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STL标准模板库.md

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Standard Library 标准库

Standard Template Library 标准模板库

1. 容器 containers

2. 迭代器 iterators

3. 算法 algorithms

4. 函数器 functional

0.1 函数模板、类模板 与 * 乘法运算符 重载

#include<iostream>
// 函数模板
template<typename T>
T square(T x){
  return x*x;
}
// 类模板
template<typename T>
class BoVector{
// class 默认为 provide 私有 类型
  T arry[1000];// 初始数组容量
  int size;    // 实际存储数据数量
public:
  BoVector(): size(0) {}; // 类默认构造函数 初始化 size=0
  void push(T x){ arry[size] = x; size++; } // 插入数据
  T get(int i) const {return arry[i]; }// 需要是否越界检查
  int getsize() const {return size;}
  void print() const { for(int i=0; i<size; i++){std::cout << arry[i] << std::endl;} }
};

// 类的BoVector  * 运算符 重载
template<typename T>
BoVector<T> operator*(const BoVector<T>& bv1, BoVector<T>& bv2){
  BoVector<T> ret;
  for(int i=0; i<bv1.getsize(); i++){
    ret.push(bv1.get(i) * bv2.get(i));
  }
  return ret;
}


int main(){
  std::cout << square(5) << std::endl;   // square<int>(5) 函数模板 模板类型可省略, 会自己的推断
  std::cout << square(5.5) << std::endl; // square<double>(5.5)

  BoVector<int> bv;// 类模板的模板类型不可省略
  bv.push(1);
  bv.push(2);
  bv.push(3);
  bv.push(4);
  bv.print();// bv = {1,2,3,4}

  bv = square(bv); // 模板函数 --> 乘法运算符重载
  bv.print();      // bv = {1,4,9,16}
}

0.2容器 迭代器 算法 示例

#include<iostream>// std::cout & std::endl 
#include<vector>  // std::vector
#include<algorithm>// std::sort
using namespace std;

int main(){
// 容器========
	vector<int> vec_i;
	vec_i.push_back(5);
	vec_i.push_back(2);
	vec_i.push_back(0); // vec_i = (5, 2, 0);
// 迭代器======
	vector<int>::iterator iter_beg = vec_i.begin(); // [begin, end) 左闭右开区间
	vector<int>::iterator iter_end = vec_i.end();

    for(vector<int>::iterator it = iter_beg; it!=iter_end; ++it){
		cout << *it << endl;// vec_i = (5, 2, 0);
	}
// 算法========
        // 算法 通过 迭代器 对 容器元素 进行操作 !!!!!!!!!!!!!!!
	sort(iter_beg+1, iter_end);//vec_i = (5, 0, 2);
	
    for(vector<int>::iterator it = iter_beg; it!=iter_end; ++it){
		cout << *it << endl;
	}
	
	sort(iter_beg, iter_end);//vec_i = (0, 2, 5);
	for(vector<int>::iterator it = iter_beg; it!=iter_end; ++it){
		cout << *it << endl;
	}
	
	return 0;
}

1. 容器

1.1 序列容器

vector向量 deque双向队列 双向链表list 单向链表forward_list array数组
#include <vector> 
#include <deque>
#include <list>
#include <forward_list>
#include <array>

a. vector向量 动态数组

    |||  ........... -----> 

/*
1. 在向量尾部 插入/删除元素 特别快 O(1)
2. 在向量头部 或者 中间插入元素 特别慢 O(n)
3. 在向量中查找一个元素特别慢 O(n)
|||  ........... ----->
头            尾
*/
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;

int main(){

	vector<int> vec_i;  // vec_i.size() == 0
	vec_i.push_back(5);
	vec_i.push_back(2);
	vec_i.push_back(0); // vec_i = {5, 2, 0}, vec_i.size() == 3

// 访问数据 随机访问
    cout << vec_i[2] << endl;    // 0, []访问，无范围检查
    cout << vec_i.at(1) << endl; // 2, .at()访问，会进行范围检查，访问速度稍慢，但是安全
    
// 通过 索引 遍历元素
    for(int i = 0; i < vec_i.size(); ++i){
    	cout << vec_i[i] << " "; //确定索引不会超范围，就用索引访问  vec_i.at(i)
    }
    cout << endl;
    
// 通过迭代器 遍历元素
    for(vector<int>::iterator iter = vec_i.begin(); iter != vec_i.end(); ++iter){
    	cout << *iter << " "; // 对迭代器进行解引用得到
    }
    cout << endl;
    
//范围for c++ 11 遍历元素
//    for(item:vec_i){
//   	cout << item << " ";
//    }
//    cout << endl;

// 指针访问
	int* p = &vec_i[0];
	for(int i = 0; i < vec_i.size(); ++i){
		cout << p[i]<< " ";
	}
    cout << endl;
    
// 部分容器的成员函数
	if(vec_i.empty()) cout << "vec_i has no num" << endl; // 是否包含元素
	
	cout << vec_i.size() << endl; // 存储的元素数量
	
	vector<int> vec_i2(vec_i); // 拷贝初始化， vec_i2 = {5, 2, 0}
	
	vec_i.clear(); // 清空元素 vec_i.size() == 0
	
	vec_i2.swap(vec_i); // 两向量交换元素，vec_i2.size() == 0, vec_i = {5, 2, 0}
    
    
	return 0;
}

b. deque 双向队列

<-----|..................|----->
     队首               队尾 

/*
1. 在队列 头部和尾部插入元素，特别快 O(1)
2. 在队列中间插入元素，特别慢 O(n)
3. 在队列中查找元素，特别慢 O(n)
<-----|..................|----->
     队首               队尾 
*/

#include<deque>
using namespace std;
deque<int> deq = {5, 2, 0};
deq.push_back(5);  // 队尾  插入 {5, 2, 0, 5}
deq.push_front(0); // 队首  插入 {0, 5, 2, 0, 5}

// 其他接口和 vector 的类似
cout << deq[1] ; // 5
cout << deq.at(2) ;// 2
deque<int>::iterator iter = deq.begin() + 3;
cout << *iter ; // 0
// size() empty()  clear() swap()

c.双向链表list

 双向链表，包含前后指针，和数据域，数据不连续，浪费访存，多包含两个指针变量，浪费内存

/*
1. 在链表中任意位置插入/删除 元素 特别快 O(1)
2. 在链表中查找元素 特别慢， O(n)， 实际上因为内存不连续，浪费访存case，比vector慢了很多
3. 无随机访问 [] 以及 .at()
4. splice() 实现list拼接的功能。将源list的内容部分或全部元素删除，拼插入到目的list。 O(1)
*/
#include<list>
#include<algorithm> // std::find
#include<iostream>
using namespace std;
int main(){

list<int> mylist = {5, 2, 0};
mylist.push_back(1);
mylist.push_back(3);
mylist.push_back(1);
mylist.push_back(4);// {5, 2, 0, 1, 3, 1, 4};

mylist.push_front(5);// {5, 5, 2, 0, 1, 3, 1, 4};

// 查找元素2
list<int>::iterator itr = find(mylist.begin(), mylist.end(), 2);// itr --->2

cout << *itr << endl;
// 插入元素6   链表插入速度特别快
mylist.insert(itr,6);// {5, 5, 6, 2, 0, 1, 3, 1, 4};// 在2的前面一个位置插入6
cout << *itr << endl;

itr++; // 指向 0
cout << *itr << endl;

// 删除 itr指向的元素   速度特别快 O(1)
mylist.erase(itr);// {5, 5, 6, 2, 1, 3, 1, 4};
cout << *itr << endl; // 但是内存还存在 0元素

for(list<int>::iterator itr1 = mylist.begin(); itr1 != mylist.end();++itr1){
	cout << *itr1 << endl;
}

	return 0;
}

d. 单向链表forward_list

e. array数组

1.2 有序关联容器（红黑二叉树）

set, multiset 单值树集合  multi 关键字可以重复出现
map, multimap 配对双值树集合

#inlcude<set>
#inlcude<multiset>
#inlcude<map>
#inlcude<multimap>

1.3 无序关联容器（哈希表）

unordered set/multiset  单值桶集合
unordered map/multimap  配对双值桶集合 

#inlcude<unordered_set>
#inlcude<unordered_multiset>
#inlcude<unordered_map>
#inlcude<unordered_multimap>

// 和另一个库里的类似
hash_map
hash_set
hash_multimap
hash_multiset