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

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

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

  1. 容器：各种数据结构，如 vector、list、deque、set、map 等，用来存放数据。
  2. 算法：各种常用的算法，如 sort、find、copy、for_each 等
  3. 迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂。
  4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。
  5. 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。
  6. 空间配置器：负责空间的配置与管理。

STL 中容器、算法、迭代器

容器

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，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

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）

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；
  • 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。

迭代器

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

迭代器使用非常类似于指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针

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，功能最强的迭代器 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

容器、算法、迭代器初识

STL 中最常用的容器为 Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器

Vector 存放内置数据类型

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector<int>::iterator

创建 vector 容器并遍历输出，示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

void MyPrint(int val){ cout << val << endl; }

void test() {

    // 创建 vector 容器对象，并且通过模板参数指定容器中存放的数据的类型
    vector<int> v;
    
    // 向容器中放数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);

    // 每一个容器都有自己的迭代器，迭代器是用来遍历容器中的元素
    // v.begin() 返回迭代器，这个迭代器指向容器中第一个数据
    // v.end() 返回迭代器，这个迭代器指向容器元素的最后一个元素的下一个位置
    // vector<int>::iterator 拿到 vector<int> 这种容器的迭代器类型

    vector<int>::iterator pBegin = v.begin();
    vector<int>::iterator pEnd = v.end();

    // 第一种遍历方式：
    while (pBegin != pEnd) {
        cout << *pBegin << endl;
        pBegin++;
    }

    // 第二种遍历方式：
    for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << *it << endl;
    }
    cout << endl;

    // 第三种遍历方式：
    // 使用 STL 提供标准遍历算法  头文件 algorithm
    for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);
}

int main() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}

Vector 存放自定义数据类型

vector 中存放自定义数据类型，并打印输出，示例：

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#include <vector>
#include <string>
#include <iostream>

using namespace std;

// 自定义数据类型
class Person {
public:
    Person(string name, int age) {
        mName = name;
        mAge = age;
    }

public:
    string mName;
    int mAge;
};

// 存放对象
void test01() {

    vector<Person> v;

    // 创建数据
    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 << "Name:" << (*it).mName << " Age:" << (*it).mAge << endl;

    }
}

// 放对象指针
void test02() {

    vector<Person *> v;

    // 创建数据
    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 << "Name:" << p->mName << " Age:" << (*it)->mAge << endl;
    }
}


int main() {
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

Vector 容器嵌套容器

容器中嵌套容器，并将所有数据进行遍历输出，示例：

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#include <vector>
#include <iostream>

using namespace std;

//容器嵌套容器
void test() {

    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);
    }

    //将容器元素插入到vector v中
    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() {
    test();
    system("pause");
    return 0;
}