STL

STL

stl基本概念

STL(Standard Template Library,标准模板库)，是惠普实验室开发的一系列软件的统称。现在主要出现在 c++中，但是在引入 c++之前该技术已经存在很长时间了。 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，这相比传统的由函数和类组成的库来说提供了更好的代码重用机会。STL(Standard Template Library)标准模板库,在我们 c++标准程序库中隶属于 STL 的占到了 80%以上。

 

stl六大组件

STL提供了六大组件，彼此之间可以组合套用，这六大组件分别是: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，从实现角度来看，STL容器是一种class template。

算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each。从实现的角度来看，STL算法是一种function tempalte.

迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂，共有五种类型，从实现角度来看，迭代器是一种将operator* , operator-> , operator++,operator--等指针相关操作予以重载的class template. 所有STL容器都附带有自己专属的迭代器，只有容器的设计者才知道如何遍历自己的元素。原生指针(native pointer)也是一种迭代器。

仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。从实现角度来看，仿函数是一种重载了operator()的class 或者class template

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。从实现角度看，配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的class tempalte.

STL六大组件的交互关系，容器通过空间配置器取得数据存储空间，算法通过迭代器存储容器中的内容，仿函数可以协助算法完成不同的策略的变化，适配器可以修饰仿函数。

 

2. STL三大组件

2.1 容器

容器，置物之所也。

研究数据的特定排列方式，以利于搜索或排序或其他特殊目的，这一门学科我们称为数据结构。大学信息类相关专业里面，与编程最有直接关系的学科，首推数据结构与算法。几乎可以说，任何特定的数据结构都是为了实现某种特定的算法。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(array),链表(list),tree(树)，栈(stack),队列(queue),集合(set),映射表(map),根据数据在容器中的排列特性，这些数据分为序列式容器和关联式容器两种。

Ø 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，除非用删除或插入的操作改变这个位置。Vector容器、Deque容器、List容器等。

Ø 关联式容器是非线性的树结构，更准确的说是二叉树结构。各元素之间没有严格的物理上的顺序关系，也就是说元素在容器中并没有保存元素置入容器时的逻辑顺序。关联式容器另一个显著特点是：在值中选择一个值作为关键字key，这个关键字对值起到索引的作用，方便查找。Set/multiset容器 Map/multimap容器

 

 

 

 

2.2 算法

算法，问题之解法也。

以有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms).

广义而言，我们所编写的每个程序都是一个算法，其中的每个函数也都是一个算法，毕竟它们都是用来解决或大或小的逻辑问题或数学问题。STL收录的算法经过了数学上的效能分析与证明，是极具复用价值的，包括常用的排序，查找等等。特定的算法往往搭配特定的数据结构，算法与数据结构相辅相成。

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

 

再好的编程技巧，也无法让一个笨拙的算法起死回生。

 

2.3 迭代器

迭代器(iterator)是一种抽象的设计概念，现实程序语言中并没有直接对应于这个概念的实物。在<<Design Patterns>>一书中提供了23中设计模式的完整描述，其中iterator模式定义如下：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。

迭代器的设计思维-STL的关键所在，STL的中心思想在于将容器(container)和算法(algorithms)分开，彼此独立设计，最后再一贴胶着剂将他们撮合在一起。从技术角度来看，容器和算法的泛型化并不困难，c++的class template和function template可分别达到目标，如果设计出两这个之间的良好的胶着剂，才是大难题。

 

迭代器的种类:

输入迭代器	提供对数据的只读访问	只读，支持++、==、！=
输出迭代器	提供对数据的只写访问	只写，支持++
前向迭代器	提供读写操作，并能向前推进迭代器	读写，支持++、==、！=
双向迭代器	提供读写操作，并能向前和向后操作	读写，支持++、--，
随机访问迭代器	提供读写操作，并能以跳跃的方式访问容器的任意数据，是功能最强的迭代器	读写，支持++、--、[n]、-n、<、<=、>、>=

2.3 案例

 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
​
//STL 中的容器 算法 迭代器
void test01(){
    vector<int> v; //STL 中的标准容器之一 ：动态数组
    v.push_back(1); //vector 容器提供的插入数据的方法
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);
    v.push_back(7);
    //迭代器
    vector<int>::iterator pStart = v.begin(); //vector 容器提供了 begin()方法 返回指向第一个元素的迭代器
    vector<int>::iterator pEnd = v.end(); //vector 容器提供了 end()方法 返回指向最后一个元素下一个位置的迭代器
    //通过迭代器遍历
    while (pStart != pEnd){
        cout << *pStart << " ";
        pStart++;
    }
    cout << endl;
}
//STL 容器不单单可以存储基础数据类型，也可以存储类对象
class Teacher
{
public:
    Teacher(int age) :age(age){};
    ~Teacher(){};
public:
    int age;
};
void test02(){
    vector<Teacher> v; //存储 Teacher 类型数据的容器
    Teacher t1(10), t2(20), t3(30);
    v.push_back(t1);
    v.push_back(t2);
    v.push_back(t3);
    vector<Teacher>::iterator pStart = v.begin();
    vector<Teacher>::iterator pEnd = v.end();
    //通过迭代器遍历
    while (pStart != pEnd){
        cout << pStart->age << " ";
        pStart++;
    }
    cout << endl;
}
//存储 Teacher 类型指针
void test03(){
    vector<Teacher*> v; //存储 Teacher 类型指针
    Teacher* t1 = new Teacher(10);
    Teacher* t2 = new Teacher(20);
    Teacher* t3 = new Teacher(30);
    v.push_back(t1);
    v.push_back(t2);
    v.push_back(t3);
    //拿到容器迭代器
    vector<Teacher*>::iterator pStart = v.begin();
    vector<Teacher*>::iterator pEnd = v.end();
    //通过迭代器遍历
    while (pStart != pEnd){
        cout << (*pStart)->age << " ";
        pStart++;
    }
    cout << endl;
}
//容器嵌套容器 难点(不理解，可以跳过)
void test04()
{
    vector< vector<int> > v;
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    vector<int>v3;
​
    for (int i = 0; i < 5;i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i * 10);
        v3.push_back(i * 100);
    }
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
​
    for (vector< vector<int> >::iterator it = v.begin(); it != v.end();it++)
    {
        for (vector<int>::iterator subIt = (*it).begin(); subIt != (*it).end(); subIt ++)
        {
            cout << *subIt << " ";
        }
        cout << endl;
    }
} 
int main(){
    //test01();
    //test02();
    //test03();
    test04();
    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}