C++ 提高编程

C++ 提高编程

C++ 提高编程

主要针对C++泛型编程和STL技术

一、模板

1、概念

模板就是建立通用的模具，大大提高代码的复用性

模板特点

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

2、函数模板

C++ 另一种编程思想为泛型编程，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

2.1 函数模板语法

函数模板的作用：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确定，用一个虚拟的类型来代表

语法

template<typename T>
函数声明或定义

参数

template：声明创建模板
typename：表明其后面的符号是一种数据类型，可以用class来代替
T：通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

// 两个整型交换函数
void swap(int& a, int& b)
{
	int temp = a;
	a = b; 
	b = temp;
}
// 交换浮点型的函数
void swap(double& a, double& b)
{
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
// 函数模板
template <typename T>  // 声明模板，告诉编译器后面代码紧跟着T，不要报错，T是一个通用的数据类型
void m_swap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}
void test()
{
	int a = 1;
	int b = 3;
	double a1 = 4;
	double b1 = 5;
	/* swap(a, b);
	cout << a << b << endl;
	swap(a1, b1);
	cout << a1 << b1 << endl; */
	// 使用函数模板
	// 1、 自动推导
	m_swap(a, b);
	cout << a << b << endl;
	// 2、 显示指定类型
	m_swap<int>(a, b);
	cout << a << b << endl;
}

模板可以将数据类型参数化

模板的使用方法

自动推导

显示指定类型

2.2 注意事项

注意事项

自动推导数据类型，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

2.3 普通函数和函数模板的区别

普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型装换）
函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型装换
如果利用显示指定类型的方法，可以发生隐式类型转换

2.4 普通函数和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强制调用函数模板

void myPrint(int a, int b)
{
	cout << a << b << endl;
	cout << "普通函数" << endl;
}
template<typename T>
void myPrint(T a, T b)
{
	cout << a << b << endl;
	cout << "模板函数" << endl;
}

void test()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	myPrint<>(a, b);  // 空模板参数列表调用模板函数
}

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模式，优先调用函数模板

void myPrint(int a, int b)
{
	cout << a << b << endl;
	cout << "普通函数" << endl;
}
template<typename T>
void myPrint(T a, T b)
{
	cout << a << b << endl;
	cout << "模板函数" << endl;
}

void test()
{
	char a = 'a';
	char b = 'b';
	myPrint(a, b);  // 函数模板可以产生更好的匹配 
}

既然提供了函数模板，最好不要提供普通函数，否则容易出现二义性

2.5 模板的局限性

模板的通用性并不是万能的

如果传入的是一个元组以及自定义数据类型，就无法实现了

因此，C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化模板

// 模板重载
// 对比两个数据是否相等
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		m_Age = age;
		m_Name = name;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};
template<class T>
bool myCompare(T& a, T& b)  // 如果传入的是一个自定义数据类型呢
{
	if (a == b)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}
// 利用具体化Person的版本实现代码，具体化优先调用
// 也可以使用运算符重载
template<>bool myCompare(Person& p1, Person& p2)
{
	if (p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}
void test()
{
	Person p1("Tom", 10);
	Person p2("Tom", 10);
	cout << myCompare(p1, p2) << endl;
}

学习模板并不是为了写模板，而是在STL中能够运用系统提供的模板

3、类模板

3.1 类模板语法

类模板作用

建立一个通用类，类中成员数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型代表

语法

template<typename T>
类

参数

template：声明创建模板
typename：表明其后面的符号是一种数据类型，可以用class来代替
T：通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

template<typename NameT, typename AgeT>
class Person
{
public:
	Person(NameT name, AgeT age)
	{
		m_Age = age;
		m_Name = name;
	}
	NameT m_Name;
	AgeT m_Age;
};
void test()
{
	Person<string, int>("Tom", 30);  // 调用-只有一种调用方式
}

3.2 类模板和函数模板的区别

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

template<typename NameT, typename AgeT = int>  // 默认参数
class Person
{
public:
	Person(NameT name, AgeT age)
	{
		m_Age = age;
		m_Name = name;
	}
	NameT m_Name;
	AgeT m_Age;
};
void test()
{
	Person<string>("Tom", 30);
}

3.3 使用时机

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

class Person1
{
public:
	void show()
	{
		cout << "Person1" << endl;
	}

};

template<typename T>
class Person
{
public:
    // 没调用，其不会编译，因为无法确定T的数据类型
	T p1;
	void func1()
	{
		p1.show();
	}
	
};
void test()
{
	Person<Person1> p;
	p.func1();
}

3.4 类模板对象函数做参数

类模板实例出的对象，向函数传参

一共有三种传入方式

指定传入的数据类型：直接显示对象的数据类型

// 指定传入类型
void printPerson1(Person<string, int> &p);

参数模板化：将对象中的参数变为模板进行传递

// 参数模板化
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>& p);

整个类模板化：将这个对象类型模板化进行传递

// 整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T &p);

// 类模板做函数的参数
template<class T1, class T2>
class Person
{
public:
	Person(T1 name, T2 age)
	{
		m_Name = name;
		m_Age = age;
	}
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
	void showPerson()
	{
		cout << "name:" << m_Name << " age:" << m_Age << endl;
	}
};
// 指定传入类型
void printPerson1(Person<string, int> &p)  
{
	p.showPerson();
}
// 参数模板化
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>& p)
{
	p.showPerson();
	cout << "T1的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;
	cout << "T2的类型为：" << typeid(T2).name() << endl;
}
// 整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T &p)
{
	p.showPerson();
}
void test()
{
	Person<string, int> p("Tom", 12);
	printPerson1(p);
	printPerson2(p);
	printPerson3(p);
}

查看数据类型的方式
typeid(T2).name()

3.5 类模板与继承

当类模板碰到继承是，需要注意以下几点

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 的数据类型
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的 T 的类型，子类也需变为模板

// 类模板与继承
template<class T>
class Base
{
public:
	T m_M;
};
// 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 的数据类型
class Son : public Base<string> {};
// 如果想灵活使用父类中的 T 类型，子类也需要变为类模板
template<class T1, class T2>
class Son1 : public Base<T2> {};

3.6 类模板成员函数类外实现

能够掌握类模板中的成员函数类外实现

// 类外实现
template<class T1, class T2>
class Person
{
public:
	Person(T1 age, T2 name);
	void shouPerson();
	T1 m_Age;
	T2 m_Name;
};
template <class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 age, T2 name)
{
	this->m_Name = name;
	m_Age = age;
}
// 要体现其为类模板的类函数，没有参数也要添加
template <class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::shouPerson()
{
	cout << "name:" << m_Name << " age:" << m_Age << endl;
}

3.7 类模板文件编写

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，导致文件编写是链接不到

解决

直接包含 .cpp 源文件
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

person.hpp 中代码

#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;


template<class T1, class T2>
class Person
{
public:
	Person(T1 age, T2 name);
	void shouPerson();
	T1 m_Age;
	T2 m_Name;
};
template <class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 age, T2 name)
{
	this->m_Name = name;
	m_Age = age;
}
template <class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::shouPerson()
{
	cout << "name:" << m_Name << " age:" << m_Age << endl;
}

程序入口代码

#include <iostream>
using namespace std;
#include <fstream>
// 第一中解决方式，包含 .cpp源文件
// #include"Person.cpp"

// 第二种解决方式，将 .h 和 .cpp 中的内容写到 .hpp 文件中
#include "Person.hpp"

void test()
{
	Person<string, int> p("Tom", 132);
	p.shouPerson();
}
int main() {
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

主要解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为 .hpp

3.8 类模板和友元

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

// 通过全局函数打印全局信息
 // 提前让编译器知道Person类的存在
template<class T1, class T2>
class Person;

// 如果是类外实现的话需要让编译器提前知道该函数存在
template<class T1, class T2>
void printPerson1(Person<T1, T2>& p);

template<class T1, class T2>
class Person
{
	// 全局函数，类内实现
	friend void printPerson(Person<T1, T2>& p)
	{
		cout << "姓名：" << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
 	}
	// 全局函数，类外实现
	friend void printPerson1<>(Person<T1, T2>& p);  // <> 其为函数模板声明
public:
	Person(T1 name, T2 age)
	{
		m_Name = name;
		m_Age = age;
	}
private:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};
template<class T1, class T2>
void printPerson1(Person<T1, T2>& p)
{
	cout << "姓名：" << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
	cout << "类外实现" << endl;
}

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

3.9 数组类封装

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opertator=防止出现浅拷贝的问题
可以通过下标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数量

myArray.hpp 中代码

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;

template<class T1>  // 输出函数
void printArray();
template<class T1>
class MyArray
{
public:
	MyArray(int capacity);  // 有参构造
	MyArray(const MyArray& arr);  // 拷贝构造
	MyArray& operator=(const MyArray& arr);  // 赋值运算符重载，防止浅拷贝问题
	void pushBack(const T1& val);  //  尾插法插入数据
	void delBack();  // 尾删法删除数据
	T1& operator[](int index);  // 重载[]，使得可以使用索引访问数组，同时可以赋值
	int getCapacity();// 返回数组的容量
	int getSize();// 返回数组的大小
	~MyArray();  // 清空堆区数据
private:
	T1* pAddress;  // 指针指向开辟到堆区的真实数组
	int m_Capacity; // 数组容量
	int m_Size;  // 数组大小
};

template<class T1>
MyArray<T1>::MyArray(int capacity)
{
	this->m_Capacity = capacity;
	this->m_Size = 0;
	this->pAddress = new T1[this->m_Capacity];  // 开辟数组空间
}
template<class T1>
MyArray<T1>::~MyArray()
{
	if (this->pAddress)
	{
		delete[] pAddress;
		pAddress = NULL;
	}
}
template<class T1>
MyArray<T1>::MyArray(const MyArray& arr)
{
	this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
	this->m_Size = arr.m_Size;
	// this->pAddress = arr.pAddress  // 浅拷贝
	this->pAddress = new T1[arr.m_Capacity];  // 深拷贝
	// arr中的数据都拷贝过去
	for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
	{
		this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
	}
}
template<class T1>
MyArray<T1>& MyArray<T1>::operator=(const MyArray& arr)
{
	// 先判断原来堆区是否有数据，如果有先释放
	if (this->pAddress)
	{
		delete[] pAddress;
		this->pAddress = NULL;
		this->m_Size = 0;
		this->m_Capacity = 0;
	}
	// 深拷贝
	this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
	this->m_Size = arr.m_Size;
	this->pAddress = new T1[this->m_Capacity];
	for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
	{
		this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
	}
	return *this;
}
template<class T1>
void MyArray<T1>::pushBack(const T1& val)
{
	// 判断容量是否等于大小
	if (this->m_Capacity == this->m_Size)
	{
		cout << "达到数组容量，无法插入" << endl;
		return;
	}
	this->pAddress[this->m_Size] = val;
	this->m_Size++;  // 更新数组大小
}
template<class T1>
void MyArray<T1>::delBack()
{
	// 让用户访问不到最后一个元素，即为尾删，逻辑删除
	if (!this->m_Size)
	{
		cout << "数组中没有元素" << endl;
		return;
	}
	this->m_Size--;  // 访问不到那个元素
}
template<class T1>
T1& MyArray<T1>::operator[](int index)
{
	return this->pAddress[index];
}
template<class T1>
int MyArray<T1>::getCapacity()
{
	return this->m_Capacity;
}
template<class T1>
int MyArray<T1>::getSize()
{
	return this->m_Size;
}
template<class T1>
void printArray(MyArray<T1>& arr)
{
	for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++)
	{
		cout << arr[i] << endl;
	}
}

主函数调用

#include <iostream>
using namespace std;
#include <fstream>
#include "Person.hpp"

void test()
{
	MyArray<int> arr(5);
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		arr.pushBack(i);
	}
	cout << "开始输出数组" << endl;
	printArray(arr);
}
int main() {
	test();

	system("pause");
	return 0;
}

该数组也可以存储自定义数据类型

二、 STL 初识

1、基本概念

STL 基本模板库
STL 从广义上分为容器、算法和迭代器
容器和算法事件通过迭代器无缝连接
STL 几乎所有的代码都采用了模板类或模板函数

2、 STL 六大组件

STL 大体分为六大组件：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：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：扮演了容器和算法之间的胶合剂
仿函数：行为类似的函数，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：负责空间的配置和管理

2.1 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、列表、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：问题之解也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这叫做算法

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有的各个元素，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

迭代器种类

种类	权限	支持运算
Input iterator(输入迭代器)	只读	++、==、!=
Output iterator(输出迭代器)	只写	++
Forward iterator(前向迭代器)	读和写，并且推进迭代器	++、==、!=
Bidirectional iterator(双向迭代器)	读和写，可以向前或向后操作	++、--
Random access iterator(随机访问迭代器)	读和写。可以跳跃式访问任意数据	++、--、[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

3、迭代器初始

3.1 vector 存放内置数据类型

容器：vector

算法：for_each

迭代器：vector<int>::iterator

#include <vector>  // vector 头文件
#include <algorithm>  // 标准算法头文件

void printVector(int value)
{
	cout << value << endl;
}
// vector 存放内置数据类型
void test()
{
	// 创建一个 vector 容器——数组
	vector<int> v;

	// 向容器中插入数据
	v.push_back(10);  // 尾插数据
	v.push_back(11);
	v.push_back(12);

	// 通过迭代器访问容器中的数据
	vector<int>::iterator itBegin = v.begin(); // 起始迭代器，指向容器中第一个元素，当做指针使用
	vector<int>::iterator itEnd = v.end();  // 结束迭代器，指向容器最后一个元素的下一个位置

	// 第一种遍历方式
	while (itBegin != itEnd)
	{
		cout << *itBegin << endl;
		itBegin++;
	}
	// 第二种遍历方式
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << endl;
	}
	// 第三种遍历方式
	for_each(v.begin(), v.end(), printVector);  // 回调函数
}

3.2 vector 存放自定义数据类型

vector 中存放自定义数据类型，并打印输出

// 存放自定义数据类型
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		m_Name = name;
		m_Age = age;
	}
	int m_Age;
	string m_Name;
};

void test()
{
	vector<Person> v;
	Person p1("a", 20);
	Person p2("b", 34);
	Person p3("c", 20);
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);

	// 遍历数据
	for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "name:" << it->m_Name  
			<< " age:" << it->m_Age << endl;  // it是一个指针
	}

	// 存放自定义数据类型的指针
	vector<Person*> v1;
	v1.push_back(&p1);
	v1.push_back(&p2);
	v1.push_back(&p3);
	// 遍历数据
	for (vector<Person*>::iterator its = v1.begin(); its != v1.end(); its++)
	{
		cout << "name:" << (*its)->m_Name
			<< " age:" << (*its)->m_Age << endl;  // it是一个指针
	}
}

3.3 vector 中嵌套容器

容器中嵌套容器，我们将所有数据遍历输出

// 容器嵌套容器
void test()
{
	vector<vector<int>> V;
	// 创建小容器
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	vector<int> v3;
	vector<int> v4;

	// 向小容器中添加数据
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(10 - i);
		v3.push_back(20 - i);
		v4.push_back(i + 10);
	}
	// 将小容器插入到大容器中
	V.push_back(v1);
	V.push_back(v2);
	V.push_back(v3);
	V.push_back(v4);

	// 遍历大容器
	for (vector<vector<int>>::iterator i = V.begin(); i != V.end(); i++)
	{
		// *i 是一个容器
		for (vector<int>::iterator j = (*i).begin(); j != (*i).end(); j++)
		{
			cout << *j << "\t";
		}
		cout << endl;
	}
}

三、 STL 常用容器

每个容器都要添加头文件

1、 string 容器

1.1 string 基本概念

本质

string 是 C++ 风格的字符串，而 string 本质是一个类

string 和 char* 的区别

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* 容器

特点

string 类内部封装了很多成员方法
- 例如：find, copy, delete, replace, insert
string 管理 char* 所分配的内存，不用担心复制和取值越界等，由类内进行负责

1.2 string 构造函数

构造函数原型

string(); 创建一个空字符串

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, char c); 使用 n 个字符 c 初始化

/*
- string();							创建一个空字符串
  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, char c);              使用 n 个字符 c 初始化
*/
void test()
{
	string s1;  // 默认构造
	const char* str = "hello world";
	string s2(str);  // 有参构造
	cout << "s2:" << s2 << endl;
	string s3(s2);  // 拷贝构造
	cout << "s3:" << s3 << endl;
	string s4(10, 'a');  // 10 个 a 构造
	cout << "s4:" << s4 << endl;
}

string 的多种构造方式没有可比性，灵活性较高

1.3 string 赋值操作

功能描述

给 string 字符串进行赋值

赋值函数原型

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 赋值给当前的字符串
string& operator=(char c);  // 把字符赋值给当前的字符串
string& assign(const char* s);  // 把字符串 s 赋值给当前的字符串
string& assign(const char* s, int n);  // 把字符串 s 的前 n 个字符赋值给当前的字符串
string& assign(const string &s);  // 把字符串 s 赋值给当前的字符串
string& assign(int n, char c);  // 把 n 个字符 c 赋值给当前字符串

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 连接到当前字符串末尾
string& append(const char* s, int n);  // 把字符串 s 的前 n 个字符连接到字符串结尾
string& append(const string& s);  // 同 operator+=(const string& str);
string& append(const string& s, int pos, int n);  // 字符串 s 从 pos 开始的 n 个字符连接到字符串结尾

1.5 string 查找和替换

功能描述

查找：查找指定字符是否存在
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 第一次出现的位置，从 pos 开始查找
int find(const char* s, int pos = 0) const;  // 查找 s 第一次出现的位置，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 个字符第一次出现的位置
int find(const char c, int pos = 0) const;  // 查找字符 c 第一次出现的位置
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 最后一次出现的位置，从 pos 开始查找
int rfind(const char* s, int pos, int n) const;  // 从 pos 查找 s 的前 n 个字符最后一次出现的位置
int rfind(const char c, int pos = 0) const;  // 查找字符 c 最后一次出现的位置
string& replace(int pos, int n, const string& str);  // 替换从 pos 开始 n 个字符为字符串 str
string& 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查找是从左往右，rfind是从右往左

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

1.6 string 字符串比较

功能描述

字符串之间的比较

比较方式

字符串比较时按字符的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 进行比较
int compare(const char* s) const;  // 与字符串 s 进行比较

主要比较两个字符串是否相等

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 [] 方法获取字符
char& at(int n);  // 通过 at 方法获取字符
str.size();  // 返回字符串的长度

可以修改字符，str[int n] = 'c'

1.8 string 插入和删除

功能描述

对 string 字符串进行插入合删除字符操作

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 c
string& erase(int pos, int n = npos);  // 删除从 pos 开始的 n 个字符

1.9 string 中的子串

功能描述

从字符串中获取想要的子串

函数原理

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

2、 vector 容器

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 与普通数组的区别

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，然后将原数据拷贝到新空间，释放原空间
- vector 容器的迭代是支持随机访问的迭代器

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 v2(v.begin(), v.end());  // 将 v[begin(), end()] 区间中的元素拷贝到自身，左闭右开
vector v3(n, elem);  // 构造函数将 n 个 elem 拷贝给本身
vector v4(const vector& vec);  // 拷贝构造函数

vector 的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

2.3 vector 赋值操作

功能描述

给 vector 容器进行赋值

函数原理

vector& operator=(const vector &vec);  // 重载赋值操作符
assign(v.begin(), v.end());  // 将v[begin, 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

2.4 vector 大小操作

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（默认为0）
resize(int num, elem);  // 重新指定容器的长度为 num，若容器边长，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

void printVector(vector<int>& v)
{
	for (vector<int>::iterator i = v.begin(); i != v.end(); i++)
	{
		cout << *i << " ";
	}
	cout << endl;
}
void test()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}
	cout << v.capacity() << endl;
	cout << v.size() << endl;
	v.resize(20);  // 默认使用0填充
	cout << v.size() << endl;
	cout << v.capacity() << endl;
	printVector(v);
}

容量大于等于大小

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(elem);  // 尾部插入元素elem
pop_back();  // 删除最后一个元素
insert(const_iterator pos, elem);  // 迭代器指向位置 pos 插入元素 elem
insert(const_iterator pos, int n, elem);  // 迭代器指向位置 pos 插入 n 个元素
erase(const_iterator pos);  // 删除迭代器指向的长度
erase(const_iterator start, const_iterator end);  // 删除迭代器从 start 到 end 之间的元素，左闭右开
clear();  // 删除容器中所有元素

v1.insert(v1.begin(), 100); // 第一个参数是迭代器

2.6 vector 数据存取

功能描述

对 vector 中的数据的存取操作

数据原型

at(int idx);  // 返回索引 idx 所指的对象
operator[](int idx);  // 返回索引 idx 所指的数据
fornt();  // 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

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(v);  // 将 vec 与 本身的元素互换

void test()
{
	vector<int> v;
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.insert(v.begin(), i);
		v1.push_back(i + 100);
	}
	cout << "交换前" << endl;
	printVector(v);
	printVector(v1);
	v.swap(v1);
	cout << "交换后" << endl;
	printVector(v);
	printVector(v1);
}

作用：巧用 swap 可以收缩内存空间vector<int> (v).swap(v); // 使用匿名对象

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

函数原理

reserve(int len);  // 容器预留 len 个长度，预留位置不初始化，元素不可访问

void test()
{
	vector<int> v;

	int num = 0;  // 统计开辟次数
	v.reserve(1000000);  // 当没有添加此代码时，开辟了 35 次内存空间
	int* p = NULL;  
	for (int i = 0; i < 1000000; i++)
	{
		v.push_back(i);
		if (p != &v[0])  // 开辟一次内存，其首地址会发生改变
		{
			p = &v[0];
			num++;
		}
	}
	cout << num << endl;
}

如果数据量比较大，可以一开始利用 reserve 预留空间

3、 deque 容器

3.1 deque 基本概念

功能

双端数组：可以对头部进行插入删除操作

deque 和 vector 区别

vector 对于头部的插入和删除的效率较低，数据量大，效率低
deque 相对而言，对头部的插入删除速度会比 vector 快
vector 访问元素时的速度会比 deque 快，这和两者实现有关

deque 内部工作原理

deque 内部有一个中控器，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

3.2 deque 构造函数

功能描述

deque 容器构造

函数原理

deque<T> deq;  // 默认构造形式
deque d2(deq.begin(), deq.end());  // 构造函数将 [beg, end] 区间中的元素拷贝给本身
deque d3(n, elem);  // 构造函数将 n 个 elem 拷贝给本身
deque d4(const deque &deq);  // 拷贝构造函数

3.3 deque 赋值操作

功能描述

给 deque 容器进行赋值

函数原理

deque& operator=(const deque& d);  // 重载赋值运算符
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

3.4 deque 大小操作

功能描述

对 deque 容器的大小进行操作

函数原理

empty();  // 判断容器是否为空
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（默认为0）
resize(int num, elem);  // 重新指定容器的长度为 num，若容器边长，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

deque 没有容量的概念

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();  // 删除容器第一个元素

// 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 (d1.begin(), d1.end()) 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

里面的 pos 是迭代器指针的位置

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[])(int idx);  // 返回索引 idx 所指的值
front();  // 返回容器第一个数据元素
back();  // 返回容器最后一个数据元素

3.7 deque 排序

功能描述

利用算法对 deque 中的数据进行排序

函数原型

sort(iterator beg, iterator end);  // 对 [beg, end] 区间内元素进行排序

注意使用时，要包含头文件#include <algorithm>

对于支持随机访问的迭代器的容器，都可以利用 sort 算法直接对其进行排序

vector 也可以利用 sort 进行排序

4、案例-评委打分

4.1 案例描述

有五名选手：选手 ABCDE ，10个评委分别对每一名选手打分，去除最高分，去除评委中最低分，取平均分

4.2 实现步骤

创建五名选手，放到 vector 容器中
遍历 vector 容器，取出每名选手，执行 for 循环，可以把 10 个评分存到 deque 容器中
sort 算法对 deque 容器中分数进行排序，去除最高分和最低分
deque 容器遍历一遍，累加总分
获取平均分

// 选手类
class Person
{
public:
	Person(string name, int score)
	{
		m_Name = name;
		m_Score = score;
	}
	string m_Name;
	int m_Score;  // 平均分
};
void createPerson(vector<Person>& v)
{
	// 创建五名选手
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		char nameSeed[] = { 'A', 'B', 'C', 'D', 'E' };
		string name = "选手";
		name += nameSeed[i];
		int score = 0;  // 默认为0分
		Person p(name, score);
		v.push_back(p);
	}
}
void setScore(vector<Person>& v)
{
	// 打分
	for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		// 将评委的分数放入deque容器中
		deque<int> d;
		for (int i = 0; i < 10; i++)
		{
			int score = rand() % 41 + 60;  // 分数在 60 到 100之间，随机分
			d.push_back(score);  // 将分数放入容器中
		}
		// 排序
		sort(d.begin(), d.end());

		// 去除最高分，和最低分
		d.pop_front();
		d.pop_back();
		// 取平均分
		int sum = 0;
		for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
		{
			sum += *dit;  // 累加分数
		}
		int avr = sum / d.size();
		it->m_Score = avr;
	}
}
void showScore(vector<Person> v)
{
	for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "名字为：" << it->m_Name << "  平均分为：" << it->m_Score << endl;
	}
}
void test()
{
	// 随机数种子
	srand((unsigned int)time(NULL));

	vector<Person> v;  // 存放选手类
	v.reserve(5);

	createPerson(v);

	setScore(v);

	showScore(v);
}

5、 stack 容器

5.1 stack 基本概念

概念：stack 是一种先进后出的数据结构，它只有一个出口

栈中进入元素称为入栈：push();

栈中弹出元素称为出栈：pop();

5.2 stack 常用接口

功能描述：

栈容器常用的对外接口

5.2.1 构造函数

stack<T> stk;  // stack 采用模板实现，stack对象的默认构造形式
stack stk1(const stack& stk);  // 拷贝构造函数

5.2.2 赋值操作

stack& operator=(const stack& stk);  // 重载赋值运算符

5.2.3 大小操作

empty();  // 判断堆栈是否为空
size();  // 返回栈的大小

5.2.4 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

6、 queue 容器

6.1 queue 基本概念

概念：

queue 是一种先进先出的数据结构，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();

6.2 queue 常用接口

功能描述

栈容器常用的对外接口

6.2.1 构造函数

queue<T> q;  // queue 采用模板类实现，queue 对象的默认构造函数
queue(const queue& que);  // 拷贝构造函数

6.2.2 赋值操作

queue& operator=(const queue& q);  // 重载赋值操作符

6.2.3 大小操作

empty();  // 判断堆栈是否为空
size();  // 返回栈大小

6.2.4 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();  // 返回队头第一个元素

7、 list 容器

7.1 list 基本概念

功能：将数据进行链式存储

链表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：链表是由一系列结点组成

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或后移，属于双向迭代器

list 优点

采用动态分配内存，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，不需要移动大量数据

list 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 是最常被使用的容器，各有优缺点

7.2 list 构造函数

功能描述

创建 list 容器

函数原型

list<T> l;  // list 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& l);  // 拷贝构造函数

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& l);  // 重载赋值运算符
swap(l);  // 将 list 与本身的元素互换

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(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（默认为0）
resize(int num, elem);  // 重新指定容器的长度为 num，若容器边长，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

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();  // 删除容器第一个元素
insert(pos, elem);  // 在 pos 位置插入一个 elem 元素的拷贝，返回数据的位置
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 (l.begin(), l.end()) 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
remove(elem);  // 删除容器中所有与 elem 值匹配的元素

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

注意不能使用 at 和 [] 的方式访问容器中的元素

原因是 list 本质是链表，而不是使用连续线性空间存储数据，迭代器也是不支持随机访问的

迭代器不支持随机访问，支持双向访问

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，其为成员函数

所有不支持随机访问迭代器容器，不可以使用标准算法

不支持随机访问迭代器的容器，内部会提供对应一些算法

对于自定义数据类型，sort() 括号可以添加一个排序规则

高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则的制定，并不复杂
bool comparePerson(Person& p1, Person& p2)
{
    // 按照年龄升序
    if (p1.m_Age == p2.m_Name)
    {
        // 年龄相同，身高升序
        return p1.Height > p2.Height;
    }
    else
    {
        return p1.m_Age < p2.m_Age;
    }
}
l.sort(comparePerson);  // 排序算法

8、 set / multiset 容器

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 属于关联式容器，底层结构使用二叉树实现

set 和 multiset 区别

set 不允许容器中有重复元素
multiset 允许容器中有重复元素

8.2 set 构造和赋值

功能描述

创建 set 容器以及赋值

函数原型

set<T> s;  // 默认构造函数
set(const set& s);  // 拷贝构造函数

set& operator=(const set& s);  // 重载赋值运算符
inset(elem);  // 插入数据

8.3 set 大小和交换

功能描述

统计 set 容器大小及交换 set 容器

函数原型

size();  // 返回容器中元素数目
empty();  // 判断容器是否为空
swap(s);  // 交换两个集合容器

8.4 set 插入合删除

功能描述

set 容器进行插入和删除操作

函数原型

insert(elem);  // 在容器中插入元素
clear();  // 清空所有元素
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

8.5 set 查找和统计

功能描述

对 set 容器进行查找数据以及进行数据统计

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

8.6 set 和 multiset 区别

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

ret.second用来查看是否插入成功
multiset 不会检测数据，因此可以重复插入数据

8.7 pair 对组创建

功能描述

成功出现的数据，利用对组可以返回两个数据

两种创建方式

pair<type1, type2> p (value1, value2);  // 两个 type 分别对应 value 的数据类型
pair<type1, type2> p = make_pair(value1, value2);

两种创建方式，记住一种就可以了

使用方式

pair<string, int> p ("Tom", 20);
cout << "name:" << p.first << "  age:" << p.second;

8.8 set 排序

set 容器默认排序规则为从小到大，掌握如何改变排序规则

利用仿函数，可以改变排序规则

#include <set>
class MyCompare
{
public:
	bool operator()(int v1, int v2) const  
	{
		return v1 > v2;  // 降序排序
	}
};

void test()
{
	// 存放内置数据类型，改变排序规则
	set<int, MyCompare> s1;  // 仿函数的本质是一个类
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	for (set<int, MyCompare>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++)
	{
		cout << *it << endl;
	}
}

对于自定义的数据类型，要创建排序规则，必须要指定排序规则
class MyCompare
{
public:	  
    bool operator()(const Person& p1, const Person& p2)
    {
        // 按照年龄降序
        return p1.m_Age > p2.m_Age;
    }
};

9、 map / multimap 容器

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，底层结构通过二叉树实现

优点：

可以根据 key 值快速找到 value 值

map/ 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

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

map<T1, T2> mp;  // map 默认构造函数
map (const map& mp);  // 拷贝构造

map& operator=(const map& mp);  // 重载赋值运算符

map 容器中所有元素都是成对出现的，插入数据的时候要使用对组

9.3 map 大小和交换

功能描述：

对 map 容器大小以及交换 map 值

函数原型

size();  // 返回容器中元素的数目
empty();  // 判断容量是否为空
swap(mp);  // 交换两个集合容器

9.4 map 插入和删除

功能描述：

map 容器进行插入和删除数据

函数原型

insert(elem);  // 在容器中插入元素
clear();  // 清空所有元素
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);  // 删除容器键为 key 的元素

注意插入的是对组

// 第一种
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
// 第二种
m.insert(make_pair(2, 20));
// 第三种
m.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));
// 第四种
m[4] = 40;  // 不建议使用，可以利用 [] 访问值

9.5 map 查找和统计

功能描述：

对 map 容器进行查找数据和统计数据

函数原型

find();  // 查找 key 是否存在，返回改键的元素的迭代值；若不存在，返回 m.end();
count();  // 统计 key 的元素个数

9.6 map 排序

map 容器默认排序规则为按照键升序排序

利用仿函数可以改变排序规则

其和 [set 排序](#8.8 set 排序)类似

10、案例-员工分组

10.1 案例描述

公司每天招聘10个员工，10名员工进入公司后，需要指派员工在哪个部门工作
员工信息：姓名、工资组成；部门分为：策划、美术、研发
随机给10名员工分配部门和工资
通过 multimap 进行信息的插入 key：部门编号、value：员工
分部门显示员工

10.2 实现步骤

创建10名员工，放到 vector 中
遍历 vector 容器，取出每个员工，进行随机分组
分组后，将员工部门编号作为 key，具体员工作为 value，放入到 multimap 容器中
分部门显示员工信息

10.3 代码演示

class Worker
{
	// 创建员工
public:
	string m_Name;
	int m_Salary;
};
void createWorker(vector<Worker>& v)
{
	// 创建10名员工
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		Worker worker;
		string nameSeed = "ABCDEFGHIJ";
		worker.m_Name = "员工";
		worker.m_Name += nameSeed[i];
		worker.m_Salary = rand() % 10000 + 10000;  // 10000~19999
		v.push_back(worker);  // 将员工放入分组中
	}
}
void printWorker(const vector<Worker>& v)
{
	for (vector<Worker>::const_iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "name: " << it->m_Name << "   salary: " << it->m_Salary << endl;
	}
}
void printWorker(multimap<string, Worker>& mp, string* arr)
{
	string s0(20, '-');
	for (int i = 0; i < 3; i++)
	{
		string s = arr[i];
		s += "部门信息";
		cout << s << endl;
		multimap<string, Worker>::iterator pos = mp.find(arr[i]);  // 返回迭代器对象
		int count = mp.count(arr[i]);
		for (int index = 0; pos != mp.end() && index < count; pos++, index++)
		{
			cout << "姓名：" << pos->second.m_Name << "   工资：" << pos->second.m_Salary << endl;
		}
		cout << s0 << endl;
	}
}
void setGroup(vector<Worker>& v, multimap<string, Worker>& mp, string* arr)
{
	for (vector<Worker>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		// 产生随机部门编号
		int depId = rand() % 3;  // 0 1 2 随机数
		// 将员工插入到分组中，key编号，value员工
		mp.insert(pair<string, Worker>(arr[depId], *it));
	}
}
void test()
{
	// 添加随机种子
	srand((unsigned int)time(NULL));
	string dep[] = { "策划", "美术", "研发" };
	vector<Worker> v;
	createWorker(v);
	printWorker(v);

	// 员工分组
	multimap<string, Worker> mp;
	setGroup(v, mp, dep);
	printWorker(mp, dep);
}

四、 STL 函数对象

1、函数对象

1.1 基本概念

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

1.2 使用方法

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

// 函数对象
class MyAdd
{
public:
	MyAdd()
	{
		this->count = 0;
	}
	int operator()(int v1, int v2)
	{
		this->count++;
		return v1 + v2;
	}
	int count;  // 函数对象可以有自己的内部状态
};
void test()
{
	MyAdd ma;
	cout << ma(1, 2) << endl;
	cout << ma(1, 2) << endl;
	cout << ma(1, 2) << endl;
	cout << ma(1, 2) << endl;
	cout << "调用次数为：" << ma.count << endl;
}

2、谓词

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

2.2 一元谓词

class CreateFive
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val > 5 ? true : false;
	}  // 一元谓词

};

void test()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}
	// 查找容器中有么有大于5的数字
	vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), CreateFive());  // 其为匿名函数对象，find_if 的返回值为一个迭代对象
	if (it == v.end())
	{
		cout << "没有找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "大于五的数字为：" << *it << endl;
	}
}

2.3 二元谓词

// 二元谓词
class MySort
{
public:
	bool operator()(int a, int b)
	{
		return a > b ? true : false;
	}
};
void test()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);
	// sort(v.begin(), v.end());  // 升序排列
	// 使用函数对象，改变算法策略，变为排序规则降序排列
	sort(v.begin(), v.end(), MySort());
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

3、内建函数对象

3.1 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>

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

仿函数原理

template<class T> T plus<T>;  // 加法运算
template<class T> T minus<T>;  // 减法运算
template<class T> T multiplies<T>;  // 乘法运算
template<class T> T divides<T>;  // 除法运算
template<class T> T modulus<T>;  // 取模运算
template<class T> T negate<T>;  // 取反运算，10 取反为 -10

plus<int> p;
cout << p(10, 20) << endl;
negate<int> n;
cout << n(20) << endl;

3.3 关系仿函数

功能描述

实现关系对比

仿函数原理

template<class T> bool equal_to<T>;  // =
template<class T> bool not_equal_to<T>;  // !=
template<class T> bool greater<T>;  // >
template<class T> bool greater_equal<T>;  // >=
template<class T> bool less<T>;  // <
template<class T> bool less_equal<T>;  // <=

3.4 逻辑仿函数

功能描述

实现逻辑运算

仿函数原理

template<typename T> bool logical_and<T>;  // 与
template<typename T> bool logical_or<T>;  // 或
template<typename T> bool logical_not<T>;  // 非

五、 STL 常用算法

描述：

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、赋值等等
<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块函数
<functional>定义了一些模快类，用以声明函数对象

1、常用遍历算法

学习目标：

掌握常用遍历算法

算法简介：

for_each();  // 遍历容器
transform();  // 搬运容器到另一个容器中

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

参数：

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

_func：函数或者函数对象，一般为输出内容的函数，回调函数

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);

目标容器要提前开辟空间，否则会报错

参数：

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：函数或函数对象

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

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

函数原型

find(iterator beg, iterator end, value);

参数：

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

value：查找的元素

如果是自定义数据类型，查找时要重载等号运算符

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);

参数：

beg：起始迭代器

end：结束迭代器

_Pred：函数或者谓词（返回 bool 类型的仿函数）

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);

参数：

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

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);

注意：在无序序列中不可用

参数：

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

value：查找的元素

2.5 count

功能描述：

统计元素个数

函数原型

count(iterator beg, iterator end, value);

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

value：统计的元素

统计自定义数据类型时，要使用仿函数

class Person
{
public:
    Person(string name, int age)  
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    bool operator==(const Person& p)  // 需要重载等号运算符，才可以统计
    {
        return this->m_Age == p.m_Age && this->m_Name = p.m_Name? true : flase;
    }
    int m_Age;
    string m_Name;
};

统计自定义数据类型的时候，需要配合重载operator==

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);

参数：

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

_Pred：谓词

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，并存储到另一个容器中
reverse();  // 反转指定范围内的元素

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);

参数：

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

_Pred：谓词

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);

使用时记得添加随机种子
srand((unsigned int)time(NULL));
参数：

beg：起始迭代器

end：结束迭代器

3.3 merge

功能描述：

两个容器元素合并，并存储到另一个容器中

函数原型

merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

注意：

两个容器必须是有序的

要提前给目标容器分配空间

参数：

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

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);

参数：

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

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();  // 容器内指定范围内的元素拷贝到另一个容器中
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

4.1 copy

功能描述：

容器内指定范围的元素拷贝到另一个容器中

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

需要先预定目标容器的空间

参数：

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

dest：目标容器起始迭代器

4.2 replace

功能描述

将容器内指定范围内的旧元素修改为新元素

函数原型

replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);

它会替换区间内所有满足条件的元素

参数：

beg：起始迭代器

end：结束迭代器

oldvalie：旧元素

newvalue：新元素

4.3 replace_if

功能用法

将区间内满足条件的元素，替换成特定元素

函数原理

replace_if(iterator beg, iterator end, _Pred, newvalue);

它会替换区间内所有满足条件的元素

参数：

beg：起始迭代器

end：结束迭代器

_Pred：谓词

newvalue：替换的新元素

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);

同种数据类型的容器才能互换

参数：

c1：容器1

c2：容器2

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，使用时需要包含的头文件为#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

5.1 accumulate

功能描述：

计算区间内元素的总和

函数原型

accumulate(iterator beg, iterator end, firstValue);

参数：

beg：起始迭代器

end：结束迭代器

firstValue：起始累加值

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);

参数：

beg：开始迭代器

end：结束迭代器

value：填充的值

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_insersection();  // 求两个容器的交集
set_union();  // 求两个容器的并集
set_different();  // 求两个容器的差集

6.1 set_insersection

功能描述：

求两个容器的交集，重复的元素

函数原型

iterator itEnd = set_insersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);  // 交集，返回最后一个值的迭代器

需要提前开辟空间，最特殊的情况：大容器包含小容器，开辟空间，取小容器的 size 即可
dest.resize(c1.size() > c2.size() ? c2.size() : c1.size());
参数：

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

6.2 set_union

功能描述：

求两个容器的并集

函数原型

iterator itEnd = set_insersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);  // 并集，返回最后一个值的迭代器

目标容器要提前开辟空间，最特殊的情况是两个容器没有交集
dest.resize(c1.size() + c2.size());
参数：

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

6.3 set_difference

功能描述：

求两个容器的差集

函数原型

iterator itEnd = set_insersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);  // c1 和 c2 的差集，返回最后一个值的迭代器，c1 - c2

目标容器要提前开辟空间，最特殊的情况是两个容器没有交集，取 size 大的作为容器的空间
dest.resize(c1.size() > c2.size() ? c1.size() : c2.size());  // 也可以使用 max(c1.size(), c2.size());
参数：

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

posted @ 2022-02-18 17:47 Kenny_LZK 阅读(585) 评论(0) 编辑收藏举报

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Kenny

C++ 提高编程

C++ 提高编程

一、 模板

1、 概念

2、 函数模板

2.1 函数模板语法

2.2 注意事项

2.3 普通函数和函数模板的区别

2.4 普通函数和函数模板的调用规则

2.5 模板的局限性

3、 类模板

3.1 类模板语法

3.2 类模板和函数模板的区别

3.3 使用时机

3.4 类模板对象函数做参数

3.5 类模板与继承

3.6 类模板成员函数类外实现

3.7 类模板文件编写

3.8 类模板和友元

3.9 数组类封装

二、 STL 初识

1、 基本概念

2、 STL 六大组件

2.1 容器、算法、迭代器

3、 迭代器初始

3.1 vector 存放内置数据类型

3.2 vector 存放自定义数据类型

3.3 vector 中嵌套容器

三、 STL 常用容器

1、 string 容器

1.1 string 基本概念

1.2 string 构造函数

1.3 string 赋值操作

1.4 string 字符串拼接

1.5 string 查找和替换

1.6 string 字符串比较

1.7 string 字符存取

1.8 string 插入和删除

1.9 string 中的子串

2、 vector 容器

2.1 vector 基本概念

2.2 vector 构造函数

2.3 vector 赋值操作

2.4 vector 大小操作

2.5 vector 插入和删除

2.6 vector 数据存取

2.7 vector 互换容器

2.8 vector 预留空间

3、 deque 容器

3.1 deque 基本概念

3.2 deque 构造函数

3.3 deque 赋值操作

3.4 deque 大小操作

3.5 deque 插入和删除

3.6 deque 数据存取

3.7 deque 排序

4、 案例-评委打分

4.1 案例描述

4.2 实现步骤

5、 stack 容器

5.1 stack 基本概念

5.2 stack 常用接口

5.2.1 构造函数

5.2.2 赋值操作

5.2.3 大小操作

5.2.4 数据存取

6、 queue 容器

6.1 queue 基本概念

6.2 queue 常用接口

6.2.1 构造函数

6.2.2 赋值操作

6.2.3 大小操作

6.2.4 数据存取

7、 list 容器

7.1 list 基本概念

7.2 list 构造函数

7.3 list 赋值和交换

7.4 list 大小操作

7.5 list 插入和删除

一、模板

1、概念

2、函数模板

3、类模板

1、基本概念

3、迭代器初始

4、案例-评委打分

10、案例-员工分组

1、函数对象

2、谓词

3、内建函数对象

1、常用遍历算法

2、常用查找算法

3、常用排序算法

4、常用拷贝和替换算法

5、常用算术生成算法

6、常用集合算法