记录生活中的点点滴滴

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C++学习(二)

模板

模板的概念

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

C++的一种编程思想就是:泛型编程,主要利用的就是模板

函数模板

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指定形参类型可以不具体指定,用一个虚拟的类型来代表

语法:

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template<typename T>
函数声明或定义

解释:

template – 声明创建模板

typename – 表明其后面的是一种数据类型,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

实例:

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#include<iostream>
using namespace std;
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b){
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
int main() {

double a = 10.2;
double b = 20.1;

//1.自动类型推导
mySwap(a, b);
cout << a << endl; // 20.1
cout << b << endl; // 10.2

//2.显示指定类型
mySwap<double>(a, b);
cout << a << endl; // 10.2
cout << b << endl; // 20.1

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

函数模板注意事项

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

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#include<iostream>
using namespace std;
//1、自动类型推导,必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b){
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}

//2、模板必须要确定出T的数据类型,才可以使用
template<typename T>
void func(){
cout << "func函数执行..." << endl;
}
int main() {

int a = 10;
int b = 20;
char c = 'a';
//mySwap(a, c); //错误,推导不出一致的T类型
mySwap(a, b); //正确,推导出一致的T类型

//func(); //错误,模板不能独立使用,必须确定出T的类型
func<int>(); //利用显示指定类型的方式,给T一个类型,才可以使用该模板

system("pause");

return 0;
}

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int数组进行测试

实例:

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#include<iostream>
using namespace std;
//交换
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b){
T temp = a;
a = b;
b = temp;
}
//排序
template<typename T>
void mySort(T a[], int len){
int i,j,min;
for(i=0;i<len;i++){
min = i;
for(j=i;j<len;j++){
if(a[j] < a[min]){
min = j;
}
}
if(min != i){
mySwap(a[i], a[min]);
}
}
}
//输出
template<typename T>
void printArr(T arr[], int len){
for(int i=0;i<len;i++){
if(i == len -1){
cout << arr[i] << endl;
break;
}
cout << arr[i] << " -> ";
}
}
//测试数字
void test01(){
int arr[] = {5,1,3,2,4,6};
int len = sizeof(arr) / sizeof(int);
mySort(arr, len);
printArr(arr, len);
}
//测试字符
void test02(){
char arr[] = {'c', 'a', 'd', 'e', 'b'};
int len = sizeof(arr) / sizeof(char);
mySort(arr, len);
printArr(arr, len);
}
int main() {

test01(); // 1 -> 2 -> 3 -> 4 -> 5 -> 6
test02(); // a -> b -> c -> d -> e

system("pause");

return 0;
}

模板的局限性

例如:

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template<typename T>
void f(T a, T b){
a = b;
}

在上述代码中提供的赋值操作,但是如果a、b传入的是一个数组,就无法实现了

再例如:

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template<typename T>
void f(T a, T b){
if(a >b){
...;
}
}

在上述代码中,如果传入的是我们自定义的类,就无法进行

因此C++为了解决这一问题,提供模板的重载,可以为这些特定的类型提供具体化的模板

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#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
class Person{
public:
Person(string name, int age){
this->name = name;
this->age = age;
}
string name;
int age;
};
//普通函数模板
template<typename T>
bool myCompare(T& a, T& b){
if(a == b)
return true;
return false;
}
//具体化,显示具体化的原型和定意思以template<>开头,并通过名称来指出类型
//具体化优先于常规模板
template<> bool myCompare(Person& a, Person& b){
if(a.name == b.name && a.age == b.age)
return true;
return false;
}
void test01(){
int a = 10;
int b = 10;
bool ret = myCompare(a, b);
cout << ret << endl; // 1
}
void test02(){
Person p1("zhangsan", 20);
Person p2("zhangsan", 20);
bool ret = myCompare(p1, p2);
cout << ret << endl; // 1
}
int main() {

test01();
test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 利用具体化的模板,可以解决自定义类型的通化
  • 学习模板并不是为了写模板,而是在STL能运用系统提供的模板

类模板

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。

语法:

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template<class T>

实例:

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#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
template<class NameType, class AgeType>
class Person{
public:
Person(NameType name, AgeType age){
this->name = name;
this->age = age;
}
void showPerson(){
cout << "name : " << this->name << " , age : " << this->age << endl;
}
NameType name;
AgeType age;
};
int main() {

Person<string, int> p1("zhangsan", 20);
p1.showPerson(); // name : zhangsan , age : 20

system("pause");

return 0;
}

类模板与函数模板的区别

  • 类模板使用只能用显示指定类型方式

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    Person<string, int> p1("zhangsan", 20);
  • 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

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    template<class NameType, class AgeType = int>
    class Person{

    }

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

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#include<iostream>
#include<string>
#include<typeinfo>
using namespace std;
template<class T>
class Base
{
T m;
};

//class Son:public Base //错误,c++编译需要给子类分配内存,必须知道父类中T的类型才可以向下继承
class Son :public Base<int> //必须指定一个类型
{
};
void test01()
{
Son c;
}

//类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
public:
Son2()
{
}
};
void test02()
{
Son2<int, char> child1;
}
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

类模板成员函数类外实现

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#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
template<class T1, class T2>
class Person{
public:
Person(T1 name, T2 age);
void showPerson();
T1 name;
T2 age;
};

template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age){
this->name = name;
this->age = age;
}

template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson(){
cout << "姓名:" << this->name << ",年龄:" << this->age << endl;
}
int main() {

Person<string, int> p1("zhangsan", 20);
p1.showPerson(); // 姓名:zhangsan,年龄:20

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

类模板分文件编写

编写person.hpp文件代码如下(hpp是约定的名称,并不是强制):

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#pragma once //防止头文件重复包含 
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
template<class T1, class T2>
class Person{
public:
Person(T1 name, T2 age);
void showPerson();
T1 name;
T2 age;
};

template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age){
this->name = name;
this->age = age;
}

template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson(){
cout << "姓名:" << this->name << ",年龄:" << this->age << endl;
}

新建cpp文件包含上个hpp模板并使用:

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#include<iostream>
#include<string>
#include "person.hpp"
using namespace std;
int main() {

Person<string, int> p1("zhangsan", 20);
p1.showPerson(); // 姓名:zhangsan,年龄:20

system("pause");

return 0;
}

总结:主流的解决方式是将类模板成员函数写到一起,并将后缀名改为.hpp

STL初识

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

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

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

  1. 容器:各种数据结构,如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据。
  2. 算法:各种常用的算法,如sort、find、copy、for_each等
  3. 迭代器:扮演了容器与算法之间的胶合剂。
  4. 仿函数:行为类似函数,可作为算法的某种策略。
  5. 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。
  6. 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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。

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。

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

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

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

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

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。

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

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。

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。

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。

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

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

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

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

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。

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。

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。

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。

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。

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

3.8 set/ multiset 容器

3.8.1 set基本概念

简介:

  • 所有元素都会在插入时自动被排序

本质:

  • set/multiset属于关联式容器,底层结构是用二叉树实现。

set和multiset区别

  • set不允许容器中有重复的元素
  • multiset允许容器中有重复的元素

3.8.2 set构造和赋值

功能描述:创建set容器以及赋值

构造:

  • set<T> st; //默认构造函数:
  • set(const set &st); //拷贝构造函数

赋值:

  • set& operator=(const set &st); //重载等号操作符

3.8.3 set大小和交换

功能描述:

  • 统计set容器大小以及交换set容器

函数原型:

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(st); //交换两个集合容器

3.8.4 set插入和删除

功能描述:

  • set容器进行插入数据和删除数据

函数原型:

  • insert(elem); //在容器中插入元素。
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素,返回下一个元素的迭代器。
  • erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ,返回下一个元素的迭代器。
  • erase(elem); //删除容器中值为elem的元素。

总结:

  • 插入 — insert
  • 删除 — erase
  • 清空 — clear

3.8.5 set查找和统计

功能描述:

  • 对set容器进行查找数据以及统计数据

函数原型:

  • find(key); //查找key是否存在,若存在,返回该键的元素的迭代器;若不存在,返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数

3.9 map/ multimap容器

3.9.1 map基本概念

简介:

  • map中所有元素都是pair
  • pair中第一个元素为key(键值),起到索引作用,第二个元素为value(实值)
  • 所有元素都会根据元素的键值自动排序

本质:

  • map/multimap属于关联式容器,底层结构是用二叉树实现。

优点:

  • 可以根据key值快速找到value值

map和multimap区别

  • map不允许容器中有重复key值元素
  • multimap允许容器中有重复key值元素

3.9.2 map构造和赋值

功能描述:

  • 对map容器进行构造和赋值操作

函数原型:

构造:

  • map<T1, T2> mp; //map默认构造函数:
  • map(const map &mp); //拷贝构造函数

赋值:

  • map& operator=(const map &mp); //重载等号操作符

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#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
{
cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
}
cout << endl;
}

void test01()
{
map<int,int>m; //默认构造
m.insert(pair<int, int>(1, 10));
m.insert(pair<int, int>(2, 20));
m.insert(pair<int, int>(3, 30));
printMap(m);

map<int, int>m2(m); //拷贝构造
printMap(m2);

map<int, int>m3;
m3 = m2; //赋值
printMap(m3);
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:map中所有元素都是成对出现,插入数据时候要使用对组

3.9.3 map大小和交换

功能描述:

  • 统计map容器大小以及交换map容器

函数原型:

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(st); //交换两个集合容器

3.9.4 map插入和删除

功能描述:

  • map容器进行插入数据和删除数据

函数原型:

  • insert(elem); //在容器中插入元素。
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素,返回下一个元素的迭代器。
  • erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ,返回下一个元素的迭代器。
  • erase(key); //删除容器中值为key的元素。

3.9.5 map查找和统计

功能描述:

  • 对map容器进行查找数据以及统计数据

函数原型:

  • find(key); //查找key是否存在,若存在,返回该键的元素的迭代器;若不存在,返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数

3.9.6 map容器排序

学习目标:

  • map容器默认排序规则为 按照key值进行 从小到大排序,掌握如何改变排序规则

主要技术点:

  • 利用仿函数,可以改变排序规则

STL- 函数对象

4.1 函数对象

4.1.1 函数对象概念

概念:

  • 重载函数调用操作符的类,其对象常称为函数对象
  • 函数对象使用重载的()时,行为类似函数调用,也叫仿函数

本质:

函数对象(仿函数)是一个,不是一个函数

4.1.2 函数对象使用

特点:

  • 函数对象在使用时,可以像普通函数那样调用, 可以有参数,可以有返回值
  • 函数对象超出普通函数的概念,函数对象可以有自己的状态
  • 函数对象可以作为参数传递

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#include <string>

//1、函数对象在使用时,可以像普通函数那样调用, 可以有参数,可以有返回值
class MyAdd
{
public :
int operator()(int v1,int v2)
{
return v1 + v2;
}
};

void test01()
{
MyAdd myAdd;
cout << myAdd(10, 10) << endl;
}

//2、函数对象可以有自己的状态
class MyPrint
{
public:
MyPrint()
{
count = 0;
}
void operator()(string test)
{
cout << test << endl;
count++; //统计使用次数
}

int count; //内部自己的状态
};
void test02()
{
MyPrint myPrint;
myPrint("hello world");
myPrint("hello world");
myPrint("hello world");
cout << "myPrint调用次数为: " << myPrint.count << endl;
}

//3、函数对象可以作为参数传递
void doPrint(MyPrint &mp , string test)
{
mp(test);
}

void test03()
{
MyPrint myPrint;
doPrint(myPrint, "Hello C++");
}

int main() {

//test01();
//test02();
test03();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 仿函数写法非常灵活,可以作为参数进行传递。

4.2 谓词

4.2.1 谓词概念

概念:

  • 返回bool类型的仿函数称为谓词
  • 如果operator()接受一个参数,那么叫做一元谓词
  • 如果operator()接受两个参数,那么叫做二元谓词

4.2.2 一元谓词

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>

//1.一元谓词
struct GreaterFive{
bool operator()(int val) {
return val > 5;
}
};

void test01() {

vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}

vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
if (it == v.end()) {
cout << "没找到!" << endl;
}
else {
cout << "找到:" << *it << endl;
}

}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:参数只有一个的谓词,称为一元谓词

4.2.3 二元谓词

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>
//二元谓词
class MyCompare
{
public:
bool operator()(int num1, int num2)
{
return num1 > num2;
}
};

void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(10);
v.push_back(40);
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(50);

//默认从小到大
sort(v.begin(), v.end());
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
cout << "----------------------------" << endl;

//使用函数对象改变算法策略,排序从大到小
sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:参数只有两个的谓词,称为二元谓词

4.3 内建函数对象

4.3.1 内建函数对象意义

概念:

  • STL内建了一些函数对象

分类:

  • 算术仿函数

  • 关系仿函数

  • 逻辑仿函数

用法:

  • 这些仿函数所产生的对象,用法和一般函数完全相同
  • 使用内建函数对象,需要引入头文件 #include<functional>

4.3.2 算术仿函数

功能描述:

  • 实现四则运算
  • 其中negate是一元运算,其他都是二元运算

仿函数原型:

  • template<class T> T plus<T> //加法仿函数
  • template<class T> T minus<T> //减法仿函数
  • template<class T> T multiplies<T> //乘法仿函数
  • template<class T> T divides<T> //除法仿函数
  • template<class T> T modulus<T> //取模仿函数
  • template<class T> T negate<T> //取反仿函数

示例:

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#include <functional>
//negate
void test01()
{
negate<int> n;
cout << n(50) << endl;
}

//plus
void test02()
{
plus<int> p;
cout << p(10, 20) << endl;
}

int main() {

test01();
test02();

system("pause");

return 0;
}

总结:使用内建函数对象时,需要引入头文件 #include <functional>

4.3.3 关系仿函数

功能描述:

  • 实现关系对比

仿函数原型:

  • template<class T> bool equal_to<T> //等于
  • template<class T> bool not_equal_to<T> //不等于
  • template<class T> bool greater<T> //大于
  • template<class T> bool greater_equal<T> //大于等于
  • template<class T> bool less<T> //小于
  • template<class T> bool less_equal<T> //小于等于

示例:

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#include <functional>
#include <vector>
#include <algorithm>

class MyCompare
{
public:
bool operator()(int v1,int v2)
{
return v1 > v2;
}
};
void test01()
{
vector<int> v;

v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(50);
v.push_back(40);
v.push_back(20);

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;

//自己实现仿函数
//sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
//STL内建仿函数 大于仿函数
sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());

for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:关系仿函数中最常用的就是greater<>大于

4.3.4 逻辑仿函数

功能描述:

  • 实现逻辑运算

函数原型:

  • template<class T> bool logical_and<T> //逻辑与
  • template<class T> bool logical_or<T> //逻辑或
  • template<class T> bool logical_not<T> //逻辑非

示例:

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#include <vector>
#include <functional>
#include <algorithm>
void test01()
{
vector<bool> v;
v.push_back(true);
v.push_back(false);
v.push_back(true);
v.push_back(false);

for (vector<bool>::iterator it = v.begin();it!= v.end();it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;

//逻辑非 将v容器搬运到v2中,并执行逻辑非运算
vector<bool> v2;
v2.resize(v.size());
transform(v.begin(), v.end(), v2.begin(), logical_not<bool>());
for (vector<bool>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++)
{
cout << *it << " ";
}
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:逻辑仿函数实际应用较少,了解即可

STL- 常用算法

概述:

  • 算法主要是由头文件<algorithm> <functional> <numeric>组成。

  • <algorithm>是所有STL头文件中最大的一个,范围涉及到比较、 交换、查找、遍历操作、复制、修改等等

  • <numeric>体积很小,只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数

  • <functional>定义了一些模板类,用以声明函数对象。

5.1 常用遍历算法

学习目标:

  • 掌握常用的遍历算法

算法简介:

  • for_each //遍历容器
  • transform //搬运容器到另一个容器中

5.1.1 for_each

功能描述:

  • 实现遍历容器

函数原型:

  • for_each(iterator beg, iterator end, _func);

    // 遍历算法 遍历容器元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _func 函数或者函数对象

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#include <algorithm>
#include <vector>

//普通函数
void print01(int val)
{
cout << val << " ";
}
//函数对象
class print02
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

//for_each算法基本用法
void test01() {

vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}

//遍历算法
for_each(v.begin(), v.end(), print01);
cout << endl;

for_each(v.begin(), v.end(), print02());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:for_each在实际开发中是最常用遍历算法,需要熟练掌握

5.1.2 transform

功能描述:

  • 搬运容器到另一个容器中

函数原型:

  • transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);

//beg1 源容器开始迭代器

//end1 源容器结束迭代器

//beg2 目标容器开始迭代器

//_func 函数或者函数对象

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#include<vector>
#include<algorithm>

//常用遍历算法 搬运 transform

class TransForm
{
public:
int operator()(int val)
{
return val;
}

};

class MyPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int>v;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}

vector<int>vTarget; //目标容器

vTarget.resize(v.size()); // 目标容器需要提前开辟空间

transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), TransForm());

for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), MyPrint());
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结: 搬运的目标容器必须要提前开辟空间,否则无法正常搬运

5.2 常用查找算法

学习目标:

  • 掌握常用的查找算法

算法简介:

  • find //查找元素
  • find_if //按条件查找元素
  • adjacent_find //查找相邻重复元素
  • binary_search //二分查找法
  • count //统计元素个数
  • count_if //按条件统计元素个数

5.2.1 find

功能描述:

  • 查找指定元素,找到返回指定元素的迭代器,找不到返回结束迭代器end()

函数原型:

  • find(iterator beg, iterator end, value);

    // 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
void test01() {

vector<int> v;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v.push_back(i + 1);
}
//查找容器中是否有 5 这个元素
vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 5);
if (it == v.end())
{
cout << "没有找到!" << endl;
}
else
{
cout << "找到:" << *it << endl;
}
}

class Person {
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
//重载==
bool operator==(const Person& p)
{
if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age)
{
return true;
}
return false;
}

public:
string m_Name;
int m_Age;
};

void test02() {

vector<Person> v;

//创建数据
Person p1("aaa", 10);
Person p2("bbb", 20);
Person p3("ccc", 30);
Person p4("ddd", 40);

v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);

vector<Person>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), p2);
if (it == v.end())
{
cout << "没有找到!" << endl;
}
else
{
cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
}
}

总结: 利用find可以在容器中找指定的元素,返回值是迭代器

5.2.2 find_if

功能描述:

  • 按条件查找元素

函数原型:

  • find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 函数或者谓词(返回bool类型的仿函数)

5.2.3 adjacent_find

功能描述:

  • 查找相邻重复元素

函数原型:

  • adjacent_find(iterator beg, iterator end);

    // 查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>

void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(5);
v.push_back(2);
v.push_back(4);
v.push_back(4);
v.push_back(3);

//查找相邻重复元素
vector<int>::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
if (it == v.end()) {
cout << "找不到!" << endl;
}
else {
cout << "找到相邻重复元素为:" << *it << endl;
}
}

总结:面试题中如果出现查找相邻重复元素,记得用STL中的adjacent_find算法

功能描述:

  • 查找指定元素是否存在

函数原型:

  • bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);

    // 查找指定的元素,查到 返回true 否则false

    // 注意: 在无序序列中不可用

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>

void test01()
{
vector<int>v;

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v.push_back(i);
}
//二分查找
bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(),2);
if (ret)
{
cout << "找到了" << endl;
}
else
{
cout << "未找到" << endl;
}
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:二分查找法查找效率很高,值得注意的是查找的容器中元素必须的有序序列

5.2.5 count

功能描述:

  • 统计元素个数

函数原型:

  • count(iterator beg, iterator end, value);

    // 统计元素出现次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 统计的元素

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#include <algorithm>
#include <vector>

//内置数据类型
void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(1);
v.push_back(2);
v.push_back(4);
v.push_back(5);
v.push_back(3);
v.push_back(4);
v.push_back(4);

int num = count(v.begin(), v.end(), 4);

cout << "4的个数为: " << num << endl;
}

//自定义数据类型
class Person
{
public:
Person(string name, int age)
{
this->m_Name = name;
this->m_Age = age;
}
bool operator==(const Person & p)
{
if (this->m_Age == p.m_Age)
{
return true;
}
else
{
return false;
}
}
string m_Name;
int m_Age;
};

void test02()
{
vector<Person> v;

Person p1("刘备", 35);
Person p2("关羽", 35);
Person p3("张飞", 35);
Person p4("赵云", 30);
Person p5("曹操", 25);

v.push_back(p1);
v.push_back(p2);
v.push_back(p3);
v.push_back(p4);
v.push_back(p5);

Person p("诸葛亮",35);

int num = count(v.begin(), v.end(), p);
cout << "num = " << num << endl;
}
int main() {

//test01();

test02();

system("pause");

return 0;
}

总结: 统计自定义数据类型时候,需要配合重载 operator==

5.2.6 count_if

功能描述:

  • 按条件统计元素个数

函数原型:

  • count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按条件统计元素出现次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

5.3 常用排序算法

学习目标:

  • 掌握常用的排序算法

算法简介:

  • sort //对容器内元素进行排序
  • random_shuffle //洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
  • merge // 容器元素合并,并存储到另一容器中
  • reverse // 反转指定范围的元素

5.3.1 sort

功能描述:

  • 对容器内元素进行排序

函数原型:

  • sort(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

5.3.2 random_shuffle

功能描述:

  • 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序

函数原型:

  • random_shuffle(iterator beg, iterator end);

    // 指定范围内的元素随机调整次序

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <ctime>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
srand((unsigned int)time(NULL));
vector<int> v;
for(int i = 0 ; i < 10;i++)
{
v.push_back(i);
}
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;

//打乱顺序
random_shuffle(v.begin(), v.end());
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:random_shuffle洗牌算法比较实用,使用时记得加随机数种子

5.3.3 merge

功能描述:

  • 两个容器元素合并,并存储到另一容器中

函数原型:

  • merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 容器元素合并,并存储到另一容器中

    // 注意: 两个容器必须是有序的

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10 ; i++)
{
v1.push_back(i);
v2.push_back(i + 1);
}

vector<int> vtarget;
//目标容器需要提前开辟空间
vtarget.resize(v1.size() + v2.size());
//合并 需要两个有序序列
merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vtarget.begin());
for_each(vtarget.begin(), vtarget.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:merge合并的两个容器必须的有序序列

5.3.4 reverse

功能描述:

  • 将容器内元素进行反转

函数原型:

  • reverse(iterator beg, iterator end);

    // 反转指定范围的元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(10);
v.push_back(30);
v.push_back(50);
v.push_back(20);
v.push_back(40);

cout << "反转前: " << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;

cout << "反转后: " << endl;

reverse(v.begin(), v.end());
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:reverse反转区间内元素,面试题可能涉及到

5.4 常用拷贝和替换算法

学习目标:

  • 掌握常用的拷贝和替换算法

算法简介:

  • copy // 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
  • replace // 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
  • replace_if // 容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素
  • swap // 互换两个容器的元素

5.4.1 copy

功能描述:

  • 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中

函数原型:

  • copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);

    // 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // dest 目标起始迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i + 1);
}
vector<int> v2;
v2.resize(v1.size());
copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:利用copy算法在拷贝时,目标容器记得提前开辟空间

5.4.2 replace

功能描述:

  • 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素

函数原型:

  • replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);

    // 将区间内旧元素 替换成 新元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // oldvalue 旧元素

    // newvalue 新元素

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(20);
v.push_back(40);
v.push_back(50);
v.push_back(10);
v.push_back(20);

cout << "替换前:" << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;

//将容器中的20 替换成 2000
cout << "替换后:" << endl;
replace(v.begin(), v.end(), 20,2000);
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:replace会替换区间内满足条件的元素

5.4.3 replace_if

功能描述:

  • 将区间内满足条件的元素,替换成指定元素

函数原型:

  • replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);

    // 按条件替换元素,满足条件的替换成指定元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _pred 谓词

    // newvalue 替换的新元素

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

class ReplaceGreater30
{
public:
bool operator()(int val)
{
return val >= 30;
}

};

void test01()
{
vector<int> v;
v.push_back(20);
v.push_back(30);
v.push_back(20);
v.push_back(40);
v.push_back(50);
v.push_back(10);
v.push_back(20);

cout << "替换前:" << endl;
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;

//将容器中大于等于的30 替换成 3000
cout << "替换后:" << endl;
replace_if(v.begin(), v.end(), ReplaceGreater30(), 3000);
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:replace_if按条件查找,可以利用仿函数灵活筛选满足的条件

5.4.4 swap

功能描述:

  • 互换两个容器的元素

函数原型:

  • swap(container c1, container c2);

    // 互换两个容器的元素

    // c1容器1

    // c2容器2

示例:

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
v2.push_back(i+100);
}

cout << "交换前: " << endl;
for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
cout << endl;
for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
cout << endl;

cout << "交换后: " << endl;
swap(v1, v2);
for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
cout << endl;
for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:swap交换容器时,注意交换的容器要同种类型

5.5 常用算术生成算法

学习目标:

  • 掌握常用的算术生成算法

注意:

  • 算术生成算法属于小型算法,使用时包含的头文件为 #include <numeric>

算法简介:

  • accumulate // 计算容器元素累计总和

  • fill // 向容器中添加元素

5.5.1 accumulate

功能描述:

  • 计算区间内 容器元素累计总和

函数原型:

  • accumulate(iterator beg, iterator end, value);

    // 计算容器元素累计总和

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 起始值

示例:

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#include <numeric>
#include <vector>
void test01()
{
vector<int> v;
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
v.push_back(i);
}

int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);

cout << "total = " << total << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:accumulate使用时头文件注意是 numeric,这个算法很实用

5.5.2 fill

功能描述:

  • 向容器中填充指定的元素

函数原型:

  • fill(iterator beg, iterator end, value);

    // 向容器中填充元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 填充的值

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#include <numeric>
#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{

vector<int> v;
v.resize(10);
//填充
fill(v.begin(), v.end(), 100);

for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:利用fill可以将容器区间内元素填充为 指定的值

5.6 常用集合算法

学习目标:

  • 掌握常用的集合算法

算法简介:

  • set_intersection // 求两个容器的交集

  • set_union // 求两个容器的并集

  • set_difference // 求两个容器的差集

5.6.1 set_intersection

功能描述:

  • 求两个容器的交集

函数原型:

  • set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的交集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
v1.push_back(i);
v2.push_back(i+5);
}

vector<int> vTarget;
//取两个里面较小的值给目标容器开辟空间
vTarget.resize(min(v1.size(), v2.size()));

//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
vector<int>::iterator itEnd =
set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 求交集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
  • set_intersection返回值既是交集中最后一个元素的位置

5.6.2 set_union

功能描述:

  • 求两个集合的并集

函数原型:

  • set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的并集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
v2.push_back(i+5);
}

vector<int> vTarget;
//取两个容器的和给目标容器开辟空间
vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
vector<int>::iterator itEnd =
set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 求并集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要两个容器相加
  • set_union返回值既是并集中最后一个元素的位置

5.6.3 set_difference

功能描述:

  • 求两个集合的差集

函数原型:

  • set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的差集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例:

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
void operator()(int val)
{
cout << val << " ";
}
};

void test01()
{
vector<int> v1;
vector<int> v2;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
v1.push_back(i);
v2.push_back(i+5);
}

vector<int> vTarget;
//取两个里面较大的值给目标容器开辟空间
vTarget.resize( max(v1.size() , v2.size()));

//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
cout << "v1与v2的差集为: " << endl;
vector<int>::iterator itEnd =
set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;


cout << "v2与v1的差集为: " << endl;
itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget.begin());
for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
cout << endl;
}

int main() {

test01();

system("pause");

return 0;
}

总结:

  • 求差集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
  • set_difference返回值既是差集中最后一个元素的位置