STL的使用和背后数据结构

STL（Standard Template Library即，模板库）包括六个部分：容器（containers）、迭代器（iterators）、空间配置器（allocator）、配接器（adapters）、算法（algorithms）、仿函数（functors）

vector

1、vector：连续存储

（1）头文件，#include<vector>

（2）创建vector对象，vector<int> vec；

（3）尾部插入元素，vec.push_back(a)；

（4）使用下标访问元素，cout<<vec[0]<<endl；

（5）使用迭代访问元素

vector<int>::iterator it;
for(it=vec.begin();it!=vec.end();it++)
 3     cout<<(*it)<<endl;

（6）插入元素，vec.insert(vec.begin()+i,a)；在第i+1个元素前面插入a

（7）删除元素，vec.erase(vec.begin()+2)；删除第3个元素

　　　　　　　  vec.erase(vec.begin()+i,vec.end()+j)；删除区间[i,j-1]；区间从0开始

（8）向量大小，vec.size()；

（9）清空，vec.clear()；

 vector的元素不仅仅只限于int型，int、double、string、全局结构体等都可以。

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

struct Student
{
    int num;
    double score;
    double operator< (const Student &stu) const
    {
        if(stu.score>score)
            return stu.score;
        else
            return score;
    }
};

int main()
{
    vector<Student> stu;
    //student 1
    Student stu_temp;
    stu_temp.num = 1;
    stu_temp.score =9.9;
    stu.push_back(stu_temp);
    //student 2
    Student stu_temp1;
    stu_temp1.num = 2;
    stu_temp1.score =8.8;
    stu.push_back(stu_temp1);
    //student 3
    Student stu_temp2;
    stu_temp2.num = 3;
    stu_temp2.score =7.7;
    stu.push_back(stu_temp2);
    //print all the students
    cout<<"the number of student:"<<stu.size()<<endl;
    vector<Student>::iterator it;
    for(it=stu.begin();it!=stu.end();it++)
        cout<<"number:"<<(*it).num<<" score:"<<(*it).score<<endl;
    //delete one student
    stu.erase(stu.begin()+1);
    cout<<endl;
    cout<<"the number of student:"<<stu.size()<<endl;
    for(it=stu.begin();it!=stu.end();it++)
        cout<<"number:"<<(*it).num<<" score:"<<(*it).score<<endl;
    //print the better score
    double _result = stu_temp<stu_temp1;
    cout<<endl;
    cout<<"the better score:"<<_result<<endl;

    return 0;
}

string

2、string

平时最常用的一个，这里就不做过多说明了

map

3、map：关联容器，提供一对一的数据映射（关键字，值）；数据结构为红黑树（RB-Tree）

　　关键字只能在map中出现一次；另外，map内部自建一颗红黑树(一种非严格意义上的平衡二叉树)，这颗树具有对数据自动排序的功能，所以在map内部所有的数据都是有序的；

（1）头文件，#include<map>；

（2）创建map对象，map<int,string> mapStudent；

（3）插入数据，

第一种：用insert函数插入pair数据

mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"Christal"));
mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"Carl"));

第二种：用insert函数插入value_type数据

mapStudent.insert(map<int,string>::value_type (1,"Christal"));
mapStudent.insert(map<int,string>::value_type (2,"Carl"));

第三种：用数组方式插入数据

 1 mapStudent[1] = "Christal";
 2 mapStudent[2] = "Carl";

输出均为：

　　如果用前两种方法插入数据，因为关键字是唯一的，所以当关键字已经存在的时候，再插入相同关键字的map是不成功的；而第三种用数组插入的方法是仍然可以的，会将原来的关键字所对应的值进行更改，相当于被覆盖掉了。

　　所以要想知道前两种方法的插入是否成功，应该用一个返回值来检验。

#include<iostream>
#include<string>
#include<map>
using namespace std;
int main()
{
    map<int,string> mapStudent;
    pair<map<int,string>::iterator,bool> insert_pairl;

    //insert 1 and check
    insert_pairl = mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"Christal"));
    if(insert_pairl.second == true)
        cout<<"Insert Successfully"<<endl;
    else
        cout<<"Insert Failure"<<endl;

    //insert 2 and check
    insert_pairl = mapStudent.insert(pair<int,string>(2,"Carl"));
    if(insert_pairl.second == true)
        cout<<"Insert Successfully"<<endl;
    else
        cout<<"Insert Failure"<<endl;

    //insert 3 and check
    insert_pairl = mapStudent.insert(pair<int,string>(1,"Jerry"));
    if(insert_pairl.second == true)
        cout<<"Insert Successfully"<<endl<<endl;
    else
        cout<<"Insert Failure"<<endl<<endl;

    //print
    map<int,string>::iterator it;
    for(it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++)
        cout<<(*it).first<<" "<<(*it).second<<endl;

    return 0;
}

　　正如上面所说，当要插入的关键字已经存在，是插入失败的，所以输出结果为：

　　而采用数组插入方式会直接覆盖

mapStudent[1] = "Christal";
mapStudent[2] = "Carl";
mapStudent[1] = "Jerry";

　　输出结果为：

（4）数据的遍历，当然分为用迭代器遍历的方式和用数组遍历的方式，其中以迭代器遍历中又分为正向遍历和反向遍历，正向遍历就是我们所熟知的迭代器遍历方式，反向遍历如下：

map<int,string>::iterator it; //print
 2 for(it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++)
 3     cout<<(*it).first<<" "<<(*it).second<<endl;
 4
 5 map<int,string>::reverse_iterator rit; //reverse print
 6 for(rit=mapStudent.rbegin();rit!=mapStudent.rend();rit++)
 7     cout<<(*rit).first<<" "<<(*rit).second<<endl;

输出结果为：

（5）查找数据，一是用count()函数查找，存在返回1，否者返回0；二是用find()函数来定位数据出现的位置；

　　find()函数返回一个迭代器，如果找到数据，则返回数据所在位置的迭代器；如果不存在，则返回值与end()函数的返回值相同；

 1 map<int,string>::iterator _iter;
 2 _iter = mapStudent.find(1);
if(_iter != mapStudent.end())
 4     cout<<"Find Successfully"<<endl;
 5 else
 6     cout<<"Find Failure"<<endl;

（6）删除数据，clear()和erase()

　　清空map中的所有数据用clear()函数，判定map中是否有数据用empty()函数，为空返回true。

　　选择性的删除用erase()函数，可以实现三种方式的删除，

用迭代器删除：

1 map<int,string>::iterator _iter;
2 _iter = mapStudent.find(1);
3  mapStudent.erase(_iter);

用关键字删除：

int n = mapStudent.erase(1);
if(n == 1)
3     cout<<"Erase Successfully"<<endl;
else
5     cout<<"Erase Failure"<<endl;

用迭代器成片删除，删除区间是一个前闭后开[ )的集合：

 1 mapStudent.erase(mapStudent.begin(),mapStudent.end());

set

4、set：用来存储同一数据类型的数据，内部每个元素都是唯一的，且自动排序；数据结构为红黑树（RB-Tree）

（1）构造函数，set<int> c；

（2）查找函数，find()函数和count()函数；

（3）数据访问函数，begin()、end()、rbegin()、rend()；

（4）插入数据，insert(element)、insert(position,element)、insert(begin,end)；

（5）删除数据，erase(position)、erase(element)、erase(begin,end)；

hash_map&hash_set

5、hash_map和hash_set：底层数据结构是哈希表

　　hash_map与map用法类似，只是内部数据结构不同，hash_map提供内部数据随机、更快的访问；hash_set同理。

总结

6、总结：

（1）vector封装数组，list封装链表，map和set封装了二叉树；

（2）对于这些STL，应当掌握基本的插入、删除、排序、查找等操作；

（3）对于结构体类型的vector、map、set、hash_map、hash_set等，需要对运算符 ‘ < ’ 进行重载。

　　例如在map中引入结构体，对 ‘ < ’ 运算符进行重载：

#include<iostream>
#include<string>
#include<map>
using namespace std;

struct Student
{
    int num;
    string name;
    Student(int nu,string na) //constructor
    {
        name = na;
        num = nu;
    }
public:
    bool operator< (const Student& stu) const //operator the <
    {
        return stu.num<num;
    }
};

int main()
{
    map<Student,double> mapStudent;
    //student information
    Student stu1(1,"Christal");
    Student stu2(2,"Carl");
    Student stu3(3,"Jerry");
    //insert
    mapStudent.insert(pair<Student,double>(stu1,9.9));
    mapStudent.insert(pair<Student,double>(stu2,8.8));
    mapStudent.insert(pair<Student,double>(stu3,7.7));
    //print
    map<Student,double>::iterator it;
    for(it=mapStudent.begin();it!=mapStudent.end();it++)
        cout<<(*it).first.num<<" "<<(*it).first.name<<" "<<(*it).second<<endl;

    return 0;
}