STL的基本用法"/>
【C++】STL的基本用法
目录结构
1. STL概念
1.2 常见容器
1.3 六大组件
2. STL容器之vector
1. vector
2. 基本用法示例
3. STL容器之map
1. map
2. 基本用法示例
1. STL概念
C++中的STL是指标准模板库的缩写。STL提供了一组通用的模板类和函数，用于实现常见的数据结构和算法，如向量（vector）、链表（list）、栈（stack）、队列（queue）、映射（map）等，以及包括排序、搜索、算法等在内的各种算法操作。
1.2 常见容器
- vector：动态数组，支持快速随机访问。
- list：双向链表，支持高效插入和删除操作。
- stack：栈，后进先出（LIFO）数据结构。
- queue：队列，先进先出（FIFO）数据结构。
- map：映射，键-值对的关联容器。
1.3 六大组件
容器（Containers）：容器是STL的核心组件之一，提供了各种数据结构，如向量（vector）、链表（list）、双端队列（deque）、栈（stack）、队列（queue）、映射（map）等。容器用于存储和组织数据，不同类型的容器适用于不同的数据访问和操作需求。
算法（Algorithms）：STL包含了一系列通用算法，用于操作容器中的数据，例如排序、查找、复制、变换等。这些算法是高度优化的，可适用于不同类型的容器，使开发人员能够更轻松地进行常见操作。
迭代器（Iterators）：迭代器是用于访问容器中元素的通用接口。它们提供了统一的方法来遍历容器，并使算法能够与不同类型的容器一起使用，而不需要了解底层容器的细节。
仿函数（Function Objects）：仿函数是可调用对象，它们在STL中用于执行特定操作，如排序或变换。STL提供了一些内置的仿函数，同时也允许开发人员定义自己的仿函数，以满足特定需求。
适配器（Adapters）：适配器是用于修改或扩展容器和迭代器行为的组件。STL中包括一些适配器，如栈适配器（stack adapter）和队列适配器（queue adapter），它们基于其他容器提供了不同的接口。
配置器（Allocators）：配置器用于管理内存分配和释放，以支持容器的底层数据结构。STL提供了默认的配置器，同时也允许开发人员自定义配置器以满足特定的内存管理需求。
2. STL容器之vector
1. vector
std::vector 是 C++ 标准库提供的一个动态数组容器，它可以自动扩展和收缩，使其非常适合存储和管理可变数量的元素。
2. 基本用法示例
2.1 包含头文件
#include <vector>
2.2 创建一个空的 std::vector
std::vector<int> myVector;
2.3 向 std::vector 中添加元素
myVector.push_back(42);
myVector.push_back(23);
myVector.push_back(17);
2.4 访问 std::vector 中的元素
int firstElement = myVector[0];
int secondElement = myVector[1];
2.5 获取 std::vector 的大小
int size = myVector.size();
2.6 遍历 std::vector 中的元素
for (int i = 0; i < myVector.size(); i++) {std::cout << myVector[i] << " ";
}
2.7 使用范围循环遍历 std::vector
for (int value : myVector) {std::cout << value << " ";
}
2.8 插入元素到指定位置
myVector.insert(myVector.begin() + 1, 100); // 在第二个位置插入值为100的元素
2.9 删除元素
myVector.erase(myVector.begin() + 1); // 删除第二个元素
2.10 清空 std::vector
myVector.clear();
2.11 示例程序
创建了一个 std::vector，向其中添加、插入、删除元素，并最后清空了 std::vector。
#include <iostream>
#include <vector>int main() {// 创建一个空的 std::vector，用于存储整数std::vector<int> myVector;// 向 std::vector 中添加一些整数元素myVector.push_back(42);myVector.push_back(23);myVector.push_back(17);// 遍历并打印 std::vector 中的元素for (int value : myVector) {std::cout << value << " ";}std::cout << std::endl;// 在第二个位置插入值为100的元素myVector.insert(myVector.begin() + 1, 100);// 再次遍历并打印 std::vector 中的元素for (int value : myVector) {std::cout << value << " ";}std::cout << std::endl;// 删除第二个元素myVector.erase(myVector.begin() + 1);// 再次遍历并打印 std::vector 中的元素for (int value : myVector) {std::cout << value << " ";}std::cout << std::endl;// 清空 std::vectormyVector.clear();// 打印 std::vector 的大小（应该为0）std::cout << "Vector size: " << myVector.size() << std::endl;return 0;
}
2.12 std::vector 的简化版源码示例
该简化的 MyVector 类模拟了 std::vector 的基本功能，包括动态数组的管理、元素的添加、访问和扩容等。
#include <iostream>
#include <stdexcept>template <typename T>
class MyVector {
private:T* data; // 存储元素的数组size_t size; // 当前元素数量size_t capacity; // 数组容量public:// 构造函数MyVector() : data(nullptr), size(0), capacity(0) {}// 析构函数~MyVector() {delete[] data; // 释放内存}// 返回元素数量size_t Size() const {return size;}// 添加元素到尾部void PushBack(const T& value) {if (size == capacity) {// 如果容量不足，扩展数组if (capacity == 0) {capacity = 1; // 初始容量为1} else {capacity *= 2; // 容量翻倍}T* newData = new T[capacity];for (size_t i = 0; i < size; ++i) {newData[i] = data[i];}delete[] data;data = newData;}data[size] = value; // 添加元素size++;}// 访问元素T& operator[](size_t index) {if (index < size) {return data[index];} else {throw std::out_of_range("Index out of range");}}
};int main() {MyVector<int> myVector;myVector.PushBack(42);myVector.PushBack(23);myVector.PushBack(17);for (size_t i = 0; i < myVector.Size(); i++) {std::cout << myVector[i] << " ";}return 0;
}
3. STL容器之map
1. map
在C++的STL（标准模板库）中，
std::map是一种关联式容器，用于存储键-值对。它按照键的顺序进行排序，并且具有快速查找功能。
2. 基本用法示例
1. 包含头文件
#include <map>
2. 创建一个空的 std::map
std::map<std::string, int> myMap;
3. 向 std::map 中插入键值对
myMap["Alice"] = 25;
myMap["Bob"] = 30;
myMap["Charlie"] = 35;
4. 访问 std::map 中的值
int age = myMap["Alice"];
5. 使用迭代器遍历 std::map 中的键值对
for (const auto& pair : myMap) {std::cout << "Name: " << pair.first << ", Age: " << pair.second << std::endl;
}
6. 检查 std::map 中是否包含特定的键
if (myMap.find("Alice") != myMap.end()) {std::cout << "Alice is in the map." << std::endl;
}
7. 示例程序示例程序创建了一个 std::map，向其中添加键值对，访问键值对的值，并检查特定的键是否存在。
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>int main() {// 创建一个空的 std::map，用于存储名字和年龄的关联关系std::map<std::string, int> myMap;// 向 std::map 中插入键值对myMap["Alice"] = 25;myMap["Bob"] = 30;myMap["Charlie"] = 35;// 使用迭代器遍历 std::map 中的键值对for (const auto& pair : myMap) {std::cout << "Name: " << pair.first << ", Age: " << pair.second << std::endl;}// 访问特定键的值int age = myMap["Alice"];std::cout << "Alice's age is " << age << std::endl;// 检查特定键是否存在于 std::map 中if (myMap.find("Alice") != myMap.end()) {std::cout << "Alice is in the map." << std::endl;}return 0;
}
以下是 std::map的简化版源码示例，用于说明其基本工作原理。
std::map 是 C++ 标准库提供的关联容器，它实际上是一个基于红黑树的有序关联容器，用于存储键值对，并能够按键的排序顺序进行访问。这个简化的 MyMap 类模拟了 std::map 的一些基本功能，包括插入和查找键值对。在实际的 std::map 实现中，还包括了红黑树平衡操作等，以确保高效的键值对查找和维护有序性。
#include <iostream>
#include <string>template <typename Key, typename Value>
class MyMap {
private:struct Node {Key key;Value value;Node* left;Node* right;Node* parent;bool isRed; // 红黑树节点颜色标志};Node* root; // 根节点// 插入节点的内部辅助函数void InsertNode(Node*& node, const Key& key, const Value& value) {if (node == nullptr) {node = new Node{key, value, nullptr, nullptr, nullptr, true};// 红黑树插入后需要修复// （在实际的 std::map 实现中，这里包括了平衡操作，以确保树的平衡性）} else {if (key < node->key) {InsertNode(node->left, key, value);} else if (key > node->key) {InsertNode(node->right, key, value);} else {// 如果键已存在，更新值node->value = value;}}}// 查找节点的内部辅助函数Node* FindNode(const Key& key, Node* node) {if (node == nullptr || key == node->key) {return node;}if (key < node->key) {return FindNode(key, node->left);} else {return FindNode(key, node->right);}}public:MyMap() : root(nullptr) {}// 插入键值对void Insert(const Key& key, const Value& value) {InsertNode(root, key, value);}// 查找键对应的值Value Find(const Key& key) {Node* node = FindNode(key, root);if (node != nullptr) {return node->value;} else {// 返回默认值，可以根据需求修改return Value();}}
};int main() {MyMap<std::string, int> myMap;myMap.Insert("Alice", 25);myMap.Insert("Bob", 30);myMap.Insert("Charlie", 35);int age = myMap.Find("Alice");std::cout << "Alice's age is " << age << std::endl;return 0;
}
更多推荐
【C++】STL的基本用法
发布评论