C++ STL标准模板库
简介
C++中的STL（标准模板库）可以分为六个部分，分别是容器（Containers）、迭代器（Iterators）、算法（Algorithms）、函数对象（Function Objects）、适配器（Adaptors）和分配器（Allocators）。
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容器（Containers）：STL提供了多种容器，如向量（vector）、链表（list）、双端队列（deque）、集合（set）、映射（map）等。这些容器用于存储和组织数据，每种容器都有其特定的特性和适用场景。
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迭代器（Iterators）：迭代器是STL中用于遍历容器中元素的工具。它们提供了一种统一的访问容器元素的方式，使得算法可以独立于容器而工作。
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算法（Algorithms）：STL包含了大量的算法，如排序、查找、遍历等。这些算法可以直接应用于STL容器，也可以与自定义数据结构一起使用。
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函数对象（Function Objects）：函数对象是可调用对象，它们可以像函数一样被调用。STL中的很多算法都可以接受函数对象作为参数，从而实现灵活的算法行为定制。
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适配器（Adaptors）：适配器是一种类或函数，用于将一种接口转换为另一种接口。STL中的适配器包括栈（stack）、队列（queue）和优先队列（priority_queue），它们提供了特定的数据结构和访问方式。
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分配器（Allocators）：分配器用于管理内存分配和释放，它们提供了一种抽象的内存管理接口，使得STL容器可以灵活地使用不同的内存管理策略。
这六个部分共同构成了C++中STL的核心组成部分，为开发人员提供了丰富的数据结构和算法库，极大地提高了开发效率和代码质量。
容器（Containers）
C++ STL（Standard Template Library）中的容器是一种用于存储和管理数据的重要工具。容器本质上是一种封装了动态数组、链表等数据结构的数据类型，提供了一系列方法来访问、修改和遍历其中的元素。STL中的容器可以分为序列容器（Sequence Containers）、关联容器（Associative Containers）和容器适配器（Container Adapters）三类。
序列容器
序列容器中的元素保持相对顺序，可以通过迭代器进行访问。常见的序列容器有：
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vector：动态数组，支持随机访问，具有高效的插入和删除操作（在尾部）。
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list：双向链表，支持双向迭代，插入和删除操作非常高效，但访问特定位置的元素较慢。
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deque：双端队列，支持在两端进行高效的插入和删除操作，支持随机访问。
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array：固定大小的数组，支持随机访问，不支持动态大小调整。
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forward_list：单向链表，仅支持单向迭代，插入和删除操作高效。
关联容器
关联容器中的元素通过键（key）进行存储和访问，而不是通过相对位置。常见的关联容器有：
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set：无序集合，每个元素都是唯一的，没有重复元素。
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multiset：无序多重集合，可以包含重复元素。
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map：无序映射，存储键值对，键是唯一的。
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multimap：无序多重映射，允许存储多个具有相同键的键值对。
关联容器底层通常使用红黑树或哈希表等数据结构来实现，提供了高效的查找、插入和删除操作。
容器适配器
容器适配器是基于其他容器实现的，提供了特定的接口。常见的容器适配器有：
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stack：栈，遵循后进先出（LIFO）原则，提供push、pop、top等操作。
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queue：队列，遵循先进先出（FIFO）原则，提供push、pop、front等操作。
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priority_queue：优先队列，元素按照优先级排序，提供push、pop、top等操作。
容器适配器通常对底层容器进行了封装，提供了更加简洁和专用的接口。
使用容器时的注意事项
- 选择适当的容器：根据数据的特点和需要执行的操作选择合适的容器。
- 理解容器特性：不同的容器有不同的性能特点，如访问速度、插入和删除操作的效率等。
- 异常安全性：某些容器操作可能会抛出异常，如内存分配失败等，需要适当处理异常。
- 内存管理：容器自动管理内部元素的内存，但需要注意容器的生命周期和所有权问题。
- 迭代器和范围for循环：使用迭代器或范围for循环可以方便地遍历容器中的元素。
通过合理使用STL容器，可以大大提高C++程序的代码质量和开发效率。
迭代器（Iterators）
C++中的迭代器（Iterator）是一种抽象数据类型，它提供了一种访问容器中元素的方法，同时隐藏了容器底层表示的细节。迭代器可以被视为指向容器中元素的指针，但它不仅仅是指针，更是一种通用的、可用于不同容器的概念。
迭代器的特点
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通用性：迭代器可以与不同的容器一起使用，如数组、向量、列表、集合、映射等。每种容器类型都有自己的迭代器类型。
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遍历性：迭代器允许我们遍历容器中的元素，可以逐个访问、修改或删除容器中的元素。
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解引用：迭代器可以使用
*运算符进行解引用，以获取迭代器当前指向的元素的值。 -
递增和递减：迭代器支持
++和--运算符，用于向前或向后移动迭代器。 -
比较：许多迭代器类型支持使用
==、!=、<、<=、>和>=运算符来比较两个迭代器的位置。
迭代器的种类
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输入迭代器（Input Iterator）：只允许读取元素，不允许修改。例如，
std::istream_iterator。 -
输出迭代器（Output Iterator）：只允许写入元素，不允许读取。例如，
std::ostream_iterator。 -
前向迭代器（Forward Iterator）：允许读写元素，并且只支持单向移动（递增）。例如，
std::vector::iterator和std::list::iterator。 -
双向迭代器（Bidirectional Iterator）：支持前向和后向移动（递增和递减）。例如，
std::list::iterator。 -
随机访问迭代器（Random Access Iterator）：除了支持双向迭代器的所有操作外，还支持元素间的算术运算（如
+、-、+=、-=），以及使用下标运算符[]访问元素。例如，std::vector::iterator和std::array::iterator。
迭代器的使用
使用迭代器遍历容器中的元素通常比使用索引更加灵活和高效，因为迭代器能够隐藏底层容器的实现细节。以下是一个使用迭代器遍历std::vector的简单示例：
#include <iostream>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
// 使用迭代器遍历vector
for (std::vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); ++it) {
std::cout << *it << ' '; // 解引用迭代器以访问元素
}
return 0;
}
输出将会是：1 2 3 4 5
此外，C++11及以后的版本引入了基于范围的for循环（range-based for loop），它进一步简化了迭代器的使用：
for (const auto& element : v) {
std::cout << element << ' ';
}
在这个例子中，编译器会自动为我们处理迭代器的创建和管理，使得代码更加简洁。
迭代器的失效
需要注意的是，某些容器操作可能会导致迭代器失效。例如，在std::vector中插入或删除元素可能会使指向容器的迭代器失效。在这种情况下，如果继续使用失效的迭代器，程序可能会产生未定义行为。因此，在进行容器操作时，需要格外注意迭代器的有效性。
算法（Algorithms）
函数对象（Function Objects）
适配器（Adaptors）
分配器（Allocators）
std::min_element()
std::min_element() 函数用于在给定范围内查找最小元素。它接受两个迭代器参数，表示要查找的范围的起始和结束位置。此外，它还可以接受一个可选的比较函数，用于自定义比较规则。
以下是 std::min_element() 函数的基本用法示例：
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
int main() {
std::vector<int> numbers = {3, 1, 4, 1, 5, 9};
auto minElement = std::min_element(numbers.begin(), numbers.end());
std::cout << "The smallest element is " << *minElement << std::endl;
return 0;
}
在这个示例中，我们使用 std::min_element() 函数找到了 numbers 向量中的最小元素，并将其打印出来。
如果要使用自定义的比较函数，可以将其作为第三个参数传递给 std::min_element() 函数。
除了std::min_element()，C++ STL 还提供了std::max_element()函数用于查找最大值。这两个函数都接受两个迭代器参数，表示要查找的范围的起始和结束位置。
