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STL学习笔记(2)STL 三大组件

容器

容器,置物之所也。 研究数据的特定排列方式,以利于搜索或排序或其他特殊目的,这一门学科我们称为数据结构。大学信息类相关 专业里面,与编程最有直接关系的学科,首推数据结构与算法。几乎可以说,任何特定的数据结构都是为了实现 某种特定的算法。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(array),链表(list),tree(树),栈(stack),队列(queue),集合(set),映射表(map),根据数据在容器中的 排列特性,这些数据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,除非用删除或插入的操作改变这个位置。 Vector 容器、Deque 容器、List 容器等。
  • 关联式容器是非线性的树结构,更准确的说是二叉树结构。各元素之间没有严格的物理上的顺序关系,也就是说 元素在容器中并没有保存元素置入容器时的逻辑顺序。关联式容器另一个显著特点是:在值中选择一个值作为关 键字 key,这个关键字对值起到索引的作用,方便查找。Set/multiset 容器 Map/multimap 容器 容器可以嵌套容器。

算法

算法,问题之解法也。 以有限的步骤,解决逻辑或数学上的问题,这一门学科我们叫做算法(Algorithms). 广义而言,我们所编写的每个程序都是一个算法,其中的每个函数也都是一个算法,毕竟它们都是用来解决或大 或小的逻辑问题或数学问题。STL 收录的算法经过了数学上的效能分析与证明,是极具复用价值的,包括常用的排 序,查找等等。特定的算法往往搭配特定的数据结构,算法与数据结构相辅相成。 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

迭代器(iterator)是一种抽象的设计概念,现实程序语言中并没有直接对应于这个概念的实物。在<>一书中提供了 23 中设计模式的完整描述,其中 iterator 模式定义如下:提供一种方法,使之能够依序寻访某个容器所含的各个元 素,而又无需暴露该容器的内部表示方式。 迭代器的设计思维-STL 的关键所在,STL 的中心思想在于将容器(container)和算法(algorithms)分开,彼此独立设计, 最后再一贴胶着剂将他们撮合在一起。从技术角度来看,容器和算法的泛型化并不困难,c++的 class template 和 function template 可分别达到目标,如果设计出两这个之间的良好的胶着剂,才是大难题。

迭代器的种类:

迭代器种类

用途

支持

输入迭代器

提供对数据的只读访问

只读,支持++,==,!=

输出迭代器

提供对数据的只写访问

只写,支持++

前向迭代器

提供读写操作,并可以向前推进迭代器

读写,支持++,==,!=

双向迭代器

提供读写操作,并可以向前和向后推进迭代器

读写,支持++,==

随机访问迭代器

提供读写操作,并能以跳跃的方式访问容器任意数据,是功能最强的迭代器

支持++,–,[n],<, <=, >, >=

示例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;
//STL 中的容器 算法 迭代器
void test01()
{
    vector<int> v;

    //STL 中的标准容器之一 :动态数组
    v.push_back(1);

    //vector 容器提供的插入数据的方法
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);

    v.push_back(7);

    //迭代器
    vector<int>::iterator pStart = v.begin(); //vector 容器提供了 begin()方法 返回指向第一个元素的迭代器
    vector<int>::iterator pEnd = v.end();     //vector 容器提供了 end()方法返回指向最后一个元素下一个位置的迭代器

    //通过迭代器遍历
    while (pStart != pEnd)
    {
        cout << *pStart << " ";
        pStart++;
    }
    cout << endl;
}

//STL 容器不单单可以存储基础数据类型,也可以存储类对象
class Teacher
{
public:
    Teacher(int age) : age(age){};
    ~Teacher(){};

public:
    int age;
};

void test02()
{
    vector<Teacher> v; //存储 Teacher 类型数据的容器
    Teacher t1(10), t2(20), t3(30);
    v.push_back(t1);
    v.push_back(t2);
    v.push_back(t3);
    vector<Teacher>::iterator pStart = v.begin();
    vector<Teacher>::iterator pEnd = v.end();

    //通过迭代器遍历
    while (pStart != pEnd)
    {
        cout << pStart->age << " ";
        pStart++;
    }
    cout << endl;
}

//存储 Teacher 类型指针
void test03()
{
    vector<Teacher *> v; //存储 Teacher 类型指针
    Teacher *t1 = new Teacher(10);
    Teacher *t2 = new Teacher(20);
    Teacher *t3 = new Teacher(30);
    v.push_back(t1);
    v.push_back(t2);
    v.push_back(t3);

    //拿到容器迭代器
    vector<Teacher *>::iterator pStart = v.begin();
    vector<Teacher *>::iterator pEnd = v.end();

    //通过迭代器遍历
    while (pStart != pEnd)
    {
        cout << (*pStart)->age << " ";
        pStart++;
    }
    cout << endl;
}

//容器嵌套容器
void test04()
{
    vector<vector<int>> v;
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    vector<int> v3;
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i * 10);
        v3.push_back(i * 100);
    }
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        for (vector<int>::iterator subIt = (*it).begin(); subIt != (*it).end(); subIt + +)
        {
            cout << *subIt << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

int main()
{
    //test01();
    //test02();
    //test03();
    test04();
    system("pause");
    return EXIT_SUCCESS;
}

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