STL标准模板库(简介)
标准模板库(STL,Standard Template Library)是C++标准库的重要组成部分,包含了诸多在计算机科学领域里所常见的基本数据结构和基本算法,为广大C++程序员提供了一个可扩展的应用框架,高度体现了软件的可复用性。
1.STL简介
STL最初由惠普实验室开发,并于1998年被定义为国际标准,正式成为C++语言的标准库。在STL中采用了泛型编程的方法,泛型编程是通过模板来实现算法源代码,并将其用于不同数据类型的软件重用方法。从根本上说,STL是一些容器、算法和其他一些组件的集合,这些容器有list,vector,set,map等。STL已经是标准化组件,在使用时不需要重新开发,直接使用现有的组件。因此,使用STL编写程序会更加容易和高效。
在C++标准中,STL被组织成下面的13个头文件:<algorithm>、<deque>、<functional>、<iterator>、<vector>、<list>、<map>、<memory>、<numeric>、<queue>、<set>、<stack>和<utility>。通常STL中最重要的是算法和容器,而迭代器将二者统一起来,每个容器都有自己的迭代器,算法通过迭代器来定位和操纵容器中的元素。
C++标准库提供了众多的类和函数,可以完成更多的功能,当我们编写程序时,我们定义的类名和函数名可能和标准库中的某个名称相同。为了避免这种情况所造成的名称冲突,C++标准库中的一切类和函数都放在命名空间std中。
a、新的C++头文件如<iostream>包含的基本功能和对应的旧文件(<iostream.h>)相同,但头文件的内容包含在std命名空间中;
b、具有C库功能的新C++头文件具有如<cstdio>这样的名字,它们提供的内容和相应的C头文件相同,只是内容在std中。
标准STL序列容器:vector、string、deque和list。
标准STL关联容器:set、multiset、map和multimap。
更多的STL知识,可见《EFFECTIVE STL中文版:50条有效使用STL的经验 》,这里简单介绍string、vector、list和map四种。
2.string类型
与其他标准库类型一样,如果用户要使用string类型,必须包含相关头文件:
#include<string> using std::string;
a、string对象的初始化
string s1; cin>>s1; string s2(s1); string s3("abcdef"); string s4(s3,2);//s4="ab" string s5(s3.begin(),s3.begin()+2);//s5="ab" string s6(s3,2,3);//s6="cde" string s7(5,'x');//s7="xxxxx"
b、string对象的输入输出
string对象的输入输出与基本类型的输入输出类似,可直接使用cout、cin以及<<、>>运算符。
c、string类的基本操作
s1=s2;//赋值 s1.empty();//判断是否为空 s1.size();//字符的个数 s1[n];//位置为n的字符,从0开始计数 s+=s2;s1=s1+s2;//追加字符串 s1.insert(pos,s2);//在下标为pos的元素前插入s2表示的串 s1.insert(pos,cp,len);//在下表pos前插入cp的前n个字符 s1.c_str();//返回s1表示的字符串的首地址,char * s1.substr(pos,n);//获得从pos开始的连续n个字符 s1.append(s2);//s2追加到s1的后面形成新串 s1.append(cp);//将字符指针cp指向的字符串追加到s1后,形成新串 s1.replace(pos,len,s2);//从pos开始的len个字符替换为s2 s1.find(s2,pos);//从pos处开始查找,返回s2在s1第一次(s2的首字符对应的)出现的位置,否则返回string::npos s1.rfind(s2,pos);//从pos处开始查找,返回s2在s1最后一次(s2的首字符对应的)出现的位置,否则返回string::npos s1.find_first_of(s2,pos);//从pos开始查找s2的任意字符,找到后返回第一次出现的位置 s1.find_last_of(s2,pos);//从pos开始查找s2的任意字符,找到后返回最后一次出现的位置
3.vector类型
注意:vector是一个类模板,而非数据类型
a、vector对象的初始化
vector<int> ivec; vector<int> ivec1(ivec);//定义ivec1,并用ivec初始化 vector<int> ivec2(n,i);//包含n个值为i的元素 vector<int> ivec3(n);//包含n个元素
b、vector类常用的接口
reserve(size_type n);//设置向量长度,使其容纳n个元素,原有元素和size()不变 size_type capacity() const;//返回容量 iterator begin();//返回第一个元素的迭代器 iterator end();//返回最后一个元素的下一个元素的迭代器 reverse_iterator rbegin();//返回reversed vector的第一个元素的迭代器 reverse_iterator rend();//返回 reversed vector的最后一个元素的下一个元素的迭代器 void resize(size_type n, T x=T());//调整向量的大小,并设置每个元素的初值 size_type size();//元素数目 bool empty() const;//判断是否为空 reference at(size_type pos);//返回下标是pos的元素的引用 reference operator[](size_type pos);//返回下标是pos的元素的引用 reference front()//返回第一个元素的引用 reference back();//返回最后一个元素的引用 void push_back(const T &x);//在最后一个元素后添加新元素 void pop_back();//删除最后一个元素 void assign(const_iterator front, const_iterator last);//清空向量,连续插入迭代器front和last之间的所有元素 void assign(size_type n, const T&x=T());//清空元素,连续插入n个元素x iterator insert(iterator it, const T& x=T());//在it元素前插入x void insert(iterator it, size_type n, const T& x);//在it元素前插入n个元素x void insert(iterator it, const_iterator front, const_iterator last);//在it前插入front和last之间的所有元素 iterator erase(iterator it);//删除第it个元素,后续元素前移 iterator erase(iterator front, iterator last);//删除front和last之间的元素 void clear();//将容器清空 void swap(vector x);//与容器x的内容交换
c、迭代器
定义迭代器vector<T>::iterator it;迭代器类似于指针,可以使用*it来访问相应元素,容器的begin()和end()函数都是常用接口,在程序设计时注意灵活使用。
为了减少向量每次都需要申请和释放空间操作,vector容器每次在申请内存时,都会额外申请一块连续的存储区,用于存放新加入的元素,从而不必每次都为新元素重新分配一次容器。vector容器的存储状态如图:
4.map映射
map是STL总常用的一种关联容器,它提供了一对一的数据处理能力,由于这种特性,映射通常可以用来实现字典结构。
a、map构造函数
map<int, char*> mapStudent;//关键字类型为int,键值类型为char*
b、数据的插入有三种方法
用insert函数插入pair数据,pair是<utility>头文件中定义的struct,在STL中凡是“必须传回两个值”的函数,都会用到pair
mapStudent.insert(pair<int, char *>(1,"one"));
用insert插入value_type数据
mapStudent.insert(map<int, char *>::value_type(1,"one"));
使用数组方式插入数据
mapStudent[1] = "one";
如何判断插入成功与否问题
void main() { map<int, char *> mapStudent; pair<map<int, char *>::iterator, bool> Insert_Pair; Insert_Pair = mapStudent.insert(pair<int, char *>(1, "one")); if(Insert_Pair.second == true) {cout<<"Success"<<endl;} else {cout<<"Failure"<<endl;} }
c、map的大小:mapStudent.size();
遍历:
for(map<int, char *>::iterator iter = mapStudent.begin();iter!=mapStudent.end();iter++) {cout<<iter->first<<" "<<iter->second<<endl;}
数据的查找:count计数关键字出现的次数,返回只能是0(没出现)或1(出现);使用find
map<int, char*>::iterator iter = mapStudent.find(1); if(iter != mapStudent.end()) {cout<<"Find"<<endl;} else {cout<<"No"<<endl;}
数据的清空与判空:clear()和empty()
d、数据的删除,erase有三个重载函数
map<int, char *>::iterator iter; iter = mapStudent.find(1); mapStudent.erase(iter); int n = mapStudent.erase(1);//删除了会返回1,否则返回0 mapStudent.erase(mapStudent.begin(), mapStudent.end());//清空map
5.list链表
list将元素按顺序储存在链表中。 与vector相比,它允许快速的插入和删除,但是随机访问却比较慢。list对象函数
assign() ;//给list赋值 begin() ;//返回指向第一个元素的迭代器 end() ;//返回末尾的迭代器 clear();// 删除所有元素 empty() ;//如果list是空的则返回true erase() ;//删除一个元素 front() ;//返回第一个元素 back() ;//返回最后一个元素 get_allocator() ;//返回list的配置器 insert() ;//插入一个元素到list中 max_size() ;//返回list能容纳的最大元素数量 merge() ;//合并两个list ,一般是组合起两个排好序的表 splice() ;//合并两个list pop_back();// 删除最后一个元素 pop_front() ;//删除第一个元素 push_back() ;//在list的末尾添加一个元素 push_front() ;//在list的头部添加一个元素 rbegin() ;//返回指向第一个元素的逆向迭代器 rend() ;//指向list末尾的逆向迭代器 remove() ;//从list删除元素 remove_if() ;//按指定条件删除元素 resize() ;//改变list的大小 reverse() ;//把list的元素倒转 size() ;//返回list中的元素个数 sort();// 给list排序 swap();// 交换两个list unique();// 删除list中重复的元素
STL的各个容器之间的操作有很多近似之处,先介绍到这里。