【C++入门】（八）STL

一. #include <vector>

• vector是变长数组，支持随机访问，不支持在任意位置 O(1)O(1) 插入。为了保证效率，元素的增删一般应该在末尾进行

 

1.1 声明

#include <vector>   // 头文件
vector<int> a;      // 相当于一个长度动态变化的int数组
vector<int> b[233]; // 相当于第一维长233，第二位长度动态变化的int数组
struct rec{…};
vector<rec> c;      // 自定义的结构体类型也可以保存在vector中

 

1.2 size/empty

• size函数返回vector的实际长度（包含的元素个数），empty函数返回一个bool类型，表明vector是否为空。二者的时间复杂度都是 O(1)O(1)

• 所有的STL容器都支持这两个方法，含义也相同，之后我们就不再重复给出

 

1.3 clear

• clear 函数把 vector 清空

 

1.4 迭代器

 

• 迭代器就像STL容器的“指针”，可以用星号*操作符解除引用。
• 一个保存int的vector的迭代器声明方法为：

  vector<int>::iterator it;
  
  //vector的迭代器是“随机访问迭代器”，可以把vector的迭代器与一个整数相加减，其行为和指针的移动类似
  //可以把vector的两个迭代器相减，其结果也和指针相减类似，得到两个迭代器对应下标之间的距离

   

 

1.5 begin / end

• begin函数返回指向vector中第一个元素的迭代器。例如a是一个非空的vector，则*a.begin()与a[0]的作用相同
• 所有的容器都可以视作一个“前闭后开”的结构，end函数返回vector的尾部，即第n 个元素再往后的“边界”
• *a.end()与a[n]都是越界访问，其中n = a.size()

//下面两份代码都遍历了vector<int> a，并输出它的所有元素。

for (int i = 0; i < a.size(); i ++)
    cout << a[i] << endl;

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

 

1.6 front/back

• front函数返回vector的第一个元素，等价于*a.begin()和a[0]
• back函数返回vector的最后一个元素，等价于*--a.end()和a[a.size() – 1]

 

1.7 push_back()和pop_back()

• a.push_back(x)把元素x插入到vector a的尾部
• b.pop_back()删除vector a的最后一个元素

 

二. #include <queue>

• 头文件queue主要包括循环队列queue和优先队列priority_queue两个容器

 

2.1 声明

queue<int> q;
struct rec{…}; queue<rec> q;                        //结构体rec中必须定义小于号
priority_queue<int> q;                              // 大根堆
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;   // 小根堆
priority_queue<pair<int, int>>q;

 

2.2 循环队列queue

push    // 从队尾插入
pop     // 从队头弹出
front   // 返回队头元素
back    // 返回队尾元素

 

2.3 优先队列priority_queue

push    // 把元素插入堆
pop     // 删除堆顶元素
top     // 查询堆顶元素（最大值）

 

三. #include <stack>

• 头文件stack包含栈。声明和前面的容器类似

  push    // 向栈顶插入
  pop     // 弹出栈顶元素

   

四. #include <deque>

• 双端队列deque是一个支持在两端高效插入或删除元素的连续线性存储空间。它就像是vector和queue的结合
• 与vector相比，deque在头部增删元素仅需要 O(1)O(1) 的时间
• 与queue相比，deque像数组一样支持随机访问

  []              // 随机访问
  begin/end       // 返回deque的头/尾迭代器
  front/back      // 队头/队尾元素
  push_back       // 从队尾入队
  push_front      // 从队头入队
  pop_back        // 从队尾出队
  pop_front       // 从队头出队
  clear           // 清空队列

   

五. #include <set>

• 头文件set主要包括set和multiset两个容器，分别是“有序集合”和“有序多重集合”，即前者的元素不能重复，而后者可以包含若干个相等的元素
• set和multiset的内部实现是一棵红黑树，它们支持的函数基本相同

 

5.1 声明

set<int> s;
struct rec{…}; set<rec> s;  // 结构体rec中必须定义小于号
multiset<double> s;

 

5.2 size/empty/clear

• 与vector类似

 

5.3 迭代器

• set和multiset的迭代器称为“双向访问迭代器”，不支持“随机访问”，支持星号*解除引用，仅支持++和--两个与算术相关的操作。
• 设it是一个迭代器，例如set<int>::iterator it;
• 若把it ++，则it会指向“下一个”元素。这里的“下一个”元素是指在元素从小到大排序的结果中，排在it下一名的元素。同理，若把it --，则it将会指向排在“上一个”的元素

 

5.4 begin / end

• 返回集合的首、尾迭代器，时间复杂度均为 O(1)O(1)。
• s.begin()是指向集合中最小元素的迭代器。
• s.end()是指向集合中最大元素的下一个位置的迭代器。换言之，就像vector一样，是一个“前闭后开”的形式。因此-- s.end()是指向集合中最大元素的迭代器。

 

5.5 insert

• s.insert(x)把一个元素x插入到集合s中，时间复杂度为 O(logn)O(logn)。
• 在set中，若元素已存在，则不会重复插入该元素，对集合的状态无影响。

 

5.6 find

• s.find(x)在集合s中查找等于x的元素，并返回指向该元素的迭代器
• 若不存在，则返回s.end()
• 时间复杂度为 O(logn)O(logn)

 

5.7 lower_bound / upper_bound

• 这两个函数的用法与find类似，但查找的条件略有不同，时间复杂度为 O(logn)O(logn)
• s.lower_bound(x)查找大于等于x的元素中最小的一个，并返回指向该元素的迭代器
• s.upper_bound(x)查找大于x的元素中最小的一个，并返回指向该元素的迭代器

 

5.8 erase

• 设it是一个迭代器，s.erase(it)从s中删除迭代器it指向的元素，时间复杂度为 O(logn)O(logn)
• 设x是一个元素，s.erase(x)从s中删除所有等于x的元素，时间复杂度为 O(k+logn)O(k+logn)，其中 kk 是被删除的元素个数

 

5.9 count

• s.count(x)返回集合s中等于x的元素个数，时间复杂度为 O(k+logn)O(k+logn)，其中 kk 为元素x的个数

 

六. #include <map>

• map容器是一个键值对key-value的映射，其内部实现是一棵以key为关键码的红黑树
• Map的key和value可以是任意类型，其中key必须定义小于号运算符

 

6.1 声明

map<key_type, value_type> name;

//例如：
map<long long, bool> vis;
map<string, int> hash;
map<pair<int, int>, vector<int>> test;

 

6.2 size / empty / clear / begin / end

• 均与set类似

 

6.3 insert/erase

• 与set类似，但其参数均是pair<key_type, value_type>。

 

6.4 find

• h.find(x)在变量名为h的map中查找key为x的二元组。

 

6.5 []操作符

• h[key]返回key映射的value的引用，时间复杂度为 O(logn)O(logn)。
• []操作符是map最吸引人的地方。我们可以很方便地通过h[key]来得到key对应的value，还可以对h[key]进行赋值操作，改变key对应的value。