C++ STL 知识小结

qwq...接近联赛，就在这里对STL做一点知识小结吧，因为STL曾经失分很多。

简介

（来自Baidu） STL是Standard Template Library的简称，中文名标准模板库，惠普实验室开发的一系列软件的统称。它是由Alexander Stepanov、Meng Lee和David R Musser在惠普实验室工作时所开发出来的。从根本上说，STL是一些“容器”的集合，这些“容器”有list,vector,set,map等，STL也是算法和其他一些组件的集合。这里的“容器”和算法的集合指的是世界上很多聪明人很多年的杰作。STL的目的是标准化组件，这样就不用重新开发，可以使用现成的组件。STL现在是C++的一部分，因此不用安装额外的库文件。

声明

每一个大标题下的某个容器，其名称和头文件相同。如queue/priority_queue的头文件是queue。

vector

vector可以理解一个不定长数组，内部基于倍增思想实现，在我们设置vector的时候，它申请的内存空间往往是我们设置的2倍，所以使用的时候要谨慎，爆空间就危险了。vector支持随机访问，就像数组一样，但不支持像链表一样O(1)插入，一般是在末尾增删。

操作函数：

size:返回此数组的实际长度。

empty:判断是否为空，为空则返回true。

(所有的STL容器都支持这两个方法，含义也相同)

clear:将vector清空。

迭代器声明:vector<int>::iterator

begin/end:指向vector中第一个/最后一个元素的迭代器。星号*则可解除引用。和指针的用法类似。

front/back:返回vector的第一个元素或最后一个元素。等价于*a.begin()/a[0]或*--a.end()/a[a.size()-1]。

push_back(x):将x插入到vector中成为最后一个元素。

pop_back:删除vector的最后一个元素。

vector的用处很多，比较经典常用的就是代替前向星存储树和图等结构。

queue

queue下主要包括了循环队列queue和优先队列priority_queue这两种操作。

循环队列queue

push(x):将x插入队尾，O(1)操作。

pop:将队头的元素出队。

front/back:O(1)访问队头/队尾元素。

循环队列可用于优化最短路算法，适用SPFA和Dijkstra。

优先队列priority_queue

可以把优先队列理解成一个大根二叉堆。

push(x):把元素x插入堆中。

pop:删除堆顶元素。

top:查询堆顶元素，也就是队列中的最大值。

小根堆priority_queue

每次我们插入一个元素，把这个元素的相反数插入优先队列中。这样一来，绝对值小的反而在堆顶，用一种巧妙的方法来实现小根堆。

deque

双端队列deque是一个支持在队列头尾入队/出队的很妙的结构，基本上所有操作都是神仙O(1)。

front/back:访问队头/队尾元素。

push_back(x)/push_front(x):从队尾/队头入队x。

pop_back/pop/front:删除队头/队尾元素。

clear:清空队列。deque除了这个操作是O(n)其他都是O(1)。

begin/end:返回首部/尾部迭代器。

[]:deque可以像vector或者普通数组一样支持下标随机访问，仍然是O(1)。

set

顾名思义是集合。set下主要包含了set和multiset两个容器。分别是有序集合和有序多重集合。也就是说set的元素不能重复，但multiset是支持的，其内部实现是一棵红黑树，支持的操作基本相同。

size/empty/clear:和vector类似。

迭代器:声明为set<int>::iterator it，它们的迭代器称为双向访问迭代器，不支持随机访问qwq，支持*解除引用，支持++和--，由于内部是红黑树实现，可想而知复杂度是logn。

begin/end:返回首尾元素的迭代器，begin是最小的元素，根据有序可以看出来。但由于是前闭后开且从零开始，--a.end()最后才会返回最后一个元素的地址。

insert(x):把一个元素x插入到集合当中，时间复杂度是logn，因为要维护有序。

insert的一个演示。

#include<cstdio>
#include<set>
using namespace std;
set<int>s;
int main()
{
    s.insert(2);
    s.insert(1);
    for(set<int>::iterator it=s.begin();it!=s.end();it++)
    printf("%d ",*it);
    return 0;  
}

 

find(x):在set中寻找x这个元素并且返回它的迭代器，若没有则返回end()。

lower_bound(x):查找>=x的元素中最小的一个，并返回它的迭代器。

upper_bound(x):查找>x的元素中最小的一个，并返回它的迭代器。

erase(x):若x的类型是迭代器，那么就会删除迭代器所指向的元素，若x指的是元素，就会删除集合中所有等于x的元素（前提是multiset）。

count(x):返回元素x的个数，复杂度是O(k+logn)，k为元素x的个数，上同。（适用于multiset)

红黑树是平衡树的一种实现方式，感兴趣的同学可以学一学平衡树。

map

map容器是一个键值对key-value的映射。内部是一棵以key为关键字的红黑树。key和value都可以是任意类型。

声明:map<key_type,value_type>

map容器建立复杂信息key(如字符串)到简单信息value的映射。

size/empty/clear/begin/end:与set类似，分别为元素个数，判空，清除，开始，结束。

 insert:表示插入。插入方式的表示:

  a.insert(pair<int,string>(2,"bbb"));//第一种插入方式 
    a.insert(pair<int,string>(2,"222"));//不会覆盖 
    a.insert(map<int, string>::value_type (1,"aaa"));//第二种插入方式   
    a.insert(map<int, string>::value_type (1,"111"));//不会覆盖 
    a[3]="ccc";//第三种插入方式 
    a[3]="333";//会覆盖    

map<string,int>s;
s.insert(make_pair("August",8));
s.insert(make_pair("July",7));
map<string,int>::iterator it=s.begin();
pair<string,int> p=*it;
cout<<p.first<<" "<<p.second<<endl;
it++;
cout<<s["August"];
return 0;

 

count(x):返回指定元素x出现的次数。当然，x应该是value。

lower_bound(x)/upper_bound(x):返回>=/>x的第一个元素。

find(x):查找某个元素是否存在，若不存在则返回尾部迭代器。

erase(x):删除某个元素。

[]:[]操作符的下标存储的是key，本身存储的是value。

bitset

bitset可以看成一个多位二进制数，每八位占一个字节，n位bitset执行一次位运算的复杂度视为n/32。

声明:bitset<10000>s，申请一个10000位的二进制数。

~s:返回对s取反的结果。

&,|,^:返回对两个数位相同的bitset进行按位与、或、异或运算的结果。

>>,<<:返回对一个bitset右移，左移若干位的结果。

==,!=:比较两个bitset代表的二进制数是否相等。

[]:s[k]表示s的第k位，当然可以用来取值赋值。

count:判断有多少位位1。

any:有任意位为1都返回true，若没有任何1则返回false。

none:有任意位为1都返回false，若没有任何1则返回true。

set:把所有位变为1。

set(k,v):把第k位变为v。

reset:把所有位变为0。

reset(k):把第k位变为0。

flip:把所有位取反。

flip(k):把第k位取反。

总结

STL里面的大多结构都能手写（你要是会写红黑树 STL对你来说就基本没用了），但是很多时候考场上我们没有时间去写一些复杂的结构，所以STL成了非常黑科技的代替，但是要慎用，因为STL各种容器的复杂度很玄学，除非你有绝对的把握，不要瞎搞。qwq