C++编程笔记(STL学习)

 一、顺序容器
  1.1、vector
  1.2、dequeue
  1.3、list
 二、关联性容器
  2.3、set
  2.3、map
 三、算法
  3.1、遍历算法(for_each)
  3.2、查找算法(find，find_if)
  3.3、统计算法(count，count_if)
  3.4、排序算法(sort)
 简单应用
  字符串切割
  字符串替换

顺序容器

1.vector容器

底层结构：数组
数据特性：
	· 随机访问
	· 随机插入和删除
	· 动态扩充容量(效率不高)
		1. 新建一片新的更大的空间
		2. 将原数据拷贝至新空间(通过插入扩容时，会多申请预留空间)
		3. 回收原空间

简单案例

void myPring(int val) {
    cout << val << '\t';
}

void test01() {
    vector<int> v;
    v.push_back(10);
    v.push_back(12);
    v.push_back(13);
    v.push_back(20);
    v.push_back(22);
    v.push_back(25);
    cout << "test01：\n";
    //访问迭代器
    //起始迭代器，指向第一个元素  v.end()结束迭代器，指向最后一个元素的下一个元素
//    vector<int>::iterator itBegin = v.begin();
    //vector<int>::iterator itEnd = v.end();
    //第一种遍历
//    while (itBegin != v.end()) {
//        cout << *itBegin << '\t';
//        itBegin++;
//    }

//    //第二种遍历
//    for (vector<int>::iterator b = v.begin(); b != v.end(); ++b) {
//        cout << *b << '\t';
//    }

    //第三种遍历
    //       头          尾       打印函数
    for_each(v.begin(), v.end(), myPring);//需要包含标准算法头文件
    v.at(1) = 5;
    //find(v.begin(), v.end(), 5);

    vector<int> *p = new vector<int>;
    (*p).push_back(1);
    delete p;

}

void test02() {
    vector<int> v;
    int *p = NULL;
    int num = 0;
    //去掉这一行，申请次数明显增加
    v.reserve(1000);//通过预留空间可以减少动态申请空间的次数
    for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
        v.push_back(i);
        if (p != &v.front()) {
            ++num;
            p = &v.front();
        }
    }
    cout << "动态申请了" << num << "次\n";
}

resize策略： 通常来说，如果resize的大小大于原有的size，则会申请一块更大的空间，并且将原有的元素按顺序移动到新的空间上；如果小于原有的size，则不会移动，capacity也不会变，只是可访问空间受限
resize(n)的逻辑是将capacity扩大至max( n，capacity * 2)
shrink_to_fit： 释放多余的容量，使得size=capacity，同样也会移动位置

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2.dequeue容器

底层结构：一个中央控制器和多个缓冲区
数据特性：
	· 随机访问
	· 快速头尾访问

图片来源(https://www.bilibili.com/read/cv10715996)

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3.list容器

底层结构：双向循环链表
数据特性：
	随机快速增加删除
	扩容速度快

简单案例

//排序规则
inline bool Compare(int &v1, int &v2) {
    return v1 > v2;  //要求v1 > v2,即降序
}

void testList() {
    list<int> L1;
    L1.push_back(10);
    L1.push_back(8);
    L1.push_back(9);
    L1.push_back(15);
    L1.push_back(7);
    L1.push_back(20);
    L1.push_back(13);
    L1.push_back(5);
    L1.push_back(6);
    for (int &x: L1) {
        cout << x << '\t';
    }
    L1.reverse();//翻转函数
    cout << "\n反转后：";
    for (int &x: L1) {
        cout << x << '\t';
    }
    cout << "\n排序：";
    //不支持随机访问的容器无法用标准算法
    L1.sort();//默认升序排列
    //L1.sort(Compare);//降序  括号内包含的是排序规则
    for (int &x: L1) {
        cout << x << '\t';
    }
}

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关联性容器

4.set

底层结构：二叉树
数据特性：
	不可重复
	查找速度快
	根据键值自动排序
与multiset区别：
	multiset键值不唯一

案例：

void testSet() {//集合
    set<int> S1;
    S1.insert(1);
    S1.insert(5);//set没有push_back
    S1.insert(3);
    S1.insert(1);

    for (const int &x: S1) {
        cout << x << '\t';
    }//不允许重复且会自动排序

    //返回值第一个是迭代器，指向插入的位置，第二个是布尔
    pair<set<int>::iterator, bool> ret = S1.insert(10);
    if (ret.second) {
        cout << "插入成功\n";
    }
    S1.erase(1);//删除1
    multiset<int> S2;//允许重复

    //只返回迭代器，指向插入的位置，不返回布尔
    multiset<int>::iterator it = S2.insert(100);
    S2.insert(5);
    cout << "mul:\t";
    for (const int &x: S2) {
        cout << x << '\t';
    }
    set<int, MyCompare> S3;
    S3.insert(1);
    S3.insert(5);//set没有push_back
    S3.insert(3);
    S3.insert(1);
    for (set<int, MyCompare>::iterator it = S3.begin(); it != S3.end(); ++it) {
        cout << *it << '\t';
    }
}

class Person {
public:
    string name;
    int age;
    float height;

    friend ostream &operator<<(ostream &os, const Person &p) {
        os << p.name << '\t' << p.age << '\t' << p.height;
        return os;
    }
    Person(string n, int a, float h) : name(std::move(n)), age(a), height(h) {
    }
};
class comparePerson {
public:
    bool operator()(const Person &p1, const Person &p2) const {
        return p1.age > p2.age;
    }
};
void testSet1() {
    set <Person, comparePerson> *p = new set<Person, comparePerson>;//利用仿函数自定义排序方式
    Person P1("张飞", 50, 1.85);
    Person P2("曹操", 65, 1.70);
    Person P3("关羽", 50, 1.82);
    Person P4("刘备", 55, 1.75);
    Person P5("曹丕", 40, 1.73);
    Person P6("赵云", 44, 1.78);
    Person P7("孙权", 46, 1.81);
    Person P8("小乔", 40, 1.65);
    Person P9("周瑜", 40, 1.76);
    //在插入自定义的数据类型时，需要指定规则
    p->insert(P1);
    p->insert(P2);
    p->insert(P3);
    p->insert(P4);
    p->insert(P5);
    p->insert(P6);
    p->insert(P7);
    p->insert(P8);
    p->insert(P9);
    for (const Person & it : *p) {
        cout << it << '\n';
    }

delete p;

}

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5.map

底层结构：红黑树
数据特性：
	查找速度快
	所有的元素都是pair
	根据键值自动排序
与multimap区别：
	multimap键值不唯一

案例：

void testMap() {
    //会根据key值自动排序，如果要修改排序规则，和set一样用仿函数
    map<int, int> M;
    M.insert(pair<int, int>(1, 10));//map中的成员为pair
    M.insert(pair<int, int>(5, 50));//map中的成员为pair
    M.insert(pair<int, int>(6, 60));//map中的成员为pair
    M.insert(pair<int, int>(3, 30));//map中的成员为pair
    M.insert(pair<int, int>(2, 20));//map中的成员为pair

    //M.insert(2, 20);
    printMap(M);
    map<int, int> M1(M);//拷贝构造
    cout << "M1:\n";
    //printMap(M1);
    cout << "size:" << M1.size() << '\n';

    //删除,删除后size不会变
    M.erase(M.begin());//用迭代器删除
    M.erase(3);//用Key删除
    printMap(M);
    cout << "size:" << M1.size() << '\n';
    //M.erase(M.begin(), M.end());//与之前容器一样，区间删除
    //查找
    map<int, int>::iterator pos = M.find(3);
    if (pos != M.end()) {
        cout << "key=" << pos->first << "\tvalue=" << pos->second << '\n';
    } else {
        cout << "查找失败!!!\n";
    }

    //统计

    int count;//统计key=5的条数
    count = M.count(5);
}

void TestMultimap(){			//可重复键值对
    multimap<char,int>M;
    M.emplace('a',10);
    M.emplace('b',20);
    M.emplace('c',30);
    M.emplace('a',50);
    M.emplace('e',60);
    for(auto pos = M.equal_range('a'); pos.first != pos.second; ++pos.first)//查找所有键值为'a'的元素
        cout << pos.first->second << endl;

}

---

标准算法

1.遍历算法

for_each函数

• 包含头文件#include<algorithm>
• for_each(src.begin() ,src.end() ,Print)

使用案例

#include <vector>
#include <algorithm>

using namespace std;

void PrintInt(int value) {
    cout << value << '\t';
}

class PrintInt1 {
public:
    void operator()(int value) {
        cout << value << '\t';
    }
};

void testFor_each() {
    vector<int> vector1;
    for (int i = 1; i < 11; ++i) {
        vector1.push_back(i);
    }
    //使用函数作为输出
    for_each(vector1.begin(), vector1.end(), PrintInt);
    cout << '\n';
    //使用仿函数输出
    for_each(vector1.begin(), vector1.end(), PrintInt1());
}

---

2.查找算法

find函数

• 包含头文件#include<algorithm>
• find(src.begin() ,src.end() ,target)
• 查找的目标为一个区间，左闭右包
• 返回目标位置的迭代器，查找失败则返回src.end()
  
  使用案例

void testFind() {
    vector<int> vector1;
    for (int i = 1; i < 11; ++i) {
        vector1.push_back(i);
    }

    vector<int>::iterator it = find(vector1.begin(), vector1.end(), 5);//查找
    if (it != vector1.end()) {
        cout << "查找成功\n";
    } else {
        cout << "查找失败\n";
    }
    auto it2 = find(vector1.begin(), vector1.end(), 50);
    if (it2 != vector1.end()) {
        cout << "查找成功\n";
    } else {
        cout << "查找失败\n";
    }
}

//查找自定义数据类型
class Person {
public:
    Person(string name, int age) {
        this->Name = move(name);
        this->Age = age;
    }

    string Name;
    int Age;

    friend ostream &operator<<(ostream &os, const Person &person) {
        os << "Name:" << person.Name << "\tAge:" << person.Age << endl;
        return os;
    }

    bool operator==(const Person &p) const {		//需要重载==符号才能进行查找
        if (p.Age == this->Age && p.Name == this->Name) {
            return true;
        }
        return false;
    }
};

vector<Person> vector2;
Person person1("aaa", 50);
Person person2("bbb", 35);
Person person3("ccc", 45);
Person person4("ddd", 38);

vector2.push_back(person1);
vector2.push_back(person2);
vector2.push_back(person3);
vector2.push_back(person4);

auto personIt = find(vector2.begin(), vector2.end(), Person("aaa", 50));
if (personIt != vector2.end()) {
     cout << "找到了person2\n";
     cout << *personIt;
 } else {
     cout << "未找到\n";
 }

---

find_if 函数 按条件查询

• 包含头文件#include<algorithm>
• for_each(src.begin() ,src.end() ,Func)
• 查找的目标为一个区间，左闭右包
• 符合判定条件的第一个的迭代器，查找失败则返回src.end()
  
  使用案例

bool GreaterFive(int value) {
    return value > 100;
}

bool GreaterAge20(Person &p1) {
    return p1.Age > 20;
}

void testFind_if() {
    vector<int> vector1;
    for (int i = 1; i < 11; ++i) {
        vector1.push_back(i);
    }
    //同理，仿函数也行
    auto it10 = find_if(vector1.begin(), vector1.end(), GreaterFive);//查找大于5的数
    if (it10 != vector1.end()) {
        cout << "找到了" << endl;
    } else {
        cout << "没找到" << endl;
    }
	//自定义数据类型
    vector<Person> vector2;
    Person person5("eee", 19);
    Person person6("fff", 20);
    Person person7("ggg", 22);
    Person person8("hhh", 28);
    vector2.push_back(person5);
    vector2.push_back(person6);
    vector2.push_back(person7);
    vector2.push_back(person8);
    auto it11 = std::find_if(vector2.begin(), vector2.end(), GreaterAge20);
    if (it11 != vector2.end()) {
        cout << "找到了age>20" << endl;
    } else {
        cout << "没找到" << endl;
    }

}

3.统计算法

count函数

• 包含头文件#include<algorithm>
• count(src.begin() ,src.end() ,target)
• 统计的目标为一个区间，左闭右包
• 返回统计的元素个数
  
  使用案例

//内置数据类型
void testCount(){
    vector<int> V1;
    V1.push_back(3);
    V1.push_back(5);
    V1.push_back(3);
    V1.push_back(7);
    V1.push_back(8);
    V1.push_back(3);
    V1.push_back(6);
    auto num=count(V1.begin(), V1.end(), 3);
    cout<<"3的个数为:"<<num;

}
//自定义数据类型用法与find用法差不多，注意要重载 == 符号

---

count_if函数

• 包含头文件#include<algorithm>
• count(src.begin() ,src.end() , Func)
• 统计的目标为一个区间，左闭右包
• 返回符合条件的元素个数
  
  使用案例

bool Greater3(const int &p1) {
    return p1 > 3;
}
void testCount_if() {
    vector<int> V1;
    V1.push_back(3);
    V1.push_back(5);
    V1.push_back(3);
    V1.push_back(7);
    V1.push_back(8);
    V1.push_back(3);
    V1.push_back(6);

    auto num1 = count_if(V1.begin(), V1.end(), Greater3);
    cout << "大于3的元素个数：" << num1 << endl;
}
//同理，使用自定义数据类型时也和find_if相似

4.排序算法

sort函数

• 包含头文件#include<algorithm>
• sort(src.begin() ,src.end() ,args)
• 排序的目标为一个区间，左闭右包，默认升序排列
• 无返回值
  
  使用案例

void PrintInt(int value) {
    cout << value << '\t';
}
void testSort() {
    srand((unsigned int) time(NULL));
    vector<int> V1;
    V1.reserve(10);
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        V1.push_back(rand() % 20 + 1);//插入随机数
    }
    sort(V1.begin(), V1.end());
    for_each(V1.begin(), V1.end(), PrintInt);

	//降序排列，使用内建的函数对象，需包含头文件  #include <functional>
	sort(V1.begin(), V1.end(), greater<int>());
    for_each(V1.begin(), V1.end(), PrintInt);

	//如果想对自定义数据类型排列，参考之前的set容器的笔记

}

radom_shuffle函数

• 包含头文件#include<algorithm>
• radom_shuffle(src.begin() ,src.end())
• 洗牌算法，将区间内元素打乱
• 目标为一个区间，左闭右包
• 无返回值
  
  使用案例

void testSort() {
    srand((unsigned int) time(NULL));//随机数种子，保证每次打乱都不一样
    vector<int> V2;
    V2.reserve(10);
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        V2.push_back(i);
    }
    std::random_shuffle(V2.begin(), V2.end());
    std::for_each(V2.begin(), V2.end(), PrintInt);
    cout << '\n';
}

简单应用

字符串切割

/*
 * 功能: 分割字符串将字符串存入容器
 * 参数一: 待分割的字符串
 * 参数二: 分割符
 * 参数三: 容器，放置分割结果
*/
void SubStr(string &target, string pattern, vector<string> &V1) {
    size_t pos = 0;
    string buf;
    if (target.find(pattern) == target.npos) {//没有找到分隔符
        V1.push_back(target);
        return;
    }
       for (int i = 0; i < target.size(); ++i) {
           pos = target.find(pattern, i);
           if (pos < target.size()) {
               buf.assign(target.substr(i, pos - i));
               if(buf.empty()){			//如果第一个字符就为分隔符或者连续两个分隔符。跳过
                   continue;
               }
               V1.push_back(buf);
               i = pos + pattern.size() - 1;
           } else if (pos == target.npos) {//获取最后一个串
               V1.push_back(target.substr(i));
               break;
            }

    }
    for (const auto &j: V1) {
        cout << j << '\t';
    }
}

int main(){
	string target="1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-";//尾部有分隔符
	vector<string> V1, V2, V3, V4;
	SubStr(target,"-",V1);

	cout<<'\n';
	string str1="1-2-3-4-5-6-7-8-9-10";//一般情况
	SubStr(str1,"-",V2);

	cout<<'\n';
	string str2="-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10";//头部有分隔符
	SubStr(str2,"-",V3);

	cout<<'\n';
	string str="1-2-3-4-5--6-7-8-9-10-";//连续遇到两个分隔符
	SubStr(str,"-",V4);
}

输出结果： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
      1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
      1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
      1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

字符切割重写一个船新版本

void Split(string s, const string &pat, vector<string> &V) {
  auto pos = s.find(pat);
  if (pos == string::npos) {
    V.push_back(s);
    return;
  }
  while (pos != string::npos) {
    string tmp(s.begin(), s.begin() + pos);
    if (tmp.length() != 0) {
      V.push_back(tmp);
    }
    s = s.substr(pos + pat.length());//去掉切出来的字符串
    pos = s.find(pat);
  }
  V.push_back(s);

}

字符串替换

/*
 * 功能: 替换字符串中的指定子串
 * 参数一: 目标字符串
 * 参数二: 要替换字符
 * 参数三: 目标字符
*/
void ReplaceStr(string &S, const char *src, const char *dst) {
    size_t pos = 0;
    while (true) {
        pos = S.find(src, pos);
        if (pos != std::string::npos) {
        	/*string.replace函数
        	* 1、起始替换位置; 2、需要替换的长度; 3、替换为...
        	*/
            S.replace(pos, strlen(src),dst);
        } else {
            break;
        }
    }
}
int main(){
    string S="1111212121212";
    ReplaceStr(S,"1","");
    cout<<S<<endl;
    S.assign("吃葡萄不吐葡萄皮儿");
    ReplaceStr(S, "葡萄", "橘子");
    cout << S << endl;
}

输出结果： 22222
      吃橘子不吐橘子皮儿