C++學習筆記 — STL標準模板庫

STL簡介

STL是(tandard Template Library)中文名標準模板庫。從根本上說，STL是一些“容器”的集合，這些“容器”有list,vector,set,map等，STL也是演算法和其他一些元件的集合。這裡的“容器”和演算法的集合指的是世界上很多聰明人很多年的傑作。STL的目的是標準化元件，這樣就不用重新開發，可以使用現成的元件。STL現在是C++的一部分，因此不用安裝額外的庫檔案。
STL可分為容器(containers)、迭代器(iterators)、空間配置器(allocator)、配接器(adapters)、演算法(algorithms)、**仿函式(functors)**六個部分。

常用的容器

1. vector

定義與初始化

 vector<int> vec1;    //預設初始化，vec1為空
 vector <int> vec2(vec1);  //使用vec1初始化vec2
 vector<int> vec3(vec1.begin(),vec1.end());//使用vec1初始化vec2
 vector<int> vec={1,2,3}  //vec被賦予初始值
 vector<int> vec{1,2,3}   //等價於vec={1,2,3}
 vector<int> vec4(10);     //10個值為0的元素
 vector<int> vec5(10,4);   //10個值為4的元素
 vector<string> vec6(10,"null");    //10個值為null的元素
 vector<string> vec7(10,"hello");  //10個值為hello的元素

常用的操作方法

vec1.push_back(100); //新增元素
int size = vec1.size(); //元素個數
bool isEmpty = vec1.empty(); //判斷是否為空
cout << vec1[n] << endl;  //取得第n個元素
vec1.insert(vec1.end(), 5, 3); ////從vec1.back位置插入5個值為3的元素
vec1.pop_back();    //刪除末尾元素
vec1.erase(vec1.begin()+3); //刪除第四個元素
cout<<(vec1==vec2)?true:false;  //判斷是否相等==、！=、>=、<=...
vector<int>::iterator iter = vec1.begin();    //獲取迭代器首地址
vector<int>::const_iterator c_iter = vec1.begin(); //獲取const型別迭代器
vec1.clear(); //清空元素

遍歷方法

//訪問和操作vector中的每個元素
for(int i=0; i<vec.size(); i++){
    vec[i] = 100;
    cout << vec[i] << endl;
}
//注意：只能對已存在的元素進行賦值或者修改操作，如果是要加入新元素，務必使用push_back。push_back的作用有兩個：告訴編譯器為新元素開闢空間、將新元素存入新空間裡。
// 使用迭代器來訪問元素
void TestVector(){
    vector<int> vec = {1,2,3,4,5,6};
    for(vector<int>::iterator iter=vec.begin(); iter!=vec.end(); iter++){
        cout << *iter << endl;
    }
    // 反向迭代器
    for(vector<int>::reverse_iterator iter=vec.rbegin(); iter!=vec.rend(); iter++){
        cout << *iter << endl;
    }
}

2. string

定義與初始化

string s1; \\預設初始化，s1是一個空串
string s2(s1); \\s2是s1的副本
string s2=s1; \\等於s2(s1)
string s3("value") \\直接初始化
string s3 = "value" \\直接初始化
string s4(n,'c') \\把s4初始化為連續n個字元c組成的串

常用的操作方法

os << s         將s寫到輸出流os當中，返回os
is >> s         將is中的字串賦給s，返回is
getline(is, s)  從is中讀取一行復制給s, 返回is
s.empty()       s為空返回true, 否則返回flase
s.size()        返回s字元的個數
s[n]            返回第n個字元
s1+s2           s1和s2連線後的結果
s1 = s2         用s2的副本代替s1中原來的字元
s1 == s2        判斷s1和s2所含的字元完全一樣，對大小寫敏感
s1 != s2

遍歷方法

void TestString(){
    string s = "Johnson";
    for(int i=0; i<s.size(); i++){
        cout << s[i] << endl;
    }
    // 也可以使用const_iterator，訪問元素時能讀不能寫，類似於常量指標
    for(string::const_iterator iter=s.begin(); iter!=s.end(); iter++){
        cout << *iter << endl;
    }
}

3. set

set的含義是集合，它是一個有序的容器。set跟vector差不多，它跟vector的唯一區別就是，set裡面的元素是有序的且唯一的，只要你往set裡新增元素，它就會自動排序，而且，如果你新增的元素set裡面本來就存在，那麼這次新增操作就不執行。要想用set先加個標頭檔案set。

#include <iostream>
#include <set>
#include <string>

using namespace std;

template <typename T>
void showset(set<T> v)
{
    for (set<T>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it;
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
    set<int> s1{9,8,1,2,3,4,5,5,5,6,7,7 }; //自動排序，從小到大,剔除相同項
    showset(s1);
    set<string> s2{ "hello","sysy","school","hello" }; //字典序排序
    showset(s2);
    s1.insert(9); //有這個值了，do nothing
    showset(s1);
    s2.insert("aaa"); //沒有這個字串，新增並且排序
    showset(s2);
    
    system("pause");
    return 0;
} 

4. list

list就是連結串列，在C語言中我們想使用連結串列都是自己去實現的，實現起來倒不難，但是如果有現成的高效的連結串列可以使用的話，我們就不需要重複造輪子了。STL就提供了list容器給我們。
list是一個雙向連結串列，而單連結串列對應的容器則是foward_list。
list即雙向連結串列的優點是插入和刪除元素都比較快捷，缺點是不能隨機訪問元素。
定義與初始化

list<int> lst1; //建立空list
list<int> lst2(3) //建立含有三個元素的list
list<int> lst3(3,2) //建立含有三個元素的值為2的list
list<int> lst = {1,2,3,4} //直接初始化
list<int> lst(lst2) //使用lst2初始化

常用操作

lst.size()  //元素個數
lst.sort()  //排序
lst.push_back(10) //新增值
lst.pop_back()    //刪除末尾值
lst.front()       //返回第一個元素的引用
lst.back()        //返回最後一個元素的引用

遍歷方法
遍歷方法和vector非常相似

void TestList(){
    list<int> lst = {1,2,3,4,5};
    for(list<int>::const_iterator iter=lst.begin(); iter!=lst.end(); iter++){
        cout << *iter << endl;
    }
}

5. deque

deque容器類與vector類似，支援隨機訪問和快速插入刪除，它在容器中某一位置上的操作所花費的是線性時間。與vector不同的是，deque還支援從開始端插入資料：push_front()。其餘類似vector操作方法的使用

c.push_back(t)  //在容器c的尾部新增值為t的元素。返回void 型別
c.push_front(t) // 在容器c的前端新增值為t的元素。返回void 型別，只適用於list和deque容器型別。
c.insert(p,t) //在迭代器p所指向的元素前面插入值為t的新元素。返回指向新新增元素的迭代器。
c.insert(p,n,t) //在迭代器p所指向的元素前面插入n個值為t的新元素。返回void 型別
c.insert(p,b,e)//在迭代器p所指向的元素前面插入由迭代器b和e標記的範圍內的元素。返回 void 型別

6. map

map運用了雜湊表地址對映的思想，也就是key-value的思想，來實現的。對於迭代器來說，可以修改實值，而不能修改key。Map會根據key自動排序

看個例子

#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

void showmap(map<string, int> v)
{
    for (map<string, int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << it->first << "  " << it->second << endl;  //注意用法，不是用*it來訪問了。first表示的是key，second存的是value
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
    map<string, int> m1; //<>裡的第一個參數列示key的型別,第二個參數列示value的型別
    m1["Kobe"] = 100;
    m1["James"] = 99;
    m1["Curry"] = 98;

    string s("Jordan");
    m1[s] = 90;

    cout << m1["Kobe"] << endl;
    cout << m1["Jordan"] << endl;
    cout << m1["Durant"] << endl; //不存在這個key，就顯示0

    m1.erase("Curry");//通過關鍵字來刪除
    showmap(m1);
    m1.insert(pair<string, int>("Harris", 89)); //也可以通過insert函式來實現增加元素
    showmap(m1);
    m1.clear(); //清空全部


    system("pause");
    return 0;
}

用count判斷是否存在某個key

if (m1.count("Lee"))
{
    cout << "Lee is in m1!" << endl;
}
else
{
    cout << "Lee do not exist!" << endl;
}

用迭代器來訪問元素

for (map<string, int>::iterator it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
{
    cout << it->first<<"  "<<it->second << endl;  //注意用法，不是用*it來訪問了。first表示的是key，second存的是value
}