20 STL初识
20.1 STL 的诞生
- 长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西
- C++ 的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升
- 大多数情况下，数据结构和算法都未能有一套标准，导致被迫从事大量重复工作
- 为了建立数据结构和算法的一套标准，诞生了 STL
20.2 STL 基本概念
- STL(Standard Template Library，标准模板库)
- STL 从广义上分为：容器(container)、算法(algorithm)、迭代器(iterator)
- 容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接
- STL 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数
20.3 STL 六大组件
STL 大体分为六大组件，分别是：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器(配接器)、空间配置器。
- 容器：各种数据结构，如 vector、list、deque、set、map 等，用来存放数据
- 算法：各种常用的算法，如 sort、find、copy、for_each 等
- 迭代器：扮演了指针的角色，是容器与算法之间的胶合剂
- 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略
- 适配器：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西
- 空间配置器：负责空间的配置与管理
20.4 STL 中容器、算法、迭代器
容器：置物之所也。STL 容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来，常用的数据结构有数组、链表、树、栈、队列、集合、映射表等。这些容器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
- 关联式容器：二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系
算法：问题之解法也。有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题。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，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，如查找、计数、遍历、寻找极值等等
迭代器：容器和算法之间粘合剂，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。每个容器都有自己专属的迭代器。
迭代器种类：
| 种类 | 功能 | 支持运算 |
|---|
| 输入迭代器 | 对数据的只读访问 | 只读，支持 ++、==、!= |
| 输出迭代器 | 对数据的只写访问 | 只写，支持 ++ |
| 前向迭代器 | 读写操作，并能向前推进迭代器 | 读写，支持 ++、==、!= |
| 双向迭代器 | 读写操作，并能向前和向后操作 | 读写，支持 ++、– |
| 随机访问迭代器 | 读写操作，可以以跳跃的方式访问任意数据 | 读写，支持 ++、–、[n]、-n、<、<=、>、>= |
常用的容器中迭代器种类为双向迭代器，和随机访问迭代器。
20.4.1 vector 存放内置数据类型
容器：vector；算法：for_each；迭代器：vector<int>::iterator。
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| #include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <algorithm>
void myPrint(int val)
{
cout << val << endl;
}
void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(10);
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(40);
vector<int>::iterator pBegin = v.begin();
vector<int>::iterator pEnd = v.end();
while (pBegin != pEnd)
{
cout << *pBegin << endl;
pBegin++;
}
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << *it << endl;
}
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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20.4.2 vector 存放自定义数据类型
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| #include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <string>
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
mName = name;
mAge = age;
}
string mName;
int mAge;
};
void test01()
{
vector<Person> v;
Person p1("aaa", 10);
Person p2("bbb", 20);
Person p3("ccc", 30);
Person p4("ddd", 40);
Person p5("eee", 50);
v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
v.push_back(p5);
for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << "姓名: " << (*it).mName << " 年龄: " << (*it).mAge << endl;
}
}
void test02()
{
vector<Person*> v;
Person p1("aaa", 10);
Person p2("bbb", 20);
Person p3("ccc", 30);
Person p4("ddd", 40);
Person p5("eee", 50);
v.push_back(&p1);
v.push_back(&p2);
v.push_back(&p3);
v.push_back(&p4);
v.push_back(&p5);
for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
Person* p = (*it);
cout << "姓名: " << p->mName << " 年龄: " << p->mAge << endl;
}
}
int main() {
test01();
test02();
system("pause");
return 0;
}
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20.5 容器嵌套容器
容器嵌套容器，可以将多维数据存放在一个容器中统一管理。
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| #include <iostream>
using namespace std;
#include <vector>
void test01()
{
vector<vector<int>> v;
vector<int> v1;
vector<int> v2;
vector<int> v3;
vector<int> v4;
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
v1.push_back(i + 1);
v2.push_back(i + 2);
v3.push_back(i + 3);
v4.push_back(i + 4);
}
v.push_back(v1);
v.push_back(v2);
v.push_back(v3);
v.push_back(v4);
for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++)
{
cout << *vit << " ";
}
cout << endl;
}
}
int main() {
test01();
system("pause");
return 0;
}
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总结：STL 的容器、算法、迭代器三者通过模板与迭代器紧密结合，为后续的常用容器学习打下了基础。