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0x1 C++ STL
C++ STL(标准模板库)是一套功能强大的 C++ 模板类,提供了通用的模板类和函数,这些模板类和函数可以实现多种流行和常用的算法和数据结构,如向量、链表、队列、栈。
C++ 标准模板库的核心包括以下三个组件:
容器(Containers):用来管理某类对象的集合。每一种容器都有其优点和缺点,所以为了应付程序中的不同需求,STL 准备了七种基本容器类型。迭代器(Iterators):用来在一个对象集合的元素上进行遍历动作。这个对象集合或许是个容器,或许是容器的一部分。每一种容器都提供了自己的迭代器,而这些迭代器了解该种容器的内部结构。算法(Algorithms):用来处理对象集合中的元素,比如 Sort,Search,Copy,Erase 那些元素。通过迭代器的协助,我们只需撰写一次算法,就可以将它应用于任意容器之上,这是因为所有容器的迭代器都提供一致的接口。STL 的基本观念就是将数据和操作分离。数据由容器进行管理,操作则由算法进行,而迭代器在两者之间充当粘合剂,使任何算法都可以和任何容器交互运作。
0x2 C++ STL常用容器为了应付程序中的不同需求,STL 准备了两类共七种基本容器类型:
序列式容器(Sequence containers):此为可序群集,其中每个元素均有固定位置—取决于插入时机和地点,和元素值无关。如果你以追加方式对一个群集插入六个元素,它们的排列次序将和插入次序一致。STL提供了三个序列式容器:向量(vector)、双端队列(deque)、列表(list),此外你也可以把 string 和 array 当做一种序列式容器。关联式容器(Associative containers):此为已序群集,元素位置取决于特定的排序准则以及元素值,和插入次序无关。如果你将六个元素置入这样的群集中,它们的位置取决于元素值,和插入次序无关。STL提供了四个关联式容器:集合(set)、多重集合(multiset)、映射(map)和多重映射(multimap)。对于容器,主要的操作有:容器的建立、插入元素、删除元素、查询、遍历、计算元素个数、检查元素是否为空、输出容器包含的内容。
0x3 vector一种序列式容器,事实上和数组差不多,但它比数组更优越。一般来说数组不能动态拓展,因此在程序运行的时候不是浪费内存,就是造成越界。而 vector 正好弥补了这个缺陷,当内存空间不够时,需要重新申请一块足够大的内存并进行内存的拷贝。
0x31 特点拥有一段连续的内存空间,因此它能非常好的支持随机访问,即 [] 操作符和 .at(),随机访问快。(优点)当向其头部或中间插入或删除元素时,为了保持原本的相对次序,插入或删除点之后的所有元素都必须移动,所以插入或删除的效率比较低。(缺点)在后面插入删除元素最快,此时一般不需要移动内存。(优点)总结:相当于可拓展的数组(动态数组),随机访问快,在头部和中间插入或删除效率低,但在尾部插入或删除效率高,适用于对象简单,变化较小,并且频繁随机访问的场景。
0x32 构造函数vector():无参数 - 构造一个空的vectorvector(size_type num):数量(num) - 构造一个大小为num,值为Type默认值的Vectorvector(size_type num, const TYPE &val):数量(num)和值(val) - 构造一个初始放入num个值为val的元素的Vectorvector(const vector &from):vector(from) - 构造一个与vector from 相同的vectorvector(input_iterator start, input_iterator end):迭代器(start)和迭代器(end) - 构造一个初始值为[start,end)区间元素的Vector(注:半开区间).vector(initializer_list#include#include usingnamespacestd;intmain(){vector vecTemp;for(inti=0;i<6;i++){vecTemp.push_back(i);}for(inti=0;i Output
0123450x4 dequedeque是Double-Ended Queues(双向队列)的缩写,是双向开口的连续内存空间(动态将多个连续空间通过指针数组接合在一起),随时可以增加一段新的空间。deque 的最大任务就是在这些分段的连续空间上,维护其整体连续的假象,并提供随机存取的接口。
0x41 特点一旦要在 deque 的头部和尾部增加新空间,便配置一段定量连续空间,串在整个 deque 的头部或尾部,因此不论在头部或尾部插入元素都十分迅速。 (优点)在中间部分安插元素则比较费时,因为必须移动其它元素。(缺点)deque 是 list 和 vector 的折中方案。兼有 list 的优点,也有 vector 随机访问效率高的优点。总结:支持随机访问,但效率没有 vector 高,在头部和尾部插入或删除效率高,但在中间插入或删除效率低,适用于既要频繁随机访问,又要关心两端数据的插入与删除的场景。
0x42 构造函数dequequeT:queue采用模板类实现,queue对象的默认构造形式deque queT(size):构造大小为size的deque,其中值为T类型的默认值deque queT(size, val):构造大小为size的deque,其中值为valdeque(const deque &que):拷贝构造函数deque(input_iterator start, input_iterator end):迭代器构造函数0x43 常用APIback():返回最后一个元素front():返回第一个元素insert()pop_back(): 删除尾部的元素pop_front(): 删除头部的元素push_back():在尾部加入一个元素push_front(): 在头部加入一个元素at():访问指定位置元素operator[] (size_type n):重载[]操作符empty():判断队列是否为空size():返回队列的大小0x44 example #include#include usingnamespacestd;intmain(){std::deque first;///默认构造形式std::deque second(5,200);///构造大小为5的deque,其中值为200std::deque third(second.begin(),second.end());///迭代器构造函数std::deque fourth(third);///拷贝构造函数///迭代器构造函数可用于复制数组intmyInts[]={19,20,21,22};std::deque fifth(myInts,myInts+sizeof(myInts)/sizeof(int));std::cout<<"Thecontentsoffifthare:";for(std::deque ::iteratorit=fifth.begin();it!=fifth.end();++it)std::cout<<""<<*it;std::cout<<"\n";return0;} Output
Thecontentsoffifthare:192021220x5 listList 由双向链表(doubly linked list)实现而成,元素存放在堆中,每个元素都是放在一块内存中。没有空间预留习惯,所以每分配一个元素都会从内存中分配,每删除一个元素都会释放它占用的内存。
0x51 特点内存空间可以是不连续的,通过指针来进行数据的访问,这个特点使得它的随机存取变得非常没有效率,因此它没有提供 [] 操作符的重载。(缺点)由于链表的特点,在任意位置的插入和删除效率都较高。(优点)只支持首尾两个元素的直接存取,想获取其他元素(访问时间一样),则需要遍历链表。(缺点)总结:不支持随机访问,在任意位置的插入和删除效率都较高,适用于经常进行插入和删除操作并且不经常随机访问的场景。
0x52 构造函数list (const allocator_type& alloc = allocator_type())list (size_type n, const value_type& val = value_type(), const allocator_type& alloc = allocator_type())templatelist (InputIterator first, InputIterator last, const allocator_type& alloc = allocator_type())list (const list& x)0x53 常用APIassign():给list赋值back():返回最后一个元素begin():返回指向第一个元素的迭代器clear():删除所有元素empty():如果list是空的则返回trueend():返回末尾的迭代器erase():删除一个元素front():返回第一个元素get_allocator():返回list的配置器insert():插入一个元素到list中max_size():返回list能容纳的最大元素数量merge():合并两个listpop_back():删除最后一个元素pop_front():删除第一个元素push_back():在list的末尾添加一个元素push_front():在list的头部添加一个元素rbegin():返回指向第一个元素的逆向迭代器remove():从list删除元素remove_if():按指定条件删除元素rend():指向list末尾的逆向迭代器resize():改变list的大小reverse():把list的元素倒转size():返回list中的元素个数sort():给list排序splice():合并两个listswap():交换两个listunique():删除list中重复的元素0x54 example #include#include usingnamespacestd;intmain(){list
listTemp;for(charc="a";c<="z";++c)listTemp.push_back(c);while(!listTemp.empty()){cout< Output
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz0x6 setset(集合)顾名思义,就是数学上的集合,集合中以一种特定的顺序保存唯一的元素。
0x61 特点使用红黑树实现,其内部元素依据其值自动排序,每个元素值只能出现一次,不允许重复。每次插入值的时候,都需要调整红黑树,效率有一定影响。(缺点)map 和 set 的插入或删除效率比用其他序列容器高,因为对于关联容器来说,不需要做内存拷贝和内存移动。(优点)总结:由红黑树实现,其内部元素依据其值自动排序,每个元素值只能出现一次,不允许重复,且插入和删除效率比用其他序列容器高,适用于经常查找一个元素是否在某集合中且需要排序的场景。
0x62 构造函数set():无参数 - 构造一个空的setset(InputIterator first, InputIterator last):迭代器的方式构造setset(const set &from):copyd的方式构造一个与set from 相同的setset(input_iterator start, input_iterator end):迭代器(start)和迭代器(end) - 构造一个初始值为[start,end)区间元素的Vector(注:半开区间).set (initializer_listil, const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type())C++11新提供的方法,类似如下方式:std::set a{1, 2, 3, 4, 5};0x63 常用APIbegin():返回指向第一个元素的迭代器clear():清除所有元素count():返回某个值元素的个数empty():如果集合为空,返回trueend():返回指向最后一个元素的迭代器equal_range():返回集合中与给定值相等的上下限的两个迭代器erase():删除集合中的元素find():返回一个指向被查找到元素的迭代器get_allocator():返回集合的分配器insert():在集合中插入元素lower_bound():返回指向大于(或等于)某值的第一个元素的迭代器key_comp():返回一个用于元素间值比较的函数max_size():返回集合能容纳的元素的最大限值rbegin():返回指向集合中最后一个元素的反向迭代器rend():返回指向集合中第一个元素的反向迭代器size():集合中元素的数目swap():交换两个集合变量upper_bound():返回大于某个值元素的迭代器value_comp():返回一个用于比较元素间的值的函数0x64 example #include#include usingnamespacestd;intmain(){set setTemp;setTemp.insert(3);setTemp.insert(1);setTemp.insert(2);setTemp.insert(1);for(intit:setTemp){cout< Output
123当 set 集合中的元素为结构体时,该结构体必须实现运算符 <的重载:
#include#include usingnamespacestd;structPeople{stringname;intage;booloperator<(constPeoplep)const{returnage setTemp;setTemp.insert({"天理",19});setTemp.insert({"天工",20});setTemp.insert({"天大",21});setTemp.insert({"南开",18});set ::iteratorit;for(it=setTemp.begin();it!=setTemp.end();it++){printf("学校:%s就读年龄:%d\n",(*it).name.c_str(),(*it).age);}return0;} Output
学校:南开就读年龄:18学校:天理就读年龄:19学校:天工就读年龄:20学校:天大就读年龄:21可以看到结果是按照年龄由小到大的顺序排列。另外 string 要使用c_str()转换一下,否则打印出的是乱码。
Multiset 和 set 相同,只不过它允许重复元素,也就是说 multiset 可包括多个数值相同的元素。这里不再做过多介绍。
0x7 mapmap 由红黑树实现,其元素都是 “键值/实值” 所形成的一个对组(key/value pairs),map 内部自建一颗红黑树,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。
0x71 特点每个元素都有一个键,且只能出现一次,不允许重复。根据 key 值快速查找记录,查找的复杂度基本是 O(logN),如果有 1000 个记录,二分查找最多查找 10次(1024)。(优点)每次插入值的时候,都需要调整红黑树,效率有一定影响。(缺点)增加和删除节点对迭代器的影响很小,除了那个操作节点,对其他的节点都没有什么影响。(优点)对于迭代器来说,可以修改实值,而不能修改 key。总结:元素为键值对,key 和 value 可以是任意你需要的类型,每个元素都有一个键,且只能出现一次,不允许重复,根据 key 快速查找记录,适用于需要存储一个数据字典,并要求方便地根据key找value的场景。
0x72 构造函数map (const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type())templatemap (InputIterator first, InputIterator last,const key_compare& comp = key_compare(),const allocator_type& = allocator_type())map (const map& x)map (const map& x, const allocator_type& alloc)map (map&& x)map (map&& x, const allocator_type& alloc)map (initializer_list il, const key_compare& comp = key_compare(), const allocator_type& alloc = allocator_type())0x73 常用APIbegin():返回指向map头部的迭代器clear():删除所有元素count():返回指定元素出现的次数empty():如果map为空则返回trueend():返回指向map末尾的迭代器equal_range():返回特殊条目的迭代器对erase():删除一个元素find():查找一个元素get_allocator():返回map的配置器insert():插入元素–key_comp():返回比较元素key的函数lower_bound():返回键值>=给定元素的第一个位置max_size():返回可以容纳的最大元素个数rbegin():返回一个指向map尾部的逆向迭代器rend():返回一个指向map头部的逆向迭代器size():返回map中元素的个数swap():交换两个mapupper_bound():返回键值>给定元素的第一个位置value_comp():返回比较元素value的函数0x74 example #include#include Output
编号:1岗位:后端码匠编号:2岗位:音视频开发编号:3岗位:后端开发编号:4岗位:前端开发multimap 和 map 相同,但允许重复元素,也就是说 multimap 可包含多个键值(key)相同的元素。这里不再做过多介绍。
0x8 容器配接器除了以上七个基本容器类别,为满足特殊需求,STL还提供了一些特别的(并且预先定义好的)容器配接器,根据基本容器类别实现而成。包括:
0x81 stackstack(堆栈)实现了一个先进后出(FILO)的数据结构。
0x811 构造函数stackstkT: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0x812 常用APIsize():返回栈中的元素数top():返回栈顶的元素pop():从栈中取出并删除元素push(x):向栈中添加元素xempty():在栈为空时返回true0x82 queue queue 容器对元素采取 FIFO(先进先出)的管理策略。也就是说,它是个普通的缓冲区(buffer)。
0x821 构造函数explicit queue (const container_type& ctnr)explicit queue (container_type&& ctnr = container_type())templateexplicit queue (const Alloc& alloc)template queue (const container_type& ctnr, const Alloc& alloc)template queue (container_type&& ctnr, const Alloc& alloc)template queue (const queue& x, const Alloc& alloc)template queue (queue&& x, const Alloc& alloc)0x822 常用APIback():返回最后一个元素empty():如果队列空则返回真front():返回第一个元素pop():删除第一个元素push():在末尾加入一个元素size():返回队列中元素的个数0x83 priority_queue 优先队列类似队列, 但是在这个数据结构中的元素按照一定的规则排列有序。在优先队列中,元素被赋予优先级。当访问元素时,具有最高优先级的元素最先删除。优先队列具有最高优先级先出 (first in, largest out)的行为特征。首先要包含头文件#include, 他和queue不同的就在于我们可以自定义其中数据的优先级, 让优先级高的排在队列前面,优先出队。优先队列具有队列的所有特性,包括队列的基本操作,只是在这基础上添加了内部的一个排序,它本质是一个堆实现的。
0x831 构造函数priority_queue
Type 就是数据类型,Container 就是容器类型(Container必须是具备随机存取能力的容器,支持如下方法:empty(), size(), front(), push_back(),pop_back()。比如vector,deque等等,但不能用list。STL里面默认用的是vector)。可选Functional 就是比较的方式。可选0x832 常用APItop():访问队头元素empty():队列是否为空size():返回队列内元素个数push():插入元素到队尾 (并排序)emplace():原地构造一个元素并插入队列pop():弹出队头元素swap():交换内容: 【音视频】Android音频开发基本概念
【Android】NDK开发Crash分析
【C++】PK游戏(玩转多态)
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