数据结构和标准模板库STL

天道Vax的时间宝藏

发布于 2021-08-11 10:41:48

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STL容器讲解

1.1 栈Stack

栈（Stack）是一种特殊的线性表，只能在某一端插入和删除的特殊线性表。它按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶。栈也称为先进后出表（LIFO）。
允许进行插入和删除操作的一端称为栈顶（Top），另一端为栈底（Bottom）。栈底固定，而栈顶浮动；栈中元素个数为零时称为空栈。插入一个元素称为进栈（Push），删除一个栈顶元素称为出栈（Pop）。

示例：

stack<int>s;
s.push(1);
s.push(2);
s.push(3);
cout << "Top: " << s.top() << endl;
cout << "Size: " << s.size() << endl;
s.pop();
cout << "Size: " << s.size() << endl;
if(s.empty()) cout << "Is empty" << endl;
     else  cout << "Is not empty" << endl;

输出：

Top: 3
Size: 3
Size: 2
Is not empty

1.2 向量Vector

STL容器Vector是一个动态数组，随机存取任何元素都能在常数时间完成。
可以通过迭代器随机的存取，当往其插入新的元素时，如果在结尾插入，将会执行效率比较高，而如果往中间的某个位置插入，其插入位置之后的元素都要后移，因此效率就不是那么的高。
Vector是一个线性顺序结构，相当于数组，可以不预先指定数组的大小，并且自动扩展。

示例：

int a[10]={12,45,234,64,12,35,63,23,12,55};
char *str="Hello World";
vector <int> vec1(a, a+10);			//初值为数组a
vector <char> vec2(str, str+strlen(str));	//初值为字符串str
cout<<"vec1: ";
vector<int> :: iterator p; 
for (p=vec1.begin(); p!=vec1.end(); ++p)
	cout<<*p<<' ';
cout<<'\n'<<"vec2: ";
vector <char> :: iterator p1;
for (p1=vec2.begin(); p1!=vec2.end();++p1)
	cout<<*p1;

输出：

vec1: 12 45 234 64 12 35 63 23 12 55
vec2: Hello World

1.3 映射Map

映射（Map）和多重映射（Multimap）是基于某一类型Key的键集的存在，提供对TYPE类型的数据进行快速和高效的检索。

对Map而言，键只是指存储在容器中的某一成员。
Multimap允许重复键值，Map不允许。
Map和Multimap对象包涵了键和各个键有关的值，键和值的数据类型是不相同的，这与Set不同。

Map内部数据的组织是一颗红黑树（一种非严格意义上的平衡二叉树），这颗树具有对数据自动排序的功能，所以在Map内部所有的数据Key都是有序的。

示例：

map <string,float,less<string> > c;
c.insert (make_pair("Cafe",7.75));
c.insert (make_pair("Banana",1.72));
c.insert (make_pair("Pizza",30.69));
c["Wine"]=15.66;
map <string,float> :: iterator pos;
for(pos = c.begin(); pos!=c.end(); pos++)
	cout<<pos->first<<" "<<pos->second<<endl;
c.clear();

输出：

Banana 1.72
Cafe 7.75
Pizza 30.69
Wine 15.66

1.4 列表List

列表List是一个线性链表结构（Double—Linked Lists，双链表），它的数据由若干个节点构成，每一个节点都包括一个信息块Info（即实际存储的数据）、一个前驱指针Pre和一个后驱指针Post。
它无需分配指定的内存大小且可以任意伸缩，这是因为它存储在非连续的内存空间中，并且由指针将有序的元素链接起来。

示例：

list<int> mylist (8,100); 	//8个100  
mylist.push_back (300); 	//表尾插入    
list<int> :: iterator it = mylist.begin();  //删除元素   
mylist.erase(it);  //遍历输出 
for (it=mylist.begin(); it!=mylist.end(); ++it)  
	cout << " " << *it;  
cout << endl;

输出：

100 100 100 100 100 100 100 300

1.5 集合Set

集合Set是一个容器，它其中所包含的元素的值是唯一的。集合中的元素按一定的顺序排列，并被作为集合中的实例。
一个集合通过一个链表来组织，其具体实现采用了红黑树的平衡二叉树的数据结构。
在插入操作和删除操作上比向量（Vector）快，但查找或添加末尾的元素时会有些慢。

示例：

set <string> str;
set <string>::iterator pos;
str.insert("apple");
str.insert("orange");
str.insert("banana");
str.insert("grapes");
for (pos=str.begin(); pos!=str.end(); pos++) 
	cout<<*pos<<" ";
cout<<endl;
str.clear();

输出：

apple banana grapes orange

1.6 队列Queue

队列是一种特殊的线性表，它只允许在表的前端（Front）进行删除操作，而在表的后端（Rear）进行插入操作。

进行插入操作的端称为队尾，进行删除操作的端称为队头。
队列中没有元素时，称为空队列。

在队列这种数据结构中，最先插入在元素将是最先被删除；反之最后插入的元素将最后被删除，因此队列又称为“先进先出”（FIFO—First In First Out）的线性表。

示例：

queue <int> q;
q.push(1); q.push(2); q.push(3); q.push(9);
cout<<q.size()<<endl;		//返回队例元素数量
cout<<q.empty()<<endl;		//判断队列是否为空
cout<<q.front()<<endl;		//读取队首元素
cout<<q.back()<<endl;		//读取队尾元素
//所有元素出列，即删除所有元素
while(q.empty()!=true)		
{
	cout<<q.front()<<" ";
	q.pop();						//删除队首元素
}

输出：

1.7 优先队列Priority Queue

优先队列容器与队列一样，只能从队尾插入元素，从队首删除元素。但是它有一个特性，就是队列中最大的元素总是位于队首，所以出队时，并非按照先进先出的原则进行，而是将当前队列中最大的元素出队。
元素的比较规则默认按元素值由大到小排序，可以重载“＜”操作符来重新定义比较规则。

示例：

//定义结构体
struct info
{
	string name;
	float score;
	bool operator < (const info &a) const
	{
		return a.score<score;
	}
};

//优先队列
priority_queue <info> pq;
info in;
in.name="Jack";	//学生1
in.score=68.5;
pq.push(in);
in.name="Bomi";	//学生2
in.score=18.5;
pq.push(in);
in.name="Peti";	//学生3
in.score=90;
pq.push(in);

//输出
while(!pq.empty())
{
	cout<<pq.top().name
	<<": "<<pq.top().score<<endl;
	pq.pop();
}