初识STL

目录

​💡STL

💡STL六大组件

💡三大组件介绍

💡容器

💡算法

💡迭代器

💡示例

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💡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。

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，这相比传统的由函数和类组成的库来说提供了更好的代码重用机会。

💡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，从实现角度来看，STL容器是一种class template。

算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each。从实现的角度来看，STL算法是一种function tempalte.

迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂，共有五种类型，从实现角度来看，迭代器是一种将operator* , operator-> , operator++,operator–等指针相关操作予以重载的class template. 所有STL容器都附带有自己专属的迭代器，只有容器的设计者才知道如何遍历自己的元素。原生指针(native pointer)也是一种迭代器。

仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。从实现角度来看，仿函数是一种重载了operator()的class 或者class template

适配器(配接器)：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。从实现角度看，配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的class tempalte.

STL六大组件的交互关系，容器通过空间配置器取得数据存储空间，算法通过迭代器存储容器中的内容，仿函数可以协助算法完成不同的策略的变化，适配器可以修饰仿函数。

💡三大组件介绍

💡容器

几乎可以说，任何特定的数据结构都是为了实现某种特定的算法。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(array) , 链表(list), tree(树)，栈(stack), 队列(queue), 集合(set),映射表(map), 根据数据在容器中的排列特性，这些数据分为序列式容器和关联式容器两种。

1. 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，除非用删除或插入的操作改变这个位置。Vector容器、Deque容器、List容器等。
2. 关联式容器是非线性的树结构，更准确的说是二叉树结构。各元素之间没有严格的物理上的顺序关系，也就是说元素在容器中并没有保存元素置入容器时的逻辑顺序。关联式容器另一个显著特点是：在值中选择一个值作为关键字key，这个关键字对值起到索引的作用，方便查找。Set/multiset容器 Map/multimap容器

💡算法

算法，就是问题的解法，以有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题。

我们所编写的每个程序都是一个算法，其中的每个函数也都是一个算法，毕竟它们都是用来解决或大或小的逻辑问题或数学问题。STL收录的算法经过了数学上的效能分析与证明，是极具复用价值的，包括常用的排序，查找等等。特定的算法往往搭配特定的数据结构，算法与数据结构相辅相成。

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

迭代器(iterator)是一种抽象的设计概念，现实程序语言中并没有直接对应于这个概念的实物。迭代器是容器和算法之间的粘合剂，算法通过迭代器访问容器。

在<Design Patterns>一书中提供了23种设计模式的完整描述， 其中iterator模式定义如下：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。

迭代器的设计思维-STL的关键所在，STL的中心思想在于将容器(container)和算法(algorithms)分开，彼此独立设计，最后再一贴胶着剂将他们撮合在一起。

迭代器提供一种方法，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

💡示例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;//STL 中的容器 算法 迭代器
void test01(){vector<int> v; //STL 中的标准容器之一 ：动态数组v.push_back(1); //vector 容器提供的插入数据的方法v.push_back(5);v.push_back(3);v.push_back(7);//迭代器vector<int>::iterator pStart = v.begin(); //vector 容器提供了 begin()方法 返回指向第一个元素的迭代器vector<int>::iterator pEnd = v.end(); //vector 容器提供了 end()方法 返回指向最后一个元素下一个位置的迭代器//通过迭代器遍历while (pStart != pEnd){cout << *pStart << " ";pStart++;}cout << endl;//算法 count 算法 用于统计元素的个数int n = count(pStart, pEnd, 5);cout << "n:" << n << endl;
}
//STL 容器不单单可以存储基础数据类型，也可以存储类对象
class Teacher
{
public:Teacher(int age) :age(age){};~Teacher(){};
public:int age;
};
void test02(){vector<Teacher> v; //存储 Teacher 类型数据的容器Teacher t1(10), t2(20), t3(30);v.push_back(t1);v.push_back(t2);v.push_back(t3);vector<Teacher>::iterator pStart = v.begin();vector<Teacher>::iterator pEnd = v.end();//通过迭代器遍历while (pStart != pEnd){cout << pStart->age << " ";pStart++;}cout << endl;
}
//存储 Teacher 类型指针
void test03(){vector<Teacher*> v; //存储 Teacher 类型指针Teacher* t1 = new Teacher(10);Teacher* t2 = new Teacher(20);Teacher* t3 = new Teacher(30);v.push_back(t1);v.push_back(t2);v.push_back(t3);//拿到容器迭代器vector<Teacher*>::iterator pStart = v.begin();vector<Teacher*>::iterator pEnd = v.end();//通过迭代器遍历while (pStart != pEnd){cout << (*pStart)->age << " ";pStart++;}cout << endl;
}
//容器嵌套容器 难点
void test04()
{vector< vector<int> > v;vector<int>v1;vector<int>v2;vector<int>v3;for (int i = 0; i < 5;i++){v1.push_back(i);v2.push_back(i * 10);v3.push_back(i * 100);}v.push_back(v1);v.push_back(v2);v.push_back(v3);for (vector< vector<int> >::iterator it = v.begin(); it != v.end();it++){for (vector<int>::iterator subIt = (*it).begin(); subIt != (*it).end(); subIt ++){cout << *subIt << " ";}cout << endl;}
} 
int main(){//test01();//test02();//test03();test04();system("pause");return EXIT_SUCCESS;
}