(int number) {std::cout << number << " ";
}int main() {// 创建一个整数类型的 vector 容器std::vector<int> numbers = {10, 20, 30, 40, 50};// 使用 std::for_each 算法,对一个序列中的每个元素执行某种操作//numbers.begin()返回一个迭代器,指向 numbers 容器中第一个元素的位置//numbers.end()返回一个迭代器,指向 numbers 容器中最后一个元素之后的位置//即对numbers序列中的每一个元素执行print_numberstd::for_each(numbers.begin(), numbers.end(), print_number);// 输出std::cout << std::endl;system("pause");return 0;
}

9.选择正确的容器

在这里插入图片描述

10.STL字符串类

可以用于创建不同的字符串类型

这篇关于《21天学通C++》(第十五章)标准模板库简介的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



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