C++进阶-STL容器，你看我就够了
2017-10-19 本文已影响699人
岁与禾
STL(标准模板库)，是目前C++内置支持的library。它的底层利用了C++类模板和函数模板的机制，由三大部分组成：容器、算法和迭代器。
目前STL有六大组件
- 容器 container
- 算法 algorthm
- 迭代器 iterator
- 仿函数 function object
- 适配器 adaptor
- 空间配置器 allocator
下面，我们会一一进行介绍。
STL初探
容器是STL中很重要的一种数据结构。常见的容器包括
- vector容器
- deque双端数组
- stack栈模型
- queue队列模型
- list链表模型
- priotriy_queue优先级队列
- set与multiset容器
- map与multimap容器
除了容器，STL还封装了强大的算法，能够实现查找、删除、替换、删除等很多常见操作。后面会重点讲解。
另外，迭代器也是STL重要的一环，通过迭代器，我们可以很方便对容器中的元素进行遍历，以及操作容器。后面我们会穿插讲解迭代器。
STL中的string
string是STL的字符串类型，在C语言中，我们通常用char *或者char[]字符数组来表示字符串。C++的string和C语言的char *有什么区别呢？
-
string是一个类，char *是指向字符的指针 -
string封装了char *,管理这个字符串，是一个char *类型的容器 -
string不用考虑内存释放和数组越界 -
string提供了一些列的字符串操作函数
string的构造函数
既然string是一个类，那么也就有构造函数，我们研究下string的构造函数。
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc, const char * argv[]) {
//通过const char * 初始化
string s1 = "aaaa";
//构造函数初始化
string s2("bbbbb");
//通过拷贝构造函数来初始化对象s3
string s3 = s2;
//用10个'a'字符来初始化字符串
string s4(10, 'a');
return 0;
}
字符串的遍历
字符串的遍历，有三种遍历的方式
- 数组方式遍历，通过[]操作符遍历 （不会抛出异常）
- at()方法遍历，根据index取值 (会抛出异常)
- 通过STL迭代器遍历
int main(int argc, const char * argv[]) {
//创建字符串对象
string str("abcdefg");
//数组形式遍历
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
cout<< str[i] << endl;
}
//at方法遍历
for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
cout << str.at(i) << endl;
}
//迭代器遍历
for (string::iterator it = str.begin(); it != str.end(); it++) {
cout << *it << endl;
}
return 0;
}
数组方式和at方法方式，有一个明显的不同
- 数组方式，如果出现越界或者其他错误，不会抛出异常，程序直接终端。
- at()方法遍历，出现越界或其他错误，会抛出异常，程序可以处理异常。
迭代器其实可以看作是一个字符的指针，上个例子中string::iterator it = str.begin()就是定义一个string类型的迭代器，指向str的第一次位置。*it就表示当前的字符。注意str.end()表示字符串最后一个字符的后面一个位置。如果it == str.end()就表示已经遍历到终点了。
string与char *的转换
string提供了成员函数c_str来将string对象转化成const char *。string提供了copy(buf,size,begin)成员函数来讲string从begin位置开始的size个字符拷贝到buf中。需要注意的是:
- 如果buf容纳不下，会越界
- 拷贝过去后，不会转变成C风格的字符串，也就是不会在buf后面添加'\0'
int main(int argc, const char * argv[]) {
//1 string转char *
string str("aaaaaa");
const char *p = str.c_str();
//2 char *转string
const char *p1 = "12345";
string str2 = p1;
//3 string拷贝到buf[]中
char buf[128] = {0};
//从0开始，拷贝3个字符到buf指向的内存空间
//如果buf空间容纳不下，会越界
//拷贝过去时，不会给buf末尾添加\0
str.copy(buf, 3, 0);
return 0;
}
string的拼接
string为我们提供了两种字符串拼接方式，一种是重写了 + 操作符，我们可以直接将连个字符串相加，类似于java的语法。另一种是string提供了成员函数append()供我们拼接连个字符串.
int main(int argc, const char * argv[]) {
string s1 = "123456";
string s2 = "abcdef";
//直接使用加号运算符拼接
string s3 = s1 + s2;
//使用成员函数拼接
string s4 = s1.append(s2);
cout<<s3<<endl;
cout<<s4<<endl;
return 0;
}
string的查找和替换
string类提供了find函数，用来查找字符串中指定的字符。提供了replace函数，用来替换字符串中指定位置的字符串。
replace函数是，先删除指定位置，指定长度的字符，然后在当前指定位置插入新的字符。
int main(int argc, const char * argv[]) {
string s1 = "hello hello hello hello hello hello 1234 7876";
//从0位置开始查找第一个hello出现的首位位置
size_t index1 = s1.find("hello",0);
cout << index1 << endl;
//查找第一个hello出现时的首位位置
size_t index2 = s1.find_first_of("hello");
cout << index2 << endl;
//查找最后一个hello出现时的末尾位置
size_t index3 = s1.find_last_of("hello");
cout << index3 << endl;
//求hello出现的次数，以及对应的下标
int count = 0;
size_t offindex = s1.find("hello",0);
while (offindex != string::npos) { //如果 offindex != -1
//找到了
cout << "索引:" << offindex <<endl;
count++;
offindex++;
offindex = s1.find("hello", offindex);
}
//把hello替换成welcome
size_t offindex1 = s1.find("hello", 0);
while (offindex1 != string::npos) {
//从offindex1的位置开始删除5个位置，并插入新的字符串welcome
s1.replace(offindex1, strlen("hello"), "welcome");
//从后面的位置开始
offindex1 += strlen("welcome");
//继续查找
offindex1 = s1.find("hello", offindex1);
}
cout << "替换后的字符串：" << s1 <<endl;
return 0;
}
string区间删除和插入
string提供了insert和erase分别实现插入和删除操作。
插入：pos位置插入字符串s，返回新的string。
string &insert(int pos, const char *s)string &insert(int pos, const string &s)
插入：pos位置插入n个字符c，返回string。
string &insert(int pos, int n, char c)
删除：删除从pos位置开始的n个字符，返回新的string
string &erase(int pos, int n)
删除：删除指定迭代器的位置，返回当前迭代器位置
string::iterator erase(string::iterator it)
删除：删除迭代器之间的字符，左闭右开区间
string::iterator erase(string::iterator beginIt, string::iterator endIt)
int main(int argc, const char * argv[]) {
string s1 = "hello1 world!";
//1 删除字符串中的'1'
//---通过find函数，查找'1'所在的迭代器位置
string::iterator it = find(s1.begin(), s1.end(), '1');
//---删除
if (it != s1.end()) {
s1.erase(it);
}
cout << s1 << endl;
//2 删除起始迭代器位置的字符
s1.erase(s1.begin(), s1.begin() + 3);
cout << s1 << endl;
//3 在0位置插入"AAA"
s1.insert(0, "AAA");
cout << s1 << endl;
return 0;
}
string算法相关
目前常见的string的算法是大小写转换。一般使用函数transform来进行转换。
int main(int argc, const char * argv[]) {
string s1 = "abcdefg";
string s2 = "AEDLFLKJDLKJFL";
//小写全部转换成大写,转换的结果放在s1.begin()的位置,后面的操作需要强制转换成指定的函数类型
transform(s1.begin(), s1.end(), s1.begin(), (int (*)(int))toupper);
cout << s1 <<endl;
//大写全部转换成小写
transform(s2.begin(), s2.end(), s2.begin(), (int (*)(int))tolower);
cout << s2 <<endl;
return 0;
}
STL中的vector容器
vector是将元素放到动态数组中加以管理的容器。vector容器可以随机存取元素，也就是说支持[]运算符和at方式存取。
-
vector在尾部添加或者移除元素非常快，在中间操作非常耗时，因为它需要移动元素
vector的基本用法
既然vector是容器，那么就可以向这个容器添加删除元素。
基本用法：
-
front()返回头部元素的引用，可以当左值 -
back()返回尾部元素的引用，可以当左值 -
push_back()添加元素，只能尾部添加 -
pop_back()移除元素，只能在尾部移除
int main(int argc, const char * argv[]) {
//定义一个vector容器
vector<int> v1;
//插入元素(尾部插入)
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
//迭代器遍历打印
for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
//修改头部元素的值(front()返回是引用，可以当左值)
v1.front() = 44;
//输出头部元素
cout<< "头部元素:" << v1.front() << endl;
//修改尾部的值(back()返回是引用，可以当左值)
v1.back() = 99;
//输出尾部元素
cout << "尾部元素" << v1.back() <<endl;
//删除元素(从尾部删除)
v1.pop_back();
//迭代器遍历打印
for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
vector的初始化
vector有4种方式初始化，有直接初始化，也要通过拷贝构造函数初始化。
int main(int argc, const char * argv[]) {
//直接构造函数初始化
vector<int> v1;
v1.push_back(1);
v1.push_back(2);
v1.push_back(3);
v1.push_back(4);
//通过拷贝构造函数初始化
vector<int> v2 = v1;
//使用部分元素来构造
vector<int> v3(v1.begin(), v1.begin() + 1);
vector<int> v4(v1.begin(), v1.end());
//存放三个元素，每个元素都是9
vector<int> v5(3,9);
return 0;
}
vector的遍历
vector的遍历有多种方式，可以根据[]或者迭代器遍历。
需要主要的是：
-
[]方式，如果越界或出现其他错误，不会抛出异常，可能会崩溃，可能数据随机出现 -
at方式，如果越界或出现其他错误，会抛出异常，需要捕获异常并处理 - 迭代器提供了逆向遍历，可以通过迭代器来实现逆向遍历，当然上面两种方式也可以
int main(int argc, const char * argv[]) {
//创建vector
vector<int> v1;
//插入元素
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
}
//遍历-[]取值
for (int i = 0; i < v1.size(); i++) {
cout << v1[i] << " ";
}
cout << endl;
//遍历-at取值
for (int i = 0; i < v1.size(); i++) {
cout << v1.at(i) << " ";
}
cout << endl;
//遍历-迭代器遍历
for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
//遍历-迭代器逆向遍历
for (vector<int>::reverse_iterator it = v1.rbegin(); it != v1.rend(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
//测试越界
cout << "[]越界:" << v1[20] << endl; //不会抛出异常，可能会崩溃，可能会乱码
cout << "at越界:" << v1.at(20) << endl; //会抛出异常，需要捕获异常
return 0;
}
vector的push_back强化
push_back是在当前vector的内存末尾拷贝元素进入容器。注意这个地方可能产生浅拷贝，所以容器中的对象要支持拷贝操作。另外，如果vector初始化了个数，而不初始化具体的值，push_back也只会在最后面追加。
int main(int argc, const char * argv[]) {
//初始化10个元素的容器
vector<int> v(10);
//打印容器大小
cout << v.size() << endl;
//push_back添加元素
v.push_back(100);
//打印容器大小
cout << v.size() << endl;
//遍历后的结果是 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 100
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
vector的元素删除
vector的删除，是根据位置进行删除，如果想要删除某个元素，需要找到当前元素的迭代器位置，再进行删除。
erase(iterator)函数，删除后会返回当前迭代器的下一个位置。
int main(int argc, const char * argv[]) {
//1 创建容器并初始化
vector<int> v1(10);
for (int i = 0; i < v1.size(); i++) {
v1[i] = i;
}
//2 区间删除
//--2.1 删除前3个元素
v1.erase(v1.begin(), v1.begin() + 3);
//--2.2 删除指定位置的元素
v1.erase(v1.begin() +3);
//3 根据元素的值进行删除,删除值为2的元素
v1.push_back(2);
v1.push_back(2);
vector<int>::iterator it = v1.begin();
while (it != v1.end()) {
if (*it == 2) {
it = v1.erase(it); //删除后，迭代器指针会执行下一个位置并返回。
}else{
it++;
}
}
//4 遍历打印
for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
vector的插入元素
vector提供了insert函数，结合迭代器位置插入指定的元素。
如果迭代器位置越界，会抛出异常。
int main(int argc, const char * argv[]) {
//初始化vector对象
vector<int> v1(10);
//在指定的位置插入元素10的拷贝
v1.insert(v1.begin() + 3, 10);
//在指定的位置插入3个元素11的拷贝
v1.insert(v1.begin(), 3, 11);
//遍历
for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
STL中的deque容器
deque是一个双端数组容器:可以在头部和尾部操作元素。
-
push_back从尾部插入元素 -
push_front从头部插入元素 -
pop_back从尾部删除元素 -
pop_front从头部删除元素
知识点：
distance函数可以求出当前的迭代器指针it距离头部的位置，也就是容器的指针用法:
distance(v1.begin(), it)
int main(int argc, const char * argv[]) {
//定义deque对象
deque<int> d1;
//尾部插入元素
d1.push_back(10);
d1.push_back(20);
d1.push_back(30);
//头部插入元素
d1.push_front(1);
d1.push_front(2);
d1.push_front(3);
//尾部删除元素
d1.pop_back();
//头部删除元素
d1.pop_front();
//修改头部和尾部的值
d1.front() = 111;
d1.back() = 222;
//查找元素为1的下标
//通过distance求取下标
deque<int>::iterator it = d1.begin();
while (it != d1.end()) {
if (*it == 1) {
cout << "下标：" << distance(d1.begin(), it) << endl;
}
it++;
}
//遍历
for (deque<int>::iterator it = d1.begin(); it != d1.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
STL中的stack栈容器
在数据结构中，栈是一种先入后出的容器，增加元素叫压栈或者入栈。移除元素通常叫做出栈。
STL提供的stack容器，也是这种基本类型。这里我们演示一下基本元素类型和复杂元素类型。
▽ 基础数据类型的stack
int main(int argc, const char * argv[]) {
//定义stack对象
stack<int> s1;
//入栈
s1.push(1);
s1.push(2);
s1.push(3);
s1.push(4);
//打印栈顶元素，并出栈
while (!s1.empty()) {
//取出栈顶元素
cout << "当前栈顶元素" << s1.top() << endl;
//获取栈的大小
cout << "当前栈的大小" << s1.size() << endl;
//出栈
s1.pop();
}
return 0;
}
▽ 复杂数据类型的stack
//定义类
class Teacher {
public:
char name[32];
int age;
void printT()
{
cout << "age = " << age << endl;
}
};
int main(int argc, const char * argv[]) {
Teacher t1, t2, t3;
t1.age = 22;
t2.age = 33;
t3.age = 44;
//定义栈容器
stack<Teacher> s1;
//入栈
s1.push(t1);
s1.push(t2);
s1.push(t3);
//出栈并打印
while (!s1.empty()) {
//打印栈顶元素
Teacher tmp = s1.top();
tmp.printT();
//出栈
s1.pop();
}
return 0;
}
STL中的queue队列容器
队列是一种数据结构，具备队头和队尾。常见的有FIFO（先入先出）队列等。
#include <queue>
void main()
{
queue<int> q;
q.push(1);
q.push(2);
q.push(3);
cout << "对头元素" << q.front() <<endl;
cout << "队列的大小 " << q.size() <<endl;
while (!q.empty())�{
int tmp = q.front();
cout << tmp << " ";
q.pop();
}
}
class Teacher
{
public：
int age;
char name[32];
void printT()
{
cout << "age ：" << age <<endl;
}
}
void main()
{
Teacher t1,t2,t3;
t1.age = 31;
t2.age = 32;
t3.age = 33;
queue<Teacher > q;
q.push(t1);
q.push(t2);
q.push(t3);
while (!q.empty())�{
Teacher tmp = q.front();
tmp.printT();
q.pop();
}
}
STL中的list容器
list容器具有如下特性：
- 可以在头部和尾部插入和删除元素
- 不能随机访问元素，也就是迭代器只能只能++,不能一次性跳转
list的基本操作
int main(int argc, const char * argv[]) {
//创建list对象
list<int> l;
//尾部添加元素
for (int i = 0; i < 10; i++) {
l.push_back(i);
}
//头部添加元素
l.push_front(111);
//遍历
for (list<int>::iterator it = l.begin(); it != l.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
//list不能随机访问
list<int>::iterator it = l.begin();
it++;
it++;
cout << *it <<endl;
// it = it + 1; //编译报错，不能随机访问
// it = it + 5; //编译报错，不能随机访问
return 0;
}
list的删除
list提供了两个函数用来删除元素,分别是erase和remove。
-
erase是通过位置或者区间来删除,主要结合迭代器指针来操作 -
remove是通过值来删除
int main(int argc, const char * argv[]) {
//创建list对象
list<int> l;
//添加数据
for (int i = 0; i < 10; i++) {
l.push_back(i);
}
l.push_back(100);
l.push_back(100);
//删除头部元素
l.erase(l.begin());
//删除某个区间
list<int>::iterator it = l.begin();
it++;
it++;
it++;
l.erase(l.begin(), it);
//移除值为100的所有元素
l.remove(100);
//遍历
for (list<int>::iterator it = l.begin(); it != l.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
STL中的priority_queue优先级队列容器
优先级队列分为：最小值优先队列和最大值优先队列。
此处的最大值、最小值是指队头的元素（增序、降序）。默认，是创建最大值优先级队列。
定义优先级的方法：
-
priority_queue<int>默认定义int类型的最大值队列 -
priority_queue<int, vector<int>, less<int>>定义int型的最大值优先队列 -
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>>定义int型的最小值队列
上面的定义中，less和greater相当于谓词，是预定义好的排序函数，我们称之为“仿函数”。后面会介绍它的用法。
void main()
{
//定义优先级队列(默认是最大值优先级队列)
priority_queue<int> p1;
//定义一个最大优先级队列
//less是提前定义好的预定义函数 相当于谓词
priority_queue<int, vector<int>, less<int>> p2;
//定义一个最小值优先级队列v
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> p3;
//给默认的最大优先级队列入栈
p1.push(33);
p1.push(11);
p1.push(55);
p1.push(22);
//打印最大优先级的对头元素
cout<<"对头元素:"<< p1.top() <<endl;
cout<<"队列的大小:"<< p1.size() <<endl;
//给最小值优先级队列入栈
p3.push(33);
p3.push(11);
p3.push(55);
p3.push(22);
//打印最小优先级队列的对头元素
cout<<"对头元素:"<< p3.top() <<endl;
cout<<"队列的大小:"<< p3.size() <<endl;
}
STL中的set和multiset集合容器
set是一个集合，Objective-C语言中也有集合的概念。C++中的集合与OC中的集合也有不同的地方。
- C++的set容器，其中包含的元素是唯一的，而且是有序的。
- C++的set容器，是按照顺序插入的，不能在指定位置插入。
- C++的set容器，其结构是红黑二叉树，插入数据的效率比vector快
set元素的插入和删除
set提供了insert和erase函数，用来对元素进行插入和删除操作。
- 基础类型数据，如果插入的是重复的元素，则插入失败，返回值是一个pair类型
- pair类型类似于swift语言中的元组的概念，通过其判断是否插入成功
- 复杂类型数据，需要通过仿函数来确定元素的顺序，进入判断是否是重复元素。在“自定义对象的排序”里面讲解。
void main()
{
set<int> set1;
//插入元素
for (int i = 0; i<5; i++) {
int tmp = rand();
set1.insert(tmp);
}
//重复插入元素（会插入不成功，下一节会分析如果根据返回值判断是否插入成功）
set1.insert(100);
set1.insert(100);
set1.insert(100);
set1.insert(100);
for (set<int>::iterator it = set1.begin(); it != set1.end(); it++) {
cout << *it <<" ";
}
//删除集合
while(!set1.empty())
{
//获取头部
set<int>::iterator it = set1.begin();
//打印头部元素
cout << *it << endl;
//从头部删除元素
set1.erase(set1.begin());
}
}
普通数据类型的排序
set容器是有序的集合，默认的顺序是从小到大的。
创建集合的方式：
-
set<int>创建默认的从小到大的int类型的集合 -
set<int,less<int>>创建一个从小打到大的int类型的集合 -
set<int,greater<int>>创建一个从大到小的int类型的集合
上面的less和greater就是仿函数，集合会根据这个仿函数的返回值是否为真类进行排序。
//仿函数的原型，下面是C++提供的默认的greater的仿函数(删除了宏定义后的)
struct greater
{
bool operator()(const int &left, const int &right) const
{
//如果左值>右值，为真。从大到小的排列
return left > right;
}
};
我们可以测试下，添加进set集合的元素确实是有顺的。
void main()
{
//默认，从小到大
set<int> set1;
//从小到大--默认就是
set<int, less<int>> set2;
//从大到小
set<int, greater<int>> set3;
//添加元素
for (int i = 0; i < 5; i++) {
int tmp = rand();
set3.insert(tmp);
}
//遍历
for (set<int>::iterator it = set3.begin(); it != set3.end(); it++) {
cout<< *it << " ";
}
}
自定义对象的排序
上面，我们看到了基础的数据类型的集合，是可以排序的。但是，如果集合里面放的是特殊的自定义对象，该如何满足set有序的特性呢？
通过上面的例子，我们知道，基础数据类型的set是有序的关键原因是greater和less仿函数。所以，自定义对象的有序也是通过我们自定义仿函数来保证的。
仿函数，之所以叫仿函数，是因为它跟函数很像，但并不是一个函数。它的结果如下，只要我们实现了这个仿函数，我们也可以对自定义对象进行排序。
//定义仿函数的结构体
struct FunctionName
{
//重载了()运算符，实现两个自定义对象的比较
bool opeartor() (Type &left, Type &right)
{
//左值大于右值，从大到小的顺序
if(left > right)
return true;
else
return false;
}
};
下面，我们自定义一个Student对象，根据年龄进行排序，将对象加入到set集合中，并进行打印。
如果仿函数实现了根据年龄进行排序，因为set是元素唯一的，所以在插入对象的时候，如果年龄是重复的，则插入不进去了。
//定义student对象
class Student {
public:
Student(const char *name, int age)
{
strcpy(this->name, name);
this->age = age;
}
public:
char name[64];
int age;
};
//提供仿函数，用于自定义对象的set进行排序，要写一个仿函数，用来排序
struct FuncStudent
{
//重载了括号操作符，用来比较大小
bool operator() (const Student &left, const Student &right)
{
//如果左边比右边小，从小到大按照年龄排序
if(left.age < right.age)
return true;
else
return false;
}
};
void main()
{
Student s1("s1",32);
Student s2("s2",22);
Student s3("s3",44);
Student s4("s4",11);
Student s5("s5",22);
//创建集合，采用从小到大的排序
set<Student, FuncStudent> set1;
//插入数据
set1.insert(s1);
set1.insert(s2);
set1.insert(s3);
set1.insert(s4);
//插入不进去(年龄有重复的，所以插不进去了),要通过返回值来确保是否插入成功
set1.insert(s5);
//遍历
for (set<Student>::iterator it = set1.begin(); it != set1.end(); it++) {
cout << it->age << "\t" << it->name <<endl;
}
}
pair类型的返回值
pair类型，就类似于Swift语言中的“元组”的概念，这个类型包含了多个数据类型，在函数返回的时候，可以同时返回多个值。
我们来看一下pair类型的定义它实际上是一个结构体。它包含了两个属性，first和second。
template <class _T1, class _T2>
struct pair
{
typedef _T1 first_type;
typedef _T2 second_type;
_T1 first;
_T2 second;
}
上面的例子中，我们知道set集合中的元素是唯一的，重复的元素插入会失败。如果判断是否插入成功，我们可以通过insert函数的返回值来判断，它的返回值是一个pair类型。我们来看一下insert函数的原型:
pair<iterator,bool> insert(const value_type& __v)
返回的是pair<iterator, bool>类型，pair的第一个属性表示当前插入的迭代器的位置，第二个属性表示插入是否成功的bool值。所以，我们可以通过第二个属性来判断元素是否插入成功。
//pair的使用判断set的insert函数的返回值
void test3()
{
Student s1("s1",32);
Student s2("s2",22);
Student s3("s3",44);
Student s4("s4",11);
Student s5("s5",22);
//创建集合，采用从小到大的排序
set<Student, FuncStudent> set1;
//插入数据，接收返回值
pair<set<Student, FuncStudent>::iterator, bool> pair1 = set1.insert(s1);
if (pair1.second == true) {
cout << "插入s1成功" <<endl;
}else{
cout << "插入s1失败" <<endl;
}
}
set容器数据的查找
set容器提供了多个函数用来查找元素
-
iterator find(const key_type& __k)find函数查找元素为k的迭代器位置 -
iterator lower_bound(const key_type& __k)lower_bound函数查找小于等于元素k的迭代器位置 -
iterator upper_bound(const key_type& __k)upper_bound函数查找大于元素k的迭代器位置 -
pair<iterator,iterator> equal_range(const key_type& __k)equal_range函数返回一个pair类型，第一个属性表示大于等于k的迭代器位置，第二个是大于k的迭代器位置
void test4()
{
set<int> set1;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
set1.insert(i+1);
}
//遍历
for (set<int>::iterator it = set1.begin(); it != set1.end(); it++) {
cout << *it <<endl;
}
//查找元素是5的迭代器位置
set<int>::iterator it0 = set1.find(5);
cout << "it0:" << *it0 <<endl;
//查找小于等于5的元素迭代器位置
set<int>::iterator it1 = set1.lower_bound(5);
cout << "it1:" << *it1 <<endl;
//查找大于5的元素迭代器位置
set<int>::iterator it2 = set1.upper_bound(5);
cout << "it2:" << *it2 <<endl;
//返回的pair第一个迭代器是>=5,另一个是>5
pair<set<int>::iterator, set<int>::iterator> mypair = set1.equal_range(5);
set<int>::iterator it3 = mypair.first;
set<int>::iterator it4 = mypair.second;
cout << "it3:" << *it3 <<endl;
cout << "it4:" << *it4 <<endl;
}
multiset容器
multiset容器，与set容器相似，但是multiset容器中的元素可以重复。另外，他也是自动排序的，容器内部的值不能随便修改，因为有顺序的。
void test5()
{
//定义multiset
multiset<int> set1;
//从键盘不停的接收值
int tmp = 0;
printf("请输入multiset集合的值:");
scanf("%d", &tmp);
while (tmp != 0) {
set1.insert(tmp);
scanf("%d", &tmp);
}
//迭代器遍历
for (multiset<int>::iterator it = set1.begin(); it != set1.end(); it++) {
cout<< *it <<" ";
}
cout <<endl;
//删除
while (!set1.empty()) {
multiset<int>::iterator it = set1.begin();
cout << *it << " ";
set1.erase(it);
}
}
STL中的map和multimap映射容器
map和multimap是一个键值映射的容器。map中的键值对都是唯一的，但是multimap中一个键可以对应多个值。
- map和multimap是关联式容器，键值成对存在
- map和multimap是红黑变体的平衡二叉树结构
- map只支持唯一的键值对，集合中的元素是按照一定的顺序排列的
- multimap中的键可以出现多次
- map和multimap的元素插入过程是按照顺序插入的
map元素的增删改查
map元素的插入，有两种方式：
- 调用insert函数插入pair类型的键值对
- 直接使用[]来对键进行复制，类似于Objective-C中的NSMutableDictionary赋值一样。
map的insert函数返回的是pair类型，pair的第二个参数表示是否插入成功。如果插入的元素键名相同，则插入失败。
map元素的删除，跟上面其他的容器一样，都是直接调用erase函数.
int main()
{
map<int, string> map1;
//insert方法插入
//--1 通过pair<int, string>(1,”chenhua“) 构造pair元素
map1.insert(pair<int, string>(1,"chenhua"));
//--2 通过make_pair构造pair元素
map1.insert(make_pair(2,"mengna"));
//--3 通过value_type构造pair元素
map1.insert(map<int, string>::value_type(3,"chenmeng"));
//[]直接插入
map1[4] = "menghua";
//重复插入(插入会不成功)
pair<map<int, string>::iterator, bool> pair1 = map1.insert(make_pair(2, "haha"));
if (pair1.second) {
cout << "重复插入成功" << endl;
}else{
cout << "重复插入失败" << endl;
}
//元素的修改
//map[1] = "22"的方式，如果不存在键则插入，存在键则修改
map1[2] = "haha";
//元素的删除
//--删除值为"haha"的元素
for (map<int, string>::iterator it = map1.begin(); it != map1.end(); it++) {
if (it->second.compare("haha") == 0) {
map1.erase(it);
}
}
//遍历
for (map<int, string>::iterator it = map1.begin(); it != map1.end(); it++) {
cout << it->first << "\t" << it->second << endl;
}
return 0;
}
map元素的查找
map提供了两个函数进行key的查找：find和equal_range。
int main()
{
//定义map
map<int ,string> map1;
map1[1] = "chenhua";
map1[2] = "mengna";
//查找key=100的键值对
map<int, string>::iterator it = map1.find(100);
if (it != map1.end()) {
cout << "存在key=100的键值对";
}else{
cout << "不存在" << endl;
}
//查找key = 1000的位置
//返回两个迭代器，第一个表示<=1000的迭代器位置，第二个是>1000的迭代器位置
pair<map<int, string>::iterator, map<int, string>::iterator> mypair = map1.equal_range(1000);
if (mypair.first == map1.end()) {
cout << "大于等于5的位置不存在" << endl;
}else{
cout << mypair.first->first << "\t" << mypair.first->second << endl;
}
if (mypair.second == map1.end()) {
cout << "大于5的位置不存在" << endl;
}else{
cout << mypair.second->first << "\t" << mypair.second->second << endl;
}
return 0;
}
multimap容器
multimap容器，与map容器的唯一区别是：multimap支持多个键值。
由于支持多个键值，multimap提供了cout函数来计算同一个key的元素个数。
class Person {
public:
string name; //姓名
int age; //年龄
string tel; //电话
double sal; //工资
};
void test()
{
Person p1,p2,p3,p4,p5;
p1.name = "王1";
p1.age = 31;
p2.name = "王2";
p2.age = 31;
p3.name = "张3";
p3.age = 31;
p4.name = "张4";
p4.age = 31;
p5.name = "钱5";
p5.age = 31;
multimap<string, Person> map2;
//sale部门
map2.insert(make_pair("sale", p1));
map2.insert(make_pair("sale", p2));
//development部门
map2.insert(make_pair("development", p3));
map2.insert(make_pair("development", p4));
//Finanncial部门
map2.insert(make_pair("Finanncial", p5));
//遍历
for (multimap<string, Person>::iterator it = map2.begin(); it != map2.end(); it++) {
cout << it->first << "\t" << it->second.name << endl;
}
//按部门显示员工信息
int developNum = (int) map2.count("development");
cout << "development部门人数：" << developNum << endl;
multimap<string,Person>::iterator it2 = map2.find("development");
int tag = 0;
while (it2 != map2.end() && tag < developNum) {
cout << it2->first << "\t" << it2->second.name <<endl;
it2 ++;
tag ++;
}
//把age=32 修改name= 32
for (multimap<string, Person>::iterator it = map2.begin(); it != map2.end(); it++) {
if (it->second.age == 32) {
it->second.name = "32";
}
}
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
test();
return 0;
}
STL容器的通用性探究
到这里，STL的容器我们基本讲解完毕了。STL的容器主要利用了C++的模板特性来实现。需要注意：
- 容器缓存了节点，节点类要确保支持拷贝(否则出现浅拷贝问题，导致崩溃)
- 容器中的一般节点类，需要提供拷贝构造函数，并重载等号操作符(用来赋值)
- 容器在插入元素时，会自动进行元素的拷贝。
针对容器，容器之间也支持拷贝。所以需要注意：
- 除了queue和stack外，每个容器都提供了可返回迭代器的函数，运用返回的跌打器就可以访问元素
- 通常STL不会抛出异常，要求使用者确保传入正确的参数
- 每个容器都提供了一个默认构造函数和一个默认拷贝构造函数
STL容器的元素拷贝
下面，我们演示一下，如果容器元素如果没有实现拷贝构造函数，出现浅拷贝后的崩溃问题。
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;
class Student {
public:
Student(const char *name, int age)
{
cout << "构造函数" << endl;
//分配内存空间
m_name = new char[strlen(name) + 1];
//值拷贝
strcpy(m_name, name);
m_age = age;
}
~Student()
{
printf("%p 指向的空间 调用析构函数\n", m_name);
if (m_name != NULL) {
delete []m_name;
m_age = 0;
}
}
private:
char *m_name;
int m_age;
};
int main()
{
Student s1("chenhua",24);
vector<Student> v1;
v1.push_back(s1);
return 0;
}
上面的代码段，运行后的结果如下：
构造函数
0x100302a00 指向的空间 调用析构函数
0x100302a00 指向的空间 调用析构函数
运行后，打印出结果后并报错。报错原因是同一个内存空间被释放了2次，导致的崩溃。其根本原因是,v1将s1拷贝到容器，由于Student没有重写拷贝构造函数，从而出现了浅拷贝，只拷贝了地址。释放的时候毫无疑问出现错误。
如果我们给Student重写了拷贝构造函数和重载了等号操作符，则上面的错误就不会出现。
//重写拷贝构造函数
Student(const Student &obj)
{
//分配内存空间
m_name = new char[strlen(obj.m_name) + 1];
//值拷贝
strcpy(m_name, obj.m_name);
m_age = obj.m_age;
}
//重载等号运算符
Student & operator=(const Student &obj)
{
//释放旧值
if (m_name != NULL) {
delete [] m_name;
m_age = 0;
}
//分配内存空间并赋值
m_name = new char[strlen(obj.m_name) + 1];
strcpy(m_name, obj.m_name);
m_age = obj.m_age;
return *this;
}
STL容器的比较
STL提供了很多容器，每种容器有其自身的特点，我们该如何使用它们呢？
| vector | deque | list | set | mutliset | map | multimap | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 内存结构 | 单端数组 | 双端数组 | 双向链表 | 二叉树 | 二叉树 | 二叉树 | 二叉树 |
| 随机存取 | 是 | 是 | 否 | 否 | 否 | 对key而言是 | 否 |
| 查找速度 | 慢 | 慢 | 非常慢 | 快 | 快 | 对key而言快 | 对key而言快 |
| 插入删除 | 尾端 | 头尾两端 | 任何位置 | - | - | - | $1 |
