C++提高编程

本阶段主要针对C++泛型编程和STL技术做详细讲解，探讨C++更深层的使用

一.模板

1.1 模板的概念

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性

模板的特点：

模板不可以直接使用，它只是一个框架

模板的通用并不是万能的

1.2 函数模板

C++另一种编程思想称为 泛型编程 ，主要利用的技术就是模板

C++提供两种模板机制:函数模板和类模板

1.2.1 函数模板语法

函数模板作用：

建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法：

template<typename T>

解释：

template — 声明创建模板

typename — 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T — 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

#include<iostream>
using namespace std;//函数模板
//两个整形交换
void swapInt(int& a, int& b)
{int temp = a;a = b;b = temp;
}//交换两个浮点型的函数
void swapDouble(double& a, double& b)
{double temp = a;a = b;b = temp;
}//函数模板
template<typename T>   //声明一个模板，告诉编译器后面代码中紧跟着的T不要报错 T不是一个通用数据类型
void mySwap(T& a, T& b)
{T temp = a;a = b;b = temp;
}void test01()
{int a = 10;int b = 20;//swapInt(a, b);//利用函数模板进行交换//两种方式使用函数模板//1.自动类型推导//mySwap(a, b);//显示指定类型mySwap<int>(a, b);cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;/*double c = 1.1;double d = 2.2;swapDouble(c, d);cout << "c = " << c << endl;cout << "d = " << d << endl;*/
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

函数模板利用关键字 template

使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型

模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

1.2.2 函数模板注意事项

注意事项：

自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用

模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用

#include<iostream>
using namespace std;//函数模板注意事项
template<class T>   //typename可以替换为class
void mySwap(T& a, T& b)
{T temp = a;a = b;b = temp;
}
//1.自动类型推导,必须推出一致的数据类型T才可以使用
void test01()
{int a = 10;int b = 20;char c = 'c';//mySwap(a, b);    正确//mySwap(a, c);    错误,推导不出一致的T类型cout << "a = " << a << endl;cout << "b = " << b << endl;}
//2.模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>
void func()
{cout << "func 调用" << endl;
}void test02()
{func<int>();
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：

使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型

1.2.3 函数模板案例

案例描述：

利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序

排序规则从大到小，排序算法为选择排序

分别利用char数组和int数组进行测试

#include<iostream>
using namespace std;//实现一个通用的对数组进行排序的函数
//规则 从大到小
//算法 选择
//测试 char 数组， int 数组//交换函数模板
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b)
{T temp = a;a = b;b = temp;
}//排序算法
template<class T>
void mySort(T arr[],int len)
{for (int i = 0; i < len; i++){int max = i;   //认定最大值得下标for (int j = i+1;j < len; j++){//认定的最大值比遍历出的数值要小，说明j下标的元素才是正真的最大值if (arr[max] < arr[j]){max = j;  //更新最大值坐标}}if (max != i){//交换max和i元素mySwap(arr[max], arr[i]);}}
}//提供打印数组的模板
template<class T>
void printArray(T arr[], int len)
{for (int i = 0; i < len; i++){cout << arr[i] << " ";}cout << endl;}void test01()
{//测试char数组char charArr[] = "badcf";int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);mySort(charArr, num);printArray(charArr, num);
}void test02()
{//测试int数组int intArr[] = { 7,5,6,9,1 };int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);mySort(intArr, num);printArray(intArr, num);
}
int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：模板可以提高代码复用，需要熟练掌握

1.2.4 普通函数与函数模板的区别

普通函数与函数模板区别：

普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）

函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换

如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

#include<iostream>
using namespace std;//普通函数与函数模板的区别
//1.普通函数调用时可以发生隐式类型转换
//2.函数模板 用自动类型推导，不可以发生隐式类型转换
//3.函数模板，用显示指定类型，可以发生隐式类型转换//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{return a + b;
}//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a,T b)
{return a + b;
}void test01()
{int a = 10;int b = 20;char c = 'c';  //a 97 c 99cout << myAdd01(a, c) << endl;//自动类型推导   不会发生隐式类型转换//cout << myAdd02(a, c) << endl;//显示指定类型   会发生隐式类型转换cout << myAdd02<int>(a, c) << endl;}
int main()
{test01(); system("pause");return 0;
}

总结：建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T

1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则

调用规则如下：

如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数

可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板

函数模板也可以发生重载

如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

#include<iostream>
using namespace std;//普通函数与函数模板的调用规则
//1.如果函数模板和普通函数都可调用，优先调用普通函数
//2.可以通过空模板的参数列表的方式强制调用函数模板
//3.函数模板可以发生函数重载
//4.如果函数模板可以产生更好的匹配，优先要用函数模板void myPrint(int a, int b)
{cout << "调用的普通函数" << endl;
}template<class T>
void myPrint(T a, T b)
{cout << "调用的模板" << endl;
}template<class T>
void myPrint(T a, T b, T c)
{cout << "调用重载的模板" << endl;
}void test01()
{int a = 10;int b = 20;//myPrint(a, b);//通过空模板的参数列表,强制调用函数模板//myPrint<>(a, b);//myPrint<>(a, b, 100);//如果函数模板产生更好的匹配，优先调用函数模板char c1 = 'a';char c2 = 'b';myPrint(c1, c2);
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性

1.2.6 模板的局限性

局限性：

模板的通用性并不是万能的

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//模板局限性
//模板不是万能的，有些特定数据类型，需要用具体化方式做特殊实现class Person
{
public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}//姓名string m_Name;//年龄int m_Age;
};//对比两个数据是否想的的函数
template<class T>
bool myComper(T& a, T& b)
{if (a == b){return true;}else{return false;}
}//利用具体化的Person的版本实现代码，具体化优先调用
template<>bool myComper(Person& p1, Person& p2)
{if (p1.m_Name == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age){return true;}else{return false;}
}void test01()
{int a = 10;int b = 20;bool ret = myComper(a, b);if (ret){cout << "a == b" << endl;}else{cout << "a != b" << endl;}
}void test02()
{Person p1("Tom", 10);Person p2("Tom", 11);bool ret = myComper(p1, p2);if (ret){cout << "p1 == p2" << endl;}else{cout << "p1 != p2" << endl;}
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化

学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

1.3 类模板

1.3.1 类模板语法

类模板作用：

建立一个通用类，类中的成员 数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//类模板
template<class NameType,class AgeType>
class Person
{
public:Person(NameType name, AgeType age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}void showPerson(){cout << "name = " << this->m_Name << "age = " << this->m_Age << endl;}NameType m_Name;AgeType m_Age;
};void test01()
{Person<string, int>p1("孙悟空", 999);p1.showPerson();
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：类模板和函数模板语法相似，在声明模板template后面加类，此类称为类模板

1.3.2 类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点：

类模板没有自动类型推导的使用方式

类模板在模板参数列表中可以有默认参数

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//类模板与函数模板的区别
template<class NameType,class AgeType = int>
class Person
{public:Person(NameType name, AgeType age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}void showPerson(){cout << "name:" << this->m_Name << "age:" << this->m_Age << endl;}NameType m_Name;AgeType m_Age;
};
//1.类模板没有自动类型推导的使用方式
void test01()
{//Person p("孙悟空", 1000);  //错误的，无法用自动类型推导Person<string, int>p("孙悟空", 1000);p.showPerson();
}
//2.类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()
{Person<string>p("猪八戒", 999);p.showPerson();
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：

类模板使用只能用显示指定类型方式

类模板中的模板参数列表可以有默认参数

1.3.3 类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：

普通类中的成员函数一开始就可以创建

类模板中的成员函数在调用时才创建

#include<iostream>
using namespace std;//类模板中成员函数创建时机
//类模板中成员函数在调用时才去创建class Person1
{
public:void showPerson1(){cout << "Person1 show" << endl;}
};class Person2
{
public:void showPerson2(){cout << "Person2 show" << endl;}
};template<class T>
class MyClass
{
public:T obj;//类模板中成员函数void func1(){obj.showPerson1();}void func2(){obj.showPerson2();}
};void test01()
{MyClass<Person1>m;m.func1();//m.func2();
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建

1.3.4 类模板对象做函数参数

学习目标：

类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式：

指定传入的类型 — 直接显示对象的数据类型

参数模板化 — 将对象中的参数变为模板进行传递

整个类模板化 — 将这个对象类型 模板化进行传递

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//类模板的对象做函数参数
template<class T1, class T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}void showPerson(){cout << "姓名:" << this->m_Name << "年龄:" << this->m_Age << endl;}T1 m_Name;T2 m_Age;};
//1.指定传入类型void printPerson1(Person<string,int>&p)
{p.showPerson();
}void test01()
{Person<string, int>p("孙悟空", 100);printPerson1(p);
}
//2.参数模板化
template<class T1,class T2>
void printPerson2(Person<T1,T2>&p)
{p.showPerson();cout << "T1的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;cout << "T2的类型为：" << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{Person<string, int>p("猪八戒", 90);printPerson2(p);
}
//3.整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T &p)
{p.showPerson();cout << "T的数据类型为：" << typeid(T).name() << endl;}void test03()
{Person<string, int>p("唐僧", 30);printPerson3(p);
}int main()
{//test01();//test02();test03();system("pause");return 0;
}

总结：

通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参

使用比较广泛是第一种：指定传入的类型

1.3.5 类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：

当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型

如果不指定，编译器无法给子类分配内存

如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板

#include<iostream>
using namespace std;//类模板与继承
template<class T>
class Base
{T m;
};//class Son :public Base  //错误必须知道父类中的T的数据类型，才能继承子类
//{
//
//};class Son :public Base<int>
{};void test01()
{Son s1;
}//如果想灵活指定父类中T类型，子类也需要变类模板
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
public:Son2(){cout << "T1的类型为：" << typeid(T1).name() << endl;cout << "T2的类型为：" << typeid(T2).name() << endl;}T1 obj;
};void test02()
{Son2<int, char>s2;
}
int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型

1.3.6 类模板成员函数类外实现

学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//类模板成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age);/*{this->m_Name = name;this->m_Age = age;}*/void showPerson();/*{cout << "姓名：" << this->m_Name << "年龄：" << this->m_Age << endl;}*/T1 m_Name;T2 m_Age;
};//构造函数的类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{this->m_Name = name;this->m_Age = age;
}//成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{cout << "姓名：" << this->m_Name << "年龄：" << this->m_Age << endl;
}void test01()
{Person<string, int>p("Tom", 20);p.showPerson();
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

1.3.7 类模板分文件编写

学习目标：

掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式

问题：

类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决：

解决方式1：直接包含.cpp源文件

解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

源cpp

#include<iostream>
using namespace std;
//#include<string>
//第一种解决方式，直接包含 源文件
//#include"person.cpp"//第二种解决方式,将.h个.cpp中的内容写到一起，将后缀名改为.hpp文件
#include"person.hpp"//类模板分文件编写问题以及解决
//template<class T1,class T2>
//class Person
//{
//public:
//    Person(T1 name, T2 age);
//
//    void showPerson();
//
//    T1 m_Name;
//    T2 m_Age;
//
//};//template<class T1,class T2>
//Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
//{
//    this->m_Name = name;
//    this->m_Age = age;
//}
//
//template<class T1, class T2>
//void Person<T1, T2>::showPerson()
//{
//    cout << "姓名：" << this->m_Name << "年龄：" << this->m_Age << endl;
//
//}void test01()
{Person<string, int>p("Jerry", 18);p.showPerson();
}
int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

person.hpp

#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
template<class T1, class T2>
class Person
{
public:Person(T1 name, T2 age);void showPerson();T1 m_Name;T2 m_Age;};//#include"person.h"template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age)
{this->m_Name = name;this->m_Age = age;
}template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson()
{cout << "姓名：" << this->m_Name << "年龄：" << this->m_Age << endl;
}

总结：主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp

1.3.8 类模板与友元

学习目标：

掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可

全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>//通过全局函数打印Person信息
template<class T1,class T2>
class Person;
//类外实现
template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>p)
{cout << "类外实现--姓名：" << p.m_Name << "年龄：" << p.m_Age << endl;
}template<class T1,class T2>
class Person
{//全局函数 类内实现friend void printPerson(Person<T1,T2>p){cout << "姓名：" << p.m_Name << "年龄：" << p.m_Age << endl;}//全局函数 类外实现//加空模板参数列表//如果全局函数 是类外实现，需要让编译器提前知道这个函数的存在friend void printPerson2<>(Person<T1, T2>p);public:Person(T1 name, T2 age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}private:T1 m_Name;T2 m_Age;
};//1.全局函数在类内实现
void test01()
{Person<string, int>p("Tom", 20);printPerson(p);
}//2.全局函数在类外实现
void test02()
{Person<string, int>p("Jerry", 20);printPerson2(p);
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别

1.3.9 类模板案例

案例描述: 实现一个通用的数组类，要求如下：

可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储

将数组中的数据存储到堆区

构造函数中可以传入数组的容量

提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题

提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除

可以通过下标的方式访问数组中的元素

可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

源.cpp

#include<iostream>
using namespace std;
#include"MyArray.hpp"
#include<string>
void printIntArray(MyArray<int>& arr)
{for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++){cout << arr[i] << endl;}
}void test01()
{MyArray<int> arr1(5);for (int i = 0; i < 5; i++){//利用尾插法向数组中插入数据arr1.Push_Back(i);}cout << "arr1的打印输出为：" << endl;printIntArray(arr1);cout << "arr1的容量为：" << arr1.getCapacity() << endl;cout << "arr1的大小为：" << arr1.getSize() << endl;MyArray<int> arr2(arr1);cout << "arr2的打印输出为：" << endl;printIntArray(arr2);//尾删arr2.pop_Back();cout << "arr2尾删后" << endl;cout << "arr2的容量为：" << arr2.getCapacity() << endl;cout << "arr2的大小为：" << arr2.getSize() << endl;//MyArray<int>arr3(100);//arr3 = arr1;
}//测试自定义数据类型
class Person
{
public:Person(){}Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}string m_Name;int m_Age;};void printPersonArray(MyArray<Person>& arr)
{for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++){cout << "姓名：" << arr[i].m_Name << "年龄：" << arr[i].m_Age << endl;}
}void test02()
{MyArray<Person>arr(10);Person p1("孙悟空", 999);Person p2("韩信", 30);Person p3("妲己", 20);Person p4("赵云", 25);Person p5("安琪拉", 27);//将数据插入到数组中arr.Push_Back(p1);arr.Push_Back(p2);arr.Push_Back(p3);arr.Push_Back(p4);arr.Push_Back(p5);//打印数组 printPersonArray(arr);//输出容量cout << "arr容量为：" << arr.getCapacity() << endl;//输出大小cout << "arr大小为：" << arr.getSize() << endl;}int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

MyArray.hpp

//自己通用的数组类
#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;template<class T>
class MyArray
{
public://有参构造 参数 容量MyArray(int capacity){//cout << "MyArray有参构造调用" << endl;this->m_Capacity = capacity;this->m_Size = 0;this->pAddress = new T[this->m_Capacity];}//拷贝构造MyArray(const MyArray& arr){//cout << "MyArray拷贝造调用" << endl;this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.m_Size;//this->pAddress = arr.pAddress;//深拷贝this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];//将arr中的数据都拷贝过来for (int i = 0; i < this->m_Size; i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}}//operator= 防止浅拷贝问题  a = b = cMyArray& operator=(const MyArray& arr){//cout << "MyArray的operator = 构造调用" << endl;//先判断原来堆区是否有数据，如果有先释放if (this->pAddress != NULL){delete[] this->pAddress;this->pAddress = NULL;this->m_Capacity = 0;this->m_Size = 0;}//深拷贝this->m_Capacity = arr.m_Capacity;this->m_Size = arr.m_Size;this->pAddress = new T[arr.m_Capacity];for (int i = 0; i < this->m_Size; i++){this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];}return *this;}//尾插法void Push_Back(const T& val){//判断容量是否等于大小if (this->m_Capacity == this->m_Size){return;}this->pAddress[this->m_Size] = val;this->m_Size++;  //更新数组大小}//尾删法void pop_Back(){//让用户访问不到最后一个元素,即为尾删，逻辑删除if (this->m_Size == 0){return;}this->m_Size--;}//用户通过下标方式访问数组中的元素T& operator[](int index){return this->pAddress[index];}//返回数组的容量int getCapacity(){return this->m_Capacity;}//返回数组的大小int getSize(){return this->m_Size;}//析构函数~MyArray(){if (this->pAddress != NULL){//cout << "MyArray析构调用" << endl;delete[]this->pAddress;this->pAddress = NULL;}}private:T* pAddress;     //指针指向堆区开辟的真实数组int m_Capacity;   //数组容量int m_Size;       //数组大小
};

二. STL初识

2.1 STL的诞生

长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西

C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升

大多情况下，数据结构和算法都未能有一套标准,导致被迫从事大量重复工作

为了建立数据结构和算法的一套标准,诞生了STL

2.2 STL基本概念

STL(Standard Template Library,标准模板库)

STL 从广义上分为: 容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)

容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接。

STL 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数

2.3 STL六大组件

STL大体分为六大组件，分别是:容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器

容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据。

算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等

迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂。

仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。

适配器：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西。

空间配置器：负责空间的配置与管理。

2.4 STL中容器、算法、迭代器

**容器：**置物之所也

STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来

常用的数据结构：数组, 链表,树, 栈, 队列, 集合, 映射表 等

这些容器分为序列式容器和关联式容器两种:

​ 序列式容器:强调值的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置。

关联式容器:二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系

**算法：**问题之解法也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms)

算法分为:质变算法和非质变算法。

质变算法：是指运算过程中会更改区间内的元素的内容。例如拷贝，替换，删除等等

非质变算法：是指运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等

**迭代器：**容器和算法之间粘合剂

提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方式。

每个容器都有自己专属的迭代器

迭代器使用非常类似于指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针

迭代器种类：

种类功能支持运算

输入迭代器对数据的只读访问只读，支持++、==、！=

输出迭代器对数据的只写访问只写，支持++

前向迭代器读写操作，并能向前推进迭代器读写，支持++、==、！=

双向迭代器读写操作，并能向前和向后操作读写，支持++、–，

随机访问迭代器读写操作，可以以跳跃的方式访问任意数据，功能最强的迭代器读写，支持++、–、[n]、-n、<、<=、>、>=

常用的容器中迭代器种类为双向迭代器，和随机访问迭代器

2.5 容器算法迭代器初识

了解STL中容器、算法、迭代器概念之后，我们利用代码感受STL的魅力

STL中最常用的容器为Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器

2.5.1 vector存放内置数据类型

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector<int>::iterator

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>   //标准算法头文件
//vector容器存放内置数据类型void myPrint(int val)
{cout << val << endl;
}void test01()
{//创建了一个vector容器，数组vector<int>v;//向容器中插入数据v.push_back(10);v.push_back(20);v.push_back(30);v.push_back(40);//通过迭代器访问容器中的数据//vector<int>::iterator itBegin = v.begin();   //起始迭代器，指向容器中第一个元素//vector<int>::iterator itEnd = v.end();   //结束迭代器，指向容器中最后一个元素的下一个位置//第一种遍历方式/*while (itBegin != itEnd){cout << *itBegin << endl;itBegin++;}*///第二种遍历方式/*for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << endl;}*///第三种遍历方式 利用STL提供的遍历算法for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}
int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

2.5.2 Vector存放自定义数据类型

学习目标：vector中存放自定义数据类型，并打印输出

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<string>
//vector容器中存放自定义数据类型
class Person
{
public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}string m_Name;int m_Age;};void test01()
{vector<Person>v;Person p1("aaa", 10);Person p2("bbb", 20);Person p3("ccc", 30);Person p4("ddd", 40);Person p5("eee", 50);//向容器中添加数据v.push_back(p1);v.push_back(p2);v.push_back(p3);v.push_back(p4);v.push_back(p5);//遍历容器中的数据for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){//cout << "姓名：" << (*it).m_Name << "年龄：" << (*it).m_Age << endl;cout << "姓名：" << it->m_Name << "年龄：" << it->m_Age << endl;}}//存放自定义数据类型的指针
void test02()
{vector<Person*>v;Person p1("aaa", 10);Person p2("bbb", 20);Person p3("ccc", 30);Person p4("ddd", 40);Person p5("eee", 50);//向容器中添加数据v.push_back(&p1);v.push_back(&p2);v.push_back(&p3);v.push_back(&p4);v.push_back(&p5);//遍历容器for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){//cout << "姓名：" << (**it).m_Name << "年龄：" << (**it).m_Age << endl;cout << "姓名：" << (*it)->m_Name << "年龄：" << (*it)->m_Age << endl;}
}
int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

2.5.3 Vector容器嵌套容器

学习目标：容器中嵌套容器，我们将所有数据进行遍历输出

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<string>
//容器嵌套容器void test01()
{vector<vector<int>>v;//先创建小容器vector<int>v1;vector<int>v2;vector<int>v3;vector<int>v4;//向小容器中添加数据for (int i = 0; i < 4; i++){v1.push_back(i + 1);v2.push_back(i + 2);v3.push_back(i + 3);v4.push_back(i + 4);}//将小容器插入到大的容器中v.push_back(v1);v.push_back(v2);v.push_back(v3);v.push_back(v4);//通过大容器把所有的的数据遍历一遍for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){//(*it) ------ 容器 vector<int>for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++){cout << *vit << " ";}cout << endl;}
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

三. STL- 常用容器

3.1 string容器

3.1.1 string基本概念

本质：

string是C++风格的字符串，而string本质上是一个类

string和char * 区别：

char * 是一个指针

string是一个类，类内部封装了char*，管理这个字符串，是一个char*型的容器。

特点：

string 类内部封装了很多成员方法

例如：查找find，拷贝copy，删除delete 替换replace，插入insert

string管理char*所分配的内存，不用担心复制越界和取值越界等，由类内部进行负责

3.1.2 string构造函数

构造函数原型：

string(); //创建一个空的字符串 例如: string str;

string(const char* s); //使用字符串s初始化

string(const string& str); //使用一个string对象初始化另一个string对象

string(int n, char c); //使用n个字符c初始化

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//string的构造函数//构造函数原型：
//string(); //创建一个空的字符串 例如: string str;
//string(const char* s); //使用字符串s初始化
//string(const string& str); //使用一个string对象初始化另一个string对象
//string(int n, char c); //使用n个字符c初始化void test01()
{string s1;   //默认构造const char* str = "hello world";      //string s1("hello world");string s2(str);cout << "s2 = " << s2 << endl;string s3(s2);cout << "s3 = " << s3 << endl;string s4(10, 'a');cout << "s4 = " << s4 << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：string的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

3.1.3 string赋值操作

功能描述：

给string字符串进行赋值

赋值的函数原型：

string& operator=(const char* s); //char*类型字符串 赋值给当前的字符串

string& operator=(const string &s); //把字符串s赋给当前的字符串

string& operator=(char c); //字符赋值给当前的字符串

string& assign(const char *s); //把字符串s赋给当前的字符串

string& assign(const char *s, int n); //把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串

string& assign(const string &s); //把字符串s赋给当前字符串

string& assign(int n, char c); //用n个字符c赋给当前字符串

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>//string赋值操作
//string& operator=(const char* s); //char*类型字符串 赋值给当前的字符串
//string& operator=(const string& s); //把字符串s赋给当前的字符串
//string& operator=(char c); //字符赋值给当前的字符串
//string& assign(const char* s); //把字符串s赋给当前的字符串
//string& assign(const char* s, int n); //把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串
//string& assign(const string& s); //把字符串s赋给当前字符串
//string& assign(int n, char c); //用n个字符c赋给当前字符串void test01()
{string str1;str1 = "hello world";cout << "str1 = " << str1 << endl;string str2;str2 = str1;cout << "str2 = " << str2 << endl;string str3;str3 = 'a';cout << "str3 = " << str3 << endl;string str4;str4.assign("hello C++");cout << "str4 = " << str4 << endl;string str5;str5.assign("hello C++", 5);cout << "str5 = " << str5 << endl;string str6;str6.assign(str5);cout << "str6 = " << str6 << endl;string str7;str7.assign(10, 'w');cout << "str7 = " << str7 << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

​ string的赋值方式很多，operator= 这种方式是比较实用的

3.1.4 string字符串拼接

功能描述：

实现在字符串末尾拼接字符串

函数原型：

string& operator+=(const char* str); //重载+=操作符

string& operator+=(const char c); //重载+=操作符

string& operator+=(const string& str); //重载+=操作符

string& append(const char *s); //把字符串s连接到当前字符串结尾

string& append(const char *s, int n); //把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾

string& append(const string &s); //同operator+=(const string& str)

string& append(const string &s, int pos, int n);//字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//字符串拼接的操作
//string & operator+=(const char* str); //重载+=操作符
//string& operator+=(const char c); //重载+=操作符
//string& operator+=(const string& str); //重载+=操作符
//string& append(const char* s); //把字符串s连接到当前字符串结尾
//string& append(const char* s, int n); //把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾
//string& append(const string& s); //同operator+=(const string& str)
//string& append(const string& s, int pos, int n);//字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾void test01()
{string str1 = "我";str1 += "爱玩游戏";cout << "str1 = " << str1 << endl;str1 += ':';cout << "str1 = " << str1 << endl;string str2 = "LOL DNF";str1 += str2;cout << "str1 = " << str1 << endl;string str3 = "I ";str3.append("love ");cout << "str3 = " << str3 << endl;str3.append("game abcde", 4);cout << "str3 = " << str3 << endl;/*str3.append(str2);cout << "str3 = " << str3 << endl*/;str3.append(str2, 4, 3);  //只截取DNF，参数2 从哪个位置开始截取，参数3，截取个数cout << "str3 = " << str3 << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：字符串拼接的重载版本很多，初学阶段记住几种即可

3.1.5 string查找和替换

功能描述：

查找：查找指定字符串是否存在

替换：在指定的位置替换字符串

函数原型：

int find(const string& str, int pos = 0) const; //查找str第一次出现位置,从pos开始查找

int find(const char* s, int pos = 0) const; //查找s第一次出现位置,从pos开始查找

int find(const char* s, int pos, int n) const; //从pos位置查找s的前n个字符第一次位置

int find(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c第一次出现位置

int rfind(const string& str, int pos = npos) const; //查找str最后一次位置,从pos开始查找

int rfind(const char* s, int pos = npos) const; //查找s最后一次出现位置,从pos开始查找

int rfind(const char* s, int pos, int n) const; //从pos查找s的前n个字符最后一次位置

int rfind(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c最后一次出现位置

string& replace(int pos, int n, const string& str); //替换从pos开始n个字符为字符串str

string& replace(int pos, int n,const char* s); //替换从pos开始的n个字符为字符串s

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//字符串查找和替换//1.查找
void test01()
{string str1 = "abcdefgde";int pos = str1.find("de");if (pos == -1){cout << "未找到字符串" << endl;}else{cout << "找到字符串,pos = " << pos << endl;       // pos = 3}//rfind  和find的区别//rfind从右往左查找 find从左往右查找pos = str1.rfind("de");cout << "pos = " << pos << endl;         //  pos = 7
}
//替换
void test02()
{string str1 = "abcdefg";//从1号位置起3个字符 替换为"1111"str1.replace(1, 3, "1111");cout << "str1 = " << str1 << endl;
}int main()
{//test01();test02();                //a1111efgsystem("pause");return 0;
}

总结：

find查找是从左往后，rfind从右往左

find找到字符串后返回查找的第一个字符位置，找不到返回-1

replace在替换时，要指定从哪个位置起，多少个字符，替换成什么样的字符串

3.1.6 string字符串比较

功能描述：

字符串之间的比较

比较方式：

字符串比较是按字符的ASCII码进行对比

= 返回 0

> 返回 1

< 返回 -1

函数原型：

int compare(const string &s) const; //与字符串s比较

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>//字符串比较操作
void test01()
{string str1 = "hello";string str2 = "xello";if (str1.compare(str2) == 0){cout << "str1等于str2" << endl;}else if (str1.compare(str2) > 0){cout << "str1大于str2" << endl;}else{cout << "str1小于str2" << endl;}}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：字符串对比主要是用于比较两个字符串是否相等，判断谁大谁小的意义并不是很大

3.1.7 string字符存取

string中单个字符存取方式有两种

char& operator[](int n); //通过[]方式取字符

char& at(int n); //通过at方法获取字符

int compare(const char *s) const; //与字符串s比较

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>//string 字符存取
void test01()
{string str = "hello";//cout << "str = " << str << endl;//1.通过[]访问单个字符for(int i = 0; i < str.size(); i++){cout << str[i] << " ";}cout << endl;//2.通过at方式访问单个字符for (int i = 0; i < str.size(); i++){cout << str.at(i) << " ";}cout << endl;//修改单个字符str[0] = 'x';cout << "str = " << str << endl;str.at(1) = 'x';cout << "str = " << str << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：string字符串中单个字符存取有两种方式，利用 [ ] 或 at

3.1.8 string插入和删除

功能描述：

对string字符串进行插入和删除字符操作

函数原型：

string& insert(int pos, const char* s); //插入字符串

string& insert(int pos, const string& str); //插入字符串

string& insert(int pos, int n, char c); //在指定位置插入n个字符c

string& erase(int pos, int n = npos); //删除从Pos开始的n个字符

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>//字符串的插入和删除
void test01()
{string str = "hello";//插入str.insert(1, "111");cout << "str = " << str << endl;          //h111ello//删除str.erase(1, 3);cout << "str = " << str << endl;          //hello
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

**总结：**插入和删除的起始下标都是从0开始

3.1.9 string子串

功能描述：

从字符串中获取想要的子串

函数原型：

string substr(int pos = 0, int n = npos) const; //返回由pos开始的n个字符组成的字符串

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
//string求子串void test01()
{string str = "abcdef";string subStr = str.substr(1, 3);cout << "subStr = " << subStr << endl;        //bcd
}//实用操作
void test02()
{string email = "zhangsan@sina.com";//从邮件中获取用户名信息int pos = email.find("@");cout << pos << endl;string usrName = email.substr(0, pos);cout << "usrName = " << usrName << endl;    //zhangsan
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

**总结：**灵活的运用求子串功能，可以在实际开发中获取有效的信息

3.2 vector容器

3.2.1 vector基本概念

功能：

vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组

vector与普通数组区别：

不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展：

并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间

vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

3.2.2 vector构造函数

功能描述：

创建vector容器

函数原型：

vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数

vector(v.begin(), v.end()); //将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。

vector(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。

vector(const vector &vec); //拷贝构造函数。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>void printVector(vector<int>&v)
{for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}//vector容器的构造
void test01()
{vector<int>v1;  //默认构造  无参构造for (int i = 0; i < 10; i++){v1.push_back(i);}printVector(v1);//通过区间的方式进行构造vector<int>v2(v1.begin(), v1.end());printVector(v2);//n个elem方式构造vector<int>v3(10, 100);printVector(v3);//拷贝构造vector<int>v4(v3);printVector(v4);
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

**总结：**vector的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

3.2.3 vector赋值操作

功能描述：

给vector容器进行赋值

函数原型：

vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符

assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>void printVector(vector<int>& v)
{for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}//vector的赋值
void test01()
{vector<int>v1;for (int i = 0; i < 10; i++){v1.push_back(i);}printVector(v1);//赋值     operator=vector<int>v2;v2 = v1;printVector(v2);//assignvector<int>v3;v3.assign(v1.begin(), v1.end());printVector(v3);//n个elem 方式赋值vector<int>v4;v4.assign(10, 100);printVector(v4);
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结： vector赋值方式比较简单，使用operator=，或者assign都可以

3.2.4 vector容量和大小

功能描述：

对vector容器的容量和大小操作

函数原型：

empty(); //判断容器是否为空

capacity(); //容器的容量

size(); //返回容器中元素的个数

resize(int num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>void printVector(vector<int>& v)
{for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}
//vector容器的容量和大小操作
void test01()
{vector<int>v1;for (int i = 0; i < 10; i++){v1.push_back(i);}printVector(v1);if (v1.empty())   //为真 代表容器为空{cout << "v1为空" << endl;}else{cout << "v1不为空" << endl;cout << "v1的容量为：" << v1.capacity() << endl;cout << "v1的大小为：" << v1.size() << endl;}//重新制定大小v1.resize(15,100);    //利用重载的版本，可以指定默认填充值，参数2printVector(v1);  //如果重新指定的过长,默认用0填充新的位置v1.resize(5);printVector(v1);     //如果重新指定的比原来短了，超出部分会删掉
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

判断是否为空 — empty

返回元素个数 — size

返回容器容量 — capacity

重新指定大小 — resize

3.2.5 vector插入和删除

功能描述：

对vector容器进行插入、删除操作

函数原型：

push_back(ele); //尾部插入元素ele

pop_back(); //删除最后一个元素

insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele

insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele

erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素

erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素

clear(); //删除容器中所有元素

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>void printVector(vector<int>& v)
{for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}//插入和删除
//函数原型：
//push_back(ele);                    //尾部插入元素ele
//pop_back(); //删除最后一个元素
//insert(const_iterator pos, ele);   //迭代器指向位置pos插入元素ele
//insert(const_iterator pos, int count, ele);       //迭代器指向位置pos插入count个元素ele
//erase(const_iterator pos);           //删除迭代器指向的元素
//erase(const_iterator start, const_iterator end);     //删除迭代器从start到end之间的元素
//clear();                         //删除容器中所有元素void test01()
{vector<int>v1;//尾插v1.push_back(10);v1.push_back(20);v1.push_back(30);v1.push_back(40);v1.push_back(50);//遍历printVector(v1);//尾删v1.pop_back();printVector(v1);//插入  第一个参数是迭代器v1.insert(v1.begin(), 100);printVector(v1);v1.insert(v1.begin(), 2, 1000);printVector(v1);//删除  参数也是迭代器v1.erase(v1.begin());printVector(v1);//清空v1.clear();//v1.erase(v1.begin(), v1.end());printVector(v1);
}
int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

尾插 — push_back

尾删 — pop_back

插入 — insert (位置迭代器)

删除 — erase （位置迭代器）

清空 — clear

3.2.6 vector数据存取

功能描述：

对vector中的数据的存取操作

函数原型：

at(int idx); //返回索引idx所指的数据

operator[]; //返回索引idx所指的数据

front(); //返回容器中第一个数据元素

back(); //返回容器中最后一个数据元素

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
//vector容器 数据存取void test01()
{vector<int>v1;for (int i = 0; i < 10; i++){v1.push_back(i);}//利用[]的方式访问数组中的元素for (int i = 0; i < v1.size(); i++){cout << v1[i] << " ";}cout << endl;//利用at方式访问元素for (int i = 0; i < v1.size(); i++){cout << v1.at(i) << " ";}cout << endl;//获取第一个元素cout << "第一个元素为：" << v1.front() << endl;//获取最后一个元素cout << "最后一个元素为：" << v1.back() << endl;}
int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

除了用迭代器获取vector容器中元素，[ ]和at也可以

front返回容器第一个元素

back返回容器最后一个元素

3.2.7 vector互换容器

功能描述：

实现两个容器内元素进行互换

函数原型：

swap(vec); // 将vec与本身的元素互换

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
//vector容器互换
void printVector(vector<int>& v)
{for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}
//1.基本使用
void test01()
{vector<int>v1;for (int i = 0; i < 10; i++){v1.push_back(i);}cout << "交换前：" << endl;printVector(v1);vector<int>v2;for (int i = 10; i > 0; i--){v2.push_back(i);}printVector(v2);cout << "交换后：" << endl;v1.swap(v2);printVector(v1);printVector(v2);
}
//2.实际用途
//巧用swap可以收缩内存空间
void test02()
{vector<int>v;for (int i = 0; i < 100000; i++){v.push_back(i);}cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;v.resize(3);   //重新指定大小cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;//巧用swap收缩内存vector<int>(v).swap(v);cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;}int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存效果

3.2.8 vector预留空间

功能描述：

减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

函数原型：

reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
//vector容器 预留空间
void test01()
{vector<int>v;//利用reserve预留空间v.reserve(100000);int num = 0;   //统计开辟次数int* p = NULL;for (int i = 0; i < 100000; i++){v.push_back(i);if (p != &v[0]){p = &v[0];num++;}}cout << "num = " << num << endl;
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间

3.3 deque容器

3.3.1 deque容器基本概念

功能：

双端数组，可以对头端进行插入删除操作

deque与vector区别：

vector对于头部的插入删除效率低，数据量越大，效率越低

deque相对而言，对头部的插入删除速度回比vector快

vector访问元素时的速度会比deque快,这和两者内部实现有关

deque内部工作原理:

deque内部有个中控器，维护每段缓冲区中的内容，缓冲区中存放真实数据

中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用deque时像一片连续的内存空间

deque容器的迭代器也是支持随机访问的

3.3.2 deque构造函数

功能描述：

deque容器构造

函数原型：

deque<T> deqT; //默认构造形式

deque(beg, end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。

deque(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。

deque(const deque &deq); //拷贝构造函数

#include<iostream>
using namespace std;
#include<deque>void printDeque(const deque<int>& d)
{for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++){//*it = 100;   容器中的数据不可以修改cout << *it << " ";}cout << endl;
}//deque 构造函数
void test01()
{deque<int>d1;for (int i = 0; i < 10; i++){d1.push_back(i);}printDeque(d1);deque<int>d2(d1.begin(), d1.end());printDeque(d2);deque<int>d3(10, 100);printDeque(d3);deque<int>d4(d3);printDeque(d4);
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

3.3.3 deque赋值操作

功能描述：

给deque容器进行赋值

函数原型：

deque& operator=(const deque &deq); //重载等号操作符

assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<deque>void printDeque(const deque<int>& d)
{for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++){//*it = 100;   容器中的数据不可以修改cout << *it << " ";}cout << endl;
}//deque容器的赋值操作
void test01()
{deque<int>d1;for (int i = 0; i < 10; i++){d1.push_back(i);}printDeque(d1);// operator= 赋值deque<int>d2;d2 = d1;printDeque(d2);//assign赋值deque<int>d3;d3.assign(d1.begin(),d1.end());printDeque(d3);deque<int>d4;d4.assign(10, 100);printDeque(d4);
}
int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：deque赋值操作也与vector相同，需熟练掌握

3.3.4 deque大小操作

功能描述：

对deque容器的大小进行操作

函数原型：

deque.empty(); //判断容器是否为空

deque.size(); //返回容器中元素的个数

deque.resize(num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以默认值填充新位置。

​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

deque.resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以elem值填充新位置。

​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<deque>void printDeque(const deque<int>& d)
{for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++){//*it = 100;   容器中的数据不可以修改cout << *it << " ";}cout << endl;
}//deque容器大小操作
void test01()
{deque<int>d1;for (int i = 0; i < 10; i++){d1.push_back(i);}printDeque(d1);if (d1.empty()){cout << "d1为空" << endl;}else{cout << "d1不为空" << endl;cout << "d1的大小为：" << d1.size() << endl;//deque容器没有容量的概念}//重新指定大小//d1.resize(15);d1.resize(15,1);printDeque(d1);d1.resize(5);printDeque(d1);}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

deque没有容量的概念

判断是否为空 — empty

返回元素个数 — size

重新指定个数 — resize

3.3.5 deque 插入和删除

功能描述：

向deque容器中插入和删除数据

函数原型：

两端插入操作：

push_back(elem); //在容器尾部添加一个数据

push_front(elem); //在容器头部插入一个数据

pop_back(); //删除容器最后一个数据

pop_front(); //删除容器第一个数据

指定位置操作：

insert(pos,elem); //在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置。

insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据，无返回值。

insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。

clear(); //清空容器的所有数据

erase(beg,end); //删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。

erase(pos); //删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<deque>void printDeque(const deque<int>& d)
{for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++){//*it = 100;   容器中的数据不可以修改cout << *it << " ";}cout << endl;
}//deque容器插入和删除//两端操作
void test01()
{deque<int>d1;//尾插d1.push_back(10);d1.push_back(20);//头插d1.push_front(100);d1.push_front(200);printDeque(d1);//尾删d1.pop_back();printDeque(d1);//头删d1.pop_front();printDeque(d1);}void test02()
{deque<int>d1;d1.push_back(10);d1.push_back(20);d1.push_front(100);d1.push_front(200);printDeque(d1);//insert插入d1.insert(d1.begin(), 1000);printDeque(d1);d1.insert(d1.begin(),2, 10000);printDeque(d1);//按照区间进行插入deque<int>d2;d2.push_back(1);d2.push_back(2);d2.push_back(3);d1.insert(d1.begin(), d2.begin(), d2.end());printDeque(d1);}void test03()
{deque<int>d1;d1.push_back(10);d1.push_back(20);d1.push_front(100);d1.push_front(200);//删除deque<int>::iterator it = d1.begin();it++;d1.erase(it);printDeque(d1);//按照区间的方式删除//d1.erase(d1.begin(), d1.end());//清空d1.clear();printDeque(d1);}int main()
{//test01();//test02();test03();system("pause");return 0;
}

总结：

插入和删除提供的位置是迭代器！

尾插 — push_back

尾删 — pop_back

头插 — push_front

头删 — pop_front

3.3.6 deque 数据存取

功能描述：

对deque 中的数据的存取操作

函数原型：

at(int idx); //返回索引idx所指的数据

operator[]; //返回索引idx所指的数据

front(); //返回容器中第一个数据元素

back(); //返回容器中最后一个数据元素

#include<iostream>
using namespace std;
#include<deque>//deque容器数据存取void test01()
{deque<int>d;d.push_back(10);d.push_back(20);d.push_back(30);d.push_front(100);d.push_front(200);d.push_front(300);//1.通过[]方式访问元素for (int i = 0; i < d.size(); i++){cout << d[i] << " ";}cout << endl;//通过at凡是访问元素for (int i = 0; i < d.size(); i++){cout << d.at(i) << " ";}cout << endl;cout << "第一个元素为：" << d.front() << endl;cout << "最后一个元素为：" << d.back() << endl;}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

除了用迭代器获取deque容器中元素，[ ]和at也可以

front返回容器第一个元素

back返回容器最后一个元素

3.3.7 deque 排序

功能描述：

利用算法实现对deque容器进行排序

算法

sort(iterator beg, iterator end) //对beg和end区间内元素进行排序

#include<iostream>
using namespace std;
#include<deque>
#include<algorithm>void printDeque(const deque<int>& d)
{for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}//deque容器排序void test01()
{deque<int>d;d.push_back(10);d.push_back(20);d.push_back(30);d.push_front(100);d.push_front(200);d.push_front(300);//300 200 100 10 20 30printDeque(d);//排序   默认排序规则是从小到大 升序//对于支持随机访问的迭代器的容器，都可以利用sort算法直接对其进行排序//vector也可以利用sort进行排序sort(d.begin(), d.end());cout << "排序后：" << endl;printDeque(d);}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：sort算法非常实用，使用时包含头文件 algorithm即可

3.4 案例-评委打分

3.4.1 案例描述

有5名选手：选手ABCDE，10个评委分别对每一名选手打分，去除最高分，去除评委中最低分，取平均分。

3.4.2 实现步骤

创建五名选手，放到vector中

遍历vector容器，取出来每一个选手，执行for循环，可以把10个评分打分存到deque容器中

sort算法对deque容器中分数排序，去除最高和最低分

deque容器遍历一遍，累加总分

获取平均分

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<vector>
#include<deque>
#include<algorithm>
#include<ctime>
//有5名选手：选手ABCDE，10个评委分别对每一名选手打分，
//去除最高分，去除评委中最低分，取平均分。//选手类
class Person
{
public:Person(string name, int score){this->m_Name = name;this->m_Score = score;}string m_Name;int m_Score;
};void createPerson(vector<Person>& v)
{string nameSeed = "ABCDE";for (int i = 0; i < 5; i++){string name = "选手";name += nameSeed[i];int score = 0;Person p(name, score);//将创建的Person对象 放入到容器中v.push_back(p);}
}void setScore(vector<Person>& v)
{for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){//将评委的分数放到deque容器中deque<int>d;for (int i = 0; i < 10; i++){int score = rand() % 41 + 60;             // 60~100d.push_back(score);}//cout << "选手：" << it->m_Name << "打分：" << endl;//for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)//{//    cout << *dit << " ";   //累加每个评委的分数//}//cout << endl;//先排序sort(d.begin(), d.end());//去除最高分和最低分d.pop_front();d.pop_back();//取平均分int sum = 0;for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++){sum += *dit;   //累加每个评委的分数}int avg = sum / d.size();//将平均分赋值给选手it->m_Score = avg;}
}void showScore(vector<Person>& v)
{for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++){cout << "姓名：" << it->m_Name << "  平均分：" << it->m_Score << endl;}
}
int main()
{//随机数种子srand((unsigned int)time(NULL));//1.创建5名选手vector<Person>v;    //存放选手的容器createPerson(v);//测试/*for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end();it++){cout << "姓名：" << (*it).m_Name << "  分数：" << (*it).m_Score << endl;}cout << endl;*///2.给5名选手打分setScore(v);//3.显示最后得分showScore(v);system("pause");return 0;
}

3.5 stack容器

3.5.1 stack 基本概念

概念：stack是一种先进后出(First In Last Out,FILO)的数据结构，它只有一个出口

栈中只有顶端的元素才可以被外界使用，因此栈不允许有遍历行为

栈中进入数据称为 — 入栈 push

栈中弹出数据称为 — 出栈 pop

3.5.2 stack 常用接口

功能描述：栈容器常用的对外接口

构造函数：

stack<T> stk; //stack采用模板类实现， stack对象的默认构造形式

stack(const stack &stk); //拷贝构造函数

赋值操作：

stack& operator=(const stack &stk); //重载等号操作符

数据存取：

push(elem); //向栈顶添加元素

pop(); //从栈顶移除第一个元素

top(); //返回栈顶元素

大小操作：

empty(); //判断堆栈是否为空

size(); //返回栈的大小

#include<iostream>
using namespace std;
#include<stack>
//栈stack容器
void test01()
{//特点，符合先进后出数据结构stack<int>s;//入栈s.push(10);s.push(20);s.push(30);s.push(40);cout << "栈的大小为：" << s.size() << endl;//只要栈不为空，查看栈顶，并且执行出栈操作while (!s.empty()){//查看栈顶元素cout << "栈顶元素：" << s.top() << endl;//出栈s.pop();}cout << "栈的大小为：" << s.size() << endl;}
int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

入栈 — push

出栈 — pop

返回栈顶 — top

判断栈是否为空 — empty

返回栈大小 — size

3.6 queue 容器

3.6.1 queue 基本概念

概念：Queue是一种先进先出(First In First Out,FIFO)的数据结构，它有两个出口

队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素

队列中只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为

队列中进数据称为 — 入队 push

队列中出数据称为 — 出队 pop

3.6.2 queue 常用接口

功能描述：栈容器常用的对外接口

构造函数：

queue<T> que; //queue采用模板类实现，queue对象的默认构造形式

queue(const queue &que); //拷贝构造函数

赋值操作：

queue& operator=(const queue &que); //重载等号操作符

数据存取：

push(elem); //往队尾添加元素

pop(); //从队头移除第一个元素

back(); //返回最后一个元素

front(); //返回第一个元素

大小操作：

empty(); //判断堆栈是否为空

size(); //返回栈的大小

#include<iostream>
using namespace std;
#include<queue>
#include<string>
//队列
class Person
{public:Person(string name, int age){this->m_Name = name;this->m_Age = age;}string m_Name;int m_Age;
};void test01()
{queue<Person>q;Person p1("唐僧", 30);Person p2("孙悟空", 1000);Person p3("猪八戒", 900);Person p4("沙僧", 800);//入队q.push(p1);q.push(p2);q.push(p3);q.push(p4);cout << "队列的大小为:" << q.size() << endl;//判断 只要队列不为空，查看队头，查看队尾，出队while (!q.empty()){//查看队头cout << "队头元素----姓名：" << q.front().m_Name << "年龄：" << q.front().m_Age << endl;cout << "队尾元素----姓名：" << q.back().m_Name << "年龄：" << q.back().m_Age << endl;//出队q.pop();}cout << "队列的大小为:" << q.size() << endl;}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

入队 — push

出队 — pop

返回队头元素 — front

返回队尾元素 — back

判断队是否为空 — empty

返回队列大小 — size

3.7 list容器

3.7.1 list基本概念

**功能：**将数据进行链式存储

链表（list）是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的

链表的组成：链表由一系列结点组成

结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域

STL中的链表是一个双向循环链表

由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器

list的优点：

采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出

链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

list的缺点：

链表灵活，但是空间(指针域) 和 时间（遍历）额外耗费较大

List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。

总结：STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点

3.7.2 list构造函数

功能描述：

创建list容器

函数原型：

list<T> lst; //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：

list(beg,end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。

list(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。

list(const list &lst); //拷贝构造函数。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<list>
//list容器的构造函数void printList(const list<int>& L)
{for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}
void test01()
{//创建list容器list<int>L1;L1.push_back(10);L1.push_back(20);L1.push_back(30);L1.push_back(40);L1.push_back(50);//遍历容器printList(L1);//按照区间的方式进行构造list<int>L2(L1.begin(), L1.end());printList(L2);//拷贝构造list<int>L3(L2);printList(L3);//n个elemlist<int>L4(10, 1000);printList(L4);}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：list构造方式同其他几个STL常用容器，熟练掌握即可

3.7.3 list 赋值和交换

功能描述：

给list容器进行赋值，以及交换list容器

函数原型：

assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

list& operator=(const list &lst); //重载等号操作符

swap(lst); //将lst与本身的元素互换。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<list>//list容器的赋值和交换
void printList(const list<int>& L)
{for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}void test01()
{list<int>L1;L1.push_back(10);L1.push_back(20);L1.push_back(30);L1.push_back(40);printList(L1);list<int>L2;L2 = L1;printList(L2);list<int>L3;L3.assign(L2.begin(), L2.end());printList(L3);list<int>L4;L4.assign(10, 100);printList(L4);
}//交换
void test02()
{list<int>L1;L1.push_back(10);L1.push_back(20);L1.push_back(30);L1.push_back(40);list<int>L2;L2.assign(10, 100);cout << "交换前：" << endl;printList(L1);printList(L2);L1.swap(L2);cout << "交换后：" << endl;printList(L1);printList(L2);
}int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

总结：list赋值和交换操作能够灵活运用即可

3.7.4 list 大小操作

功能描述：

对list容器的大小进行操作

函数原型：

size(); //返回容器中元素的个数

empty(); //判断容器是否为空

resize(num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

//如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<list>//list容器大小的操作
void printList(const list<int>& L)
{for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}void test01()
{list<int>L1;L1.push_back(10);L1.push_back(20);L1.push_back(30);L1.push_back(40);printList(L1);//判断容器是否为空if (L1.empty()){cout << "L1为空" << endl;}else{cout << "L1不为空" << endl;cout << "L1的元素个数为：" << L1.size() << endl;}//重新指定大小//L1.resize(10);//printList(L1);L1.resize(10, 100);printList(L1);L1.resize(3);printList(L1);
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

判断是否为空 — empty

返回元素个数 — size

重新指定个数 — resize

3.7.5 list 插入和删除

功能描述：

对list容器进行数据的插入和删除

函数原型：

push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素

pop_back();//删除容器中最后一个元素

push_front(elem);//在容器开头插入一个元素

pop_front();//从容器开头移除第一个元素

insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。

insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据，无返回值。

insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。

clear();//移除容器的所有数据

erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。

erase(pos);//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。

remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<list>
//list容器插入和删除void printList(const list<int>& L)
{for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}void test01()
{list<int>L;L.push_back(10);L.push_back(20);L.push_back(30);L.push_front(100);L.push_front(200);L.push_front(300);printList(L);//尾删L.pop_back();printList(L);//头删L.pop_front();printList(L);//insert插入list<int>::iterator it = L.begin();L.insert(++it, 1000);printList(L);//删除it = L.begin();L.erase(++it);printList(L);//移除L.push_back(10000);L.push_back(10000);L.push_back(10000);L.push_back(10000);printList(L);L.remove(10000);printList(L);//清空L.clear();printList(L);
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

尾插 — push_back 尾删 — pop_back

头插 — push_front 头删 — pop_front

插入 — insert 删除 — erase

移除 — remove 清空 — clear

3.7.6 list 数据存取

功能描述：

对list容器中数据进行存取

函数原型：

front(); //返回第一个元素。

back(); //返回最后一个元素。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<list>
//list容器 数据存取void test01()
{list<int>L1;L1.push_back(10);L1.push_back(20);L1.push_back(30);//L1[0]  不可以用[]的方式访问list容器中的元素//L1.at(0)   不可以用at方式访问list容器中的元素//原因list本质是一个链表,不是用连续线性空间存储数据,迭代器也是不支持随机访问的cout << "第一个元素为：" << L1.front() << endl;cout << "最后一个元素与为：" << L1.back() << endl;//迭代器是不支持随机访问的list<int>::iterator it = L1.begin();it++;   //支持双向it--;//it = it + 1;   不支持随机访问
}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据

返回第一个元素 — front

返回最后一个元素 — back

3.7.7 list 反转和排序

功能描述：

将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

函数原型：

reverse(); //反转链表

sort(); //链表排序

#include<iostream>
using namespace std;
#include<list>
#include<algorithm>
//list容器 反转和排序void printList(const list<int>& L)
{for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++){cout << *it << " ";}cout << endl;
}void test01()
{//反转list<int>L1;L1.push_back(20);L1.push_back(10);L1.push_back(50);L1.push_back(40);L1.push_back(30);cout << "反转前" << endl;printList(L1);//反转L1.reverse();cout << "反转后" << endl;printList(L1);}bool myCompare(int v1,int v2)
{//降序  就让第一个数 > 第二个数return v1 > v2;}//排序
void test02()
{list<int>L1;L1.push_back(20);L1.push_back(10);L1.push_back(50);L1.push_back(40);L1.push_back(30);//排序cout << "排序前" << endl;printList(L1);//所有不支持随机访问迭代器的容器，不可以用标准算法//不支持随机访问迭代器的容器，内部会提供对应的一些算法//sort(L1.begin(), L1.end());L1.sort();     //默认排序规则 从小到大 升序cout << "排序后" << endl;printList(L1);L1.sort(myCompare);printList(L1);}int main()
{//test01();test02();system("pause");return 0;
}

案例描述：将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高

排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序

#include<iostream>
using namespace std;
#include<string>
#include<list>
//list容器排序案例 对于自定义类型来说//排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序class Person
{
public:Person(string name, int age, int height){this->m_Name = name;this->m_Age = age;this->m_Height = height;}string m_Name;int m_Age;int m_Height;};//指定排序规则
bool comparePerson(Person &p1,Person &p2)
{//按照年龄 升序if (p1.m_Age == p2.m_Age){//年龄相同 按照身高降序排列return p1.m_Height > p2.m_Height;}return p1.m_Age < p2.m_Age;
}void test01()
{list<Person>L;   //创建容器//准备数据Person p1("刘备", 35, 175);Person p2("曹操", 45, 180);Person p3("孙权", 40, 170);Person p4("赵云", 25, 190);Person p5("张飞", 35, 160);Person p6("关羽", 35, 200);//插入数据L.push_back(p1);L.push_back(p2);L.push_back(p3);L.push_back(p4);L.push_back(p5);L.push_back(p6);for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++){cout << "姓名：" << (*it).m_Name << "年龄：" << (*it).m_Age << "身高：" << (*it).m_Height << endl;}//排序cout << "-------------------" << endl;cout << "排序后" << endl;L.sort(comparePerson);for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++){cout << "姓名：" << (*it).m_Name << "年龄：" << (*it).m_Age << "身高：" << (*it).m_Height << endl;}}int main()
{test01();system("pause");return 0;
}

总结：

对于自定义数据类型，必须要指定排序规则，否则编译器不知道如何进行排序

高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定，并不复杂