C++ STL 教程

C++ STL 教程

STL，即 Standard Template Library，是一个强大的 C++ 库，提供了很多数据结构和算法。它包含了常用的容器类（如 vector、list、set、map），以及常用的算法（如排序、查找、遍历等）。

STL 主要分为三个部分：容器、算法和迭代器。

容器

容器是数据结构的封装，STL 提供了很多常用的容器类，包括：

  1. vector：动态数组，可以快速访问元素
  2. list：双向链表，可以在任何位置添加或删除元素
  3. deque：双端队列，可以在队列两端添加或删除元素
  4. set：集合，可以快速查找元素
  5. map：映射表，将键映射到值的容器

容器的使用方式相似，都需要通过模板定义类型，例如：

vector<int> v; // 声明一个整型向量
v.push_back(1); // 向量尾部添加元素
v.push_back(2);
v.push_back(3);

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
    cout << *it << " ";
}
// 输出：1 2 3

上述代码创建了一个整型向量 v，并向其中添加了三个元素。接着通过迭代器遍历整个向量，并输出其中的元素。

算法

STL 提供了许多常用的算法，包括：

  1. 排序算法：sort、stable_sort、partial_sort 等
  2. 查找算法：find、count、binary_search 等
  3. 数值算法：accumulate、inner_product、partial_sum 等
  4. 复制和替换算法：copy、replace、swap 等

算法通常以函数的形式提供，例如：

int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int b[] = {4, 5, 6, 7, 8};
vector<int> v(10);

sort(a, a+5); // 将数组 a 排序
merge(a, a+5, b, b+5, v.begin()); // 将 a 和 b 归并，并将结果存储在 v 中

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
    cout << *it << " ";
}
// 输出：1 2 3 4 4 5 5 6 7 8

上述代码通过 sort 将数组 a 中的元素进行排序，然后通过 merge 将 a 和 b 归并，并将结果存储在向量 v 中。最后通过迭代器遍历整个向量，并输出其中的元素。

迭代器

迭代器是 STL 最重要的概念之一，它提供了一种访问容器元素的方式。迭代器有以下几种类型：

  1. 输入迭代器（Input Iterator）：可读取序列中的元素
  2. 输出迭代器（Output Iterator）：可写入序列中的元素
  3. 前向迭代器（Forward Iterator）：可读写序列中的元素，可以实现自增运算符
  4. 双向迭代器（Bidirectional Iterator）：与前向迭代器类似，但可以实现自减运算符
  5. 随机访问迭代器（Random Access Iterator）：可在常数时间内跳转到序列中的任何位置，可以实现自增、自减和指针运算符

不同类型的迭代器支持不同的操作，例如输入迭代器只支持 ++ 和 * 运算符，而随机访问迭代器还支持 – 和指针运算符。因此，在使用迭代器时应该根据实际需求选择合适的迭代器类型。

vector<int> v(10);
vector<int>::iterator it = v.begin();

*it = 1; // 通过迭代器设置第一个元素的值
it++; // 将迭代器移动到第二个元素

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    cout << v[i] << " ";
}
// 输出：1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

上述代码创建了一个初始值为 0 的整型向量 v，并通过迭代器修改了第一个元素的值。接着通过迭代器遍历整个向量，并输出其中的元素。

总结

STL 是一个十分强大的 C++ 库，提供了许多常用的容器和算法，使得编写高效、简洁的代码变得十分容易。在实际应用中，应该根据具体需求来选择合适的容器和算法，并熟练掌握迭代器的使用方法。

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