• C++笔记——容器、迭代器和算法


    容器、迭代器和算法

    容器是一种数据结构,算法通过迭代器对容器中数据进行访问,形成数据结构+算法的程序结构。

    容器

    通过模板可以将类型提炼出来实现泛型,用以储存不同类型对象的类成为了容器。同一容器储存同一类型的对象,当容器被销毁时,容器中的对象也会被销毁。

    STL库提供了一些常用的容器类型,顺序容器:vector、list、deque;关联容器:set、map。

    vector

    vector是数组的一种类表示,提供了自动内存管理功能,可以动态的改变vector对象的长度,vector的长度随着元素的添加和删除而增大和缩小。vector提供了对元素的随机访问

    vector的基本函数:

    1、构造

    • vector():创建一个空vector

    • vector(int size):创建一个vector,元素个数为size

    • vector(int size,const t& x):创建一个vector,元素个数为size,值均为x

    • vector(const vector&):复制构造函数

    • vector(begin,end):复制[begin,end)区间内另一个数组的元素到vector中

    2、增加

    • void push_back(const T& x):向量尾部增加一个元素X

    • void push_front(const T& x):向量头部增加一个元素X

    • iterator insert(iterator it,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加一个元素x

    • iterator insert(iterator it,int n,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加n个相同的元素x

    • iterator insert(iterator it,const_iterator first,const_iterator last):向量中迭代器指向元素前插入另一个相同类型向量的[first,last)间的数据

    3、删除

    • iterator erase(iterator it):删除向量中迭代器指向元素

    • iterator erase(iterator first,iterator last):删除向量中[first,last)中元素

    • void pop_back():删除向量中最后一个元素

    • void clear():清空向量中所有元素

    4、遍历

    • reference at(int pos):返回pos位置元素的引用

    • reference front():返回首元素的引用

    • reference back():返回尾元素的引用

    • iterator begin():返回向量头指针,指向第一个元素

    • iterator end():返回向量尾指针,指向向量最后一个元素的下一个位置

    • reverse_iterator rbegin():反向迭代器,指向最后一个元素

    • reverse_iterator rend():反向迭代器,指向第一个元素之前的位置

    5、长度

    • bool empty() const:判断向量是否为空,若为空,则向量中无元素

    • int size() const:返回向量中元素的个数

    • int capacity() const:返回当前向量所能容纳的最大元素值

    • int max_size() const:返回最大可允许的vector元素数量值

    6、赋值

    • void swap(vector&):交换两个同类型向量的数据

    • void assign(int n,const T& x):设置向量中第n个元素的值为x

    • void assign(const_iterator first,const_iterator last):向量中[first,last)中元素设置成当前向量元素

    vector还是可反转容器

    • iterator rbegin() :返回一个指向反转序列的第一个元素的迭代器

    • iterator rend() :返回反转序列的超尾迭代器

    list

    list :双向链表。除头尾元素外的元素与前后元素相连,可以双向遍历链表。在链表中插入新元素并不会移动已有的元素,而只是修改连接信息,指向某个元素的迭代器依旧指向该元素,但它的链接元素可能与以前不同。

    list的基本函数:

    1、构造

    • list():创建一个空列表;

    • list(int n): 创建一个列表,元素个数为n

    • list(int n, const t& x): 创建一个列表,元素个数为n,元素均x

    • list(int n, const list & ) : 复制构造

    • list(first,last): (begin,end):复制[begin,end)区间内的元素到list中

    2、其他

    增加、删除、遍历、长度等基本与vector一致,list也是可反转容器

    • reverse():list的逆置。

    • void merge(lIst& l,greater<int>()):合并两个链表并使之默认升序(也可改)。调用结束后l变为空,list中元素包含原来list 和 l中的元素,并且排好序,升序。默认升序,greater<int>()可以省略,greater<int>()是可以变的,也可以不按升序排列。

    • void remove(const T& val):删除val的所有实例

    • void sort():使用<对list进行排序

    • void splice(iterator pos, list& x): 将链表x的内容插到pos前面,x为空

    • void unique(): 将连续的相同元素压缩为单个元素

    deque

    deque:双端队列,类似于vector,支持随机访问,从两端插入元素的时间固定。

    基本函数

    1、构造

    • deque():创建一个空deque

    • deque(int size):创建一个deque,元素个数为size

    • deque(int size,const t& x):创建一个deque,元素个数为size,值均为x

    • deque(const deque&):复制构造函数

    • deque(begin,end):复制[begin,end)区间内另一个数组的元素到deque中

    2、增加、删除、遍历、长度等基本与vector一致

    3、可使用sort()进行排序

    set

    set是最简单的关联容器。

    关联容器:将值与键关联在一起,依靠键来查找值。通常是使用某种树实现。

    set的值类型与键相同,键是唯一的。对于set而言,值就是键。

    基本函数

    1、支持基本容器的操作函数

    2、数学操作

    • set_union(begin1, end1, begin2, end2, ostream_iterator<T, TT> out (cout, "...")) : 求集合并集

    • set_intersection() : 求集合交集

    • set_difference(): 求集合的差

    map

    map中的键唯一,主要用于一一映射的模型,map內部的实现自建一颗红黑树,这颗树具有对数据自动排序的功能,在map内部所有的数据都是有序的。

    基本函数

    1、支持基本容器的操作函数

    2、

    • find(key) : 返回迭代器指向当前查找元素的位置否则返回map::end()位置

    • erase(key): 用关键字刪除

    • lower_bound() 返回键值>=给定元素的第一个位置

    • upper_bound() 返回键值>给定元素的第一个位置

    迭代器

    访问容器中的元素需要通过迭代器进行,迭代器是算法与容器交流的桥梁。迭代器指向容器中元素,可以通过它来进行读写操作。指针就是一类迭代器。

    迭代器按照定义方式分成以下四种。

    // 正向迭代器
    容器类名::iterator 迭代器名;
    ​
    // 常量正向迭代器
    容器类名::const_iterator 迭代器名;
    ​
    // 反向迭代器
    容器类名::reverse_iterator 迭代器名;
    ​
    // 常量反向迭代器
    容器类名::const_reverse_iterator 迭代器名;

    用法

    *迭代器名:指向的元素,非常量类型可以写入

    迭代器名++ /++迭代器名:迭代器会指向容器中的前或后一个元素,前后取决于迭代器类型。

    正向迭代器支持++pp++*p。此外,两个正向迭代器可以互相赋值,还可以用==!=运算符进行比较。

    双向迭代器具有正向迭代器的全部功能。除此之外,若 p 是一个双向迭代器,则--pp--都是有定义的。--p使得 p 朝和++p相反的方向移动。

    随机访问迭代器具有双向迭代器的全部功能, 还支持以下操作:

    • p+=i:使得 p 往后移动 i 个元素。

    • p-=i:使得 p 往前移动 i 个元素。

    • p+i:返回 p 后面第 i 个元素的迭代器。

    • p-i:返回 p 前面第 i 个元素的迭代器。

    • p[i]:返回 p 后面第 i 个元素的引用。

    • 两个随机访问迭代器 p1、p2 还可以用 <、>、<=、>= 运算符进行比较。

    • p2-p1: 返回值是 p2 所指向元素和 p1 所指向元素的序号之差

    迭代器的函数模板(algorithm头文件)

    • advance(p, n):使迭代器 p 向前或向后移动 n 个元素。

    • distance(p, q):计算两个迭代器之间的距离,即迭代器 p 经过多少次 + + 操作后和迭代器 q 相等。如果调用时 p 已经指向 q 的后面,则这个函数会陷入死循环。

    • iter_swap(p, q):用于交换两个迭代器 p、q 指向的值。

    算法

    算法即对容器进行操作的非成员函数,算法函数使用模板来提供泛型,使用迭代器来访问容器中的数据,

    STL算法库包含了非修改式序列操作、修改式序列操作和排序和相关操作的算法函数,位于头文件algorithm中,还包含通用数字运算,在头文件numeric中。

    作者:YIMG
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