ACM竞赛常用STL（一）

全排列函数next_permutation

STL 中专门用于排列的函数（可以处理存在重复数据集的排列问题）

头文件：#include <algorithm>

using namespace std;

调用： next_permutation(start, end);

注意：函数要求输入的是一个升序排列的序列的头指针和尾指针.

用法：

 // 数组
 int a[N];
 sort(a, a+N);
 next_permutation(a, a+N);
 // 向量
 vector<int> ivec;
 sort(ivec.begin(), ivec.end());
 next_permutation(ivec.begin(), ivec.end());
 例子：
 vector<int> myVec;
 // 初始化代码
 sort(myVec.begin(),myVec.end());
 do{
     for (i =  ;i < size;i ++ ) cout << myVec[i] << " \t " ;
     cout << endl;
 }while (next_permutation(myVec.begin(), myVec.end()));

ACM/ICPC 竞赛之STL--pair

STL 的<utility>头文件中描述了一个看上去非常简单的模板类pair，用来表示一个二元组或元素对，并提供了按照字典序对元素对进行大小比较的比较运算符模板函数。

例如，想要定义一个对象表示一个平面坐标点，则可以：

pair<double, double> p1;cin >> p1.first >> p1.second;pair 模板类需要两个参数：首元素的数据类型和尾元素的数据类型。pair 模板类对象有两个成员：first 和second，分别表示首元素和尾元素。

在<utility>中已经定义了pair 上的六个比较运算符：<、>、<=、>=、==、!=，其规则是先比较first，first 相等时再比较second，这符合大多数应用的逻辑。当然，也可以通过重载这几个运算符来重新指定自己的比较逻辑。除了直接定义一个pair 对象外，如果需要即时生成一个pair 对象，也可以调用在<utility>中定义的一个模板函数：make_pair。make_pair 需要两个参数，分别为元素对的首元素和尾元素。

在题1067--Ugly Numbers 中，就可以用pair 来表示推演树上的结点，用first 表示结点的值，用second 表示结点是由父结点乘以哪一个因子得到的。

 #include <iostream>
 #include <queue>
 using namespace std;
 typedef pair<unsigned long, int> node_type;
 int main()
 {
     unsigned long result[];
     priority_queue< node_type, vector<node_type>,
     greater<node_type> > Q;
     Q.push( make_pair(, ) );
     for (int i=; i<; i++)
     {
         node_type node = Q.top(); Q.pop();
         switch(node.second)
         {
             case : Q.push( make_pair(node.first*, ) );
             case : Q.push( make_pair(node.first*, ) );
             case : Q.push( make_pair(node.first*, ) );
         }
         result[i] = node.first;
     }
     int n;
     cin >> n;
     while (n>)
     {
         cout << result[n-] << endl;
         cin >> n;
     }
     return ;
 }

ACM/ICPC 竞赛之STL--vector

在STL 的<vector>头文件中定义了vector（向量容器模板类），vector容器以连续数组的方式存储元素序列，可以将vector 看作是以顺序结构实现的线性表。当我们在程序中需要使用动态数组时，vector 将会是理想的选择，vector 可以在使用过程中动态地增长存储空间。

vector 模板类需要两个模板参数，第一个参数是存储元素的数据类型，第二个参数是存储分配器的类型，其中第二个参数是可选的，如果不给出第二个参数，将使用默认的分配器。

下面给出几个常用的定义vector 向量对象的方法示例：38

vector<int> s;

定义一个空的vector 对象，存储的是int 类型的元素。

vector<int> s(n);定义一个含有n 个int 元素的vector 对象。

vector<int> s(first, last);定义一个vector 对象，并从由迭代器first 和last 定义的序列[first,last)中复制初值。

vector 的基本操作有：

s[i]直接以下标方式访问容器中的元素。

s.front() 返回首元素。

s.back() 返回尾元素。

s.push_back(x)向表尾插入元素x。

s.size() 返回表长。

s.empty() 当表空时，返回真，否则返回假。

s.pop_back() 删除表尾元素。

s.begin() 返回指向首元素的随机存取迭代器。

s.end() 返回指向尾元素的下一个位置的随机存取迭代器。

s.insert(it, x) 向迭代器it 指向的元素前插入新元素val。

s.insert(it, n, x)向迭代器it 指向的元素前插入n 个x。

s.insert(it, first, last)将由迭代器first 和last 所指定的序列[first, last)插入到迭代器it

指向的元素前面。

s.erase(it)删除由迭代器it 所指向的元素。

s.erase(first, last)删除由迭代器first 和last 所指定的序列[first, last)。

s.reserve(n)预分配缓冲空间，使存储空间至少可容纳n 个元素。

s.resize(n)改变序列的长度，超出的元素将会被删除，如果序列需要扩展（原空间小于n），元素默认值将填满扩展出的空间。

s.resize(n, val)改变序列的长度，超出的元素将会被删除，如果序列需要扩展（原空间小于n），将用val 填满扩展出的空间。

s.clear()删除容器中的所有的元素。

s.swap(v)将s 与另一个vector 对象v 进行交换。

s.assign(first, last)将序列替换成由迭代器first 和last 所指定的序列[first, last)。[first, last)不能是原序列中的一部分。要注意的是，resize 操作和clear 操作都是对表的有效元素进行的操作，但并不一定会改变缓冲空间的大小。另外，vector 还有其他一些操作如反转、取反等，不再一下列举。vector 上还定义了序列之间的比较操作运算符(>, <, >=, <=, ==, !=)，

可以按照字典序比较两个序列。还是来看一些示例代码。输入个数不定的一组整数，再将这组整数按倒序输出，

如下所示：

 #include <iostream>
 #include <vector>
 using namespace std;
 int main()
 {
     vector<int> L;
     int x;
     while (cin>>x) L.push_back(x);
     for (int i=L.size()-; i>=; i--)
         cout << L[i] << " ";
     cout << endl;
     return ;
 }

ACM/ICPC 竞赛之STL--iterator 简介

iterator(迭代器)是用于访问容器中元素的指示器，从这个意义上说，iterator(迭代器)相当于数据结构中所说的“遍历指针”，也可以把iterator(迭代器)看作是一种泛化的指针。STL 中关于iterator(迭代器)的实现是相当复杂的，这里我们暂时不去详细讨论关于iterator(迭代器)的实现和使用，而只对iterator(迭代器)做一点简单的介绍。

简单地说，STL 中有以下几类iterator(迭代器)：

输入iterator(迭代器)，在容器的连续区间内向前移动，可以读取容器内任意值；输出iterator(迭代器)，把值写进它所指向的容器中；前向iterator(迭代器)，读取队列中的值，并可以向前移动到下一位置(++p,p++)；双向iterator(迭代器)，读取队列中的值，并可以向前向后遍历容器；随机访问iterator(迭代器), 可以直接以下标方式对容器进行访问，vector 的iterator(迭代器)就是这种iterator(迭代器)；流iterator(迭代器)，可以直接输出、输入流中的值；每种STL 容器都有自己的iterator(迭代器)子类，下面先来看一段简单的示例代码：

 #include <iostream>
 #include <vector>
 using namespace std;
 main()
 {
     vector<int> s;
     for (int i=; i<; i++)
         s.push_back(i);
     for (vector<int>::iterator it=s.begin(); it!=s.end();it++)
         cout << *it << " ";
     cout << endl;
     return ;
 }

vector 的begin()和end()方法都会返回一个vector::iterator 对象，分别指向vector 的首元素位置和尾元素的下一个位置（我们可以称之为结束标志位置）。对一个iterator(迭代器)对象的使用与一个指针变量的使用极为相似，或者可以这样说，指针就是一个非常标准的iterator(迭代器)。再来看一段稍微特别一点的代码：

 #include <iostream>
 #include <vector>
 using namespace std;
 main()
 {
     vector<int> s;
     s.push_back();
     s.push_back();
     s.push_back();
     copy(s.begin(), s.end(), ostream_iterator<int>(cout, ""));
     cout <<endl;
     return ;
 }

这段代码中的copy 就是STL 中定义的一个模板函数，copy(s.begin(),s.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));的意思是将由s.begin()至s.end()(不含s.end())所指定的序列复制到标准输出流cout 中，用" "作为每个元素的间隔。也就是说，这句话的作用其实就是将表中的所有内容依次输出。iterator(迭代器)是STL 容器和算法之间的“胶合剂”，几乎所有的STL 算法都是通过容器的iterator(迭代器)来访问容器内容的。只有通过有效地运用iterator(迭代器)，才能够有效地运用STL 强大的算法功能。

ACM/ICPC 竞赛之STL--string

字符串是程序中经常要表达和处理的数据，我们通常是采用字符数组或字符指针来表示字符串。STL 为我们提供了另一种使用起来更为便捷的字符串的表达方式：string。string 类的定义在头文件<string>中。string 类其实可以看作是一个字符的vector，vector 上的各种操作都可以适用于string，另外，string 类对象还支持字符串的拼合、转换等操作。下面先来看一个简单的例子：

 #include <iostream>
 #include <string>
 using namespace std;
 int main()
 {
     string s = "Hello! ", name;
     cin >> name;
     s += name;
     s += '!';
     cout << s << endl;
     return ;
 }

再以题1064--Parencoding 为例，看一段用string 作为容器，实现由P

代码还原括号字符串的示例代码片段：

 int m;

 cin >> m; // P 编码的长度

 string str; // 用来存放还原出来的括号字符串

 int leftpa = ; // 记录已出现的左括号的总数

 for (int j=; j<m; j++)
 {

     int p;

     cin >> p;

     for (int k=; k<p-leftpa; k++) str += '(';

     str += ')';

     leftpa = p;

 }

ACM/ICPC 竞赛之STL--stack/queue

stack(栈)和queue(队列)也是在程序设计中经常会用到的数据容器，STL为我们提供了方便的stack(栈)的queue(队列)的实现。39准确地说，STL 中的stack 和queue 不同于vector、list 等容器，而是对这些容器的重新包装。这里我们不去深入讨论STL 的stack 和queue 的实现细节，而是来了解一些他们的基本使用。

1、stack

stack 模板类的定义在<stack>头文件中。

stack 模板类需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，但只有元

素类型是必要的，在不指定容器类型时，默认的容器类型为deque。

定义stack 对象的示例代码如下：

stack<int> s1;

stack<string> s2;

stack 的基本操作有：

入栈，如例：s.push(x);

出栈，如例：s.pop();注意，出栈操作只是删除栈顶元素，并不返回该元素。

访问栈顶，如例：s.top()

判断栈空，如例：s.empty()，当栈空时，返回true。

访问栈中的元素个数，如例：s.size()

下面是用string 和stack 写的解题1064--Parencoding 的程序。

 #include <iostream>
 #include <string>
 #include <stack>
 using namespace std;
 int main()
 {
     int n;
     cin >> n;
     for (int i=; i<n; i++)
     {
         int m;
         cin >> m;
         string str;
         int leftpa = ;
         for (int j=; j<m; j++) // 读入P 编码，构造括号字符串
         {
             int p;
             cin >> p;
             for (int k=; k<p-leftpa; k++)
                 str += '(';
                 str += ')';
                 leftpa = p;
         }
         stack<int> s;
         for (string::iterator it=str.begin();it!=str.end(); it++)
         { // 构造M 编码
             if (*it=='(') s.push();
             else
             {
                 int p = s.top(); s.pop();
                 cout << p << " ";
                 if (!s.empty()) s.top() += p;
             }
         }
         cout << endl;
     }
     return ;
 }

2、queue

queue 模板类的定义在<queue>头文件中。stack 模板类很相似，queue 模板类也需要两个模板参数，一个是元素类型，一个容器类型，元素类型是必要的，容器类型是可选的，默认为deque 类型。

定义queue 对象的示例代码如下：

queue<int> q1;

queue<double> q2;

queue 的基本操作有：

入队，如例：q.push(x); 将x 接到队列的末端。

出队，如例：q.pop(); 弹出队列的第一个元素，注意，并不会返回被弹出元素的值。

访问队首元素，如例：q.front()，即最早被压入队列的元素。

访问队尾元素，如例：q.back()，即最后被压入队列的元素。

判断队列空，如例：q.empty()，当队列空时，返回true。

访问队列中的元素个数，如例：q.size()

3、priority_queue

在<queue>头文件中，还定义了另一个非常有用的模板类priority_queue(优先队列）。优先队列与队列的差别在于优先队列不是按照入队的顺序出队，而是按照队列中元素的优先权顺序出队（默认为大者优先，也可以通过指定算子来指定自己的优先顺序）。priority_queue 模板类有三个模板参数，第一个是元素类型，第二个容器类型，第三个是比较算子。其中后两个都可以省略，默认容器为vector，默认算子为less，即小的往前排，大的往后排（出队时序列尾的元素出队）。

定义priority_queue 对象的示例代码如下：

priority_queue<int> q1;

priority_queue< pair<int, int> > q2; // 注意在两个尖括号之间一定要留空格。

priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q3; // 定义小的先出队

priority_queue 的基本操作与queue 相同。

初学者在使用priority_queue 时，最困难的可能就是如何定义比较算子了。如果是基本数据类型，或已定义了比较运算符的类，可以直接用STL 的less算子和greater 算子——默认为使用less 算子，即小的往前排，大的先出队。如果要定义自己的比较算子，方法有多种，这里介绍其中的一种：重载比较运算符。优先队列试图将两个元素x 和y 代入比较运算符(对less 算子，调用x<y，对greater 算子，调用x>y)，若结果为真，则x 排在y 前面，y 将先于x 出队，反之，则将y 排在x 前面，x 将先出队。

看下面这个简单的示例：

 #include <iostream>
 #include <queue>
 using namespace std;
 class T
 {
     public:
         int x, y, z;
         T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c){}
 };
 bool operator < (const T &t1, const T &t2)
 {
     return t1.z < t2.z; // 按照z 的顺序来决定t1 和t2 的顺序
 }
 int main()
 {
     priority_queue<T> q;
     q.push(T(,,));
     q.push(T(,,));
     q.push(T(,,));
     q.push(T(,,));
     while (!q.empty())
     {
         T t = q.top(); q.pop();
         cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
     }
 return ;
 }
 /*输出结果为(注意是按照z 的顺序从大到小出队的)：
 3 3 6
 2 2 5
 1 5 4
 4 4 3*/

 //再看一个按照z 的顺序从小到大出队的例子：
 #include <iostream>
 #include <queue>
 using namespace std;
 class T
 {
     public:
         int x, y, z;
     T(int a, int b, int c):x(a), y(b), z(c)
     {
     }
 };
 bool operator > (const T &t1, const T &t2)
 {
     return t1.z > t2.z;
 }
 int main()
 {
     priority_queue<T, vector<T>, greater<T> > q;
     q.push(T(,,));
     q.push(T(,,));
     q.push(T(,,));
     q.push(T(,,));
     while (!q.empty())
     {
         T t = q.top(); q.pop();
         cout << t.x << " " << t.y << " " << t.z << endl;
     }
     return ;
 }

输出结果为：

4 4 3

1 5 4

2 2 5

3 3 6

如果我们把第一个例子中的比较运算符重载为：

bool operator < (const T &t1, const T &t2){

return t1.z > t2.z; // 按照z 的顺序来决定t1 和t2 的顺序

}

则第一个例子的程序会得到和第二个例子的程序相同的输出结果。

再回顾一下用优先队列实现的题1067--Ugly Numbers 的代码：

 #include <iostream>
 #include <queue>
 using namespace std;
 typedef pair<unsigned long int, int> node_type;
 int main( int argc, char *argv[] )
 {
     unsigned long int result[];
     priority_queue< node_type, vector<node_type>,
     greater<node_type> > Q;
     Q.push( make_pair(, ) );
     for (int i=; i<; i++)
     {
         node_type node = Q.top();
         Q.pop();
         switch(node.second)
         {
             case : Q.push( make_pair(node.first*, ) );
             case : Q.push( make_pair(node.first*, ) );
             case : Q.push( make_pair(node.first*, ) );
         }
         result[i] = node.first;
     }
     int n;
     cin >> n;
     while (n>)
     {
         cout << result[n-] << endl;
         cin >> n;
     }
     return ;
 }

ACM/ICPC 竞赛之STL--map

在STL 的头文件<map>中定义了模板类map 和multimap，用有序二叉树来存贮类型为pair<const Key, T>的元素对序列。序列中的元素以const Key部分作为标识，map 中所有元素的Key 值都必须是唯一的，multimap 则允许有重复的Key 值。可以将map 看作是由Key 标识元素的元素集合，这类容器也被称为“关联容器”，可以通过一个Key 值来快速确定一个元素，因此非常适合于需要按照Key值查找元素的容器。map 模板类需要四个模板参数，第一个是键值类型，第二个是元素类型，第三个是比较算子，第四个是分配器类型。其中键值类型和元素类型是必要的。map 的基本操作有：

1、定义map 对象，例如：

map<string, int> m;

2、向map 中插入元素对，有多种方法，例如：

m[key] = value;

[key]操作是map 很有特色的操作，如果在map 中存在键值为key 的元素对，

则返回该元素对的值域部分，否则将会创建一个键值为key 的元素对，值域为默认值。所以可以用该操作向map 中插入元素对或修改已经存在的元素对的值域部分。

m.insert( make_pair(key, value) );

也可以直接调用insert 方法插入元素对，insert 操作会返回一个pair，当map 中没有与key 相匹配的键值时，其first 是指向插入元素对的迭代器，其second 为true；若map 中已经存在与key 相等的键值时，其first 是指向该元素对的迭代器，second 为false。

3、查找元素对，例如：

int i = m[key];

要注意的是，当与该键值相匹配的元素对不存在时，会创建键值为key 的元素对。map<string, int>::iterator it = m.find(key);如果map 中存在与key 相匹配的键值时，find 操作将返回指向该元素对的迭代器，否则，返回的迭代器等于map 的end()（参见vector 中提到的begin

和end 操作）。

4、删除元素对，例如：

m.erase(key);删除与指定key 键值相匹配的元素对，并返回被删除的元素的个数。

m.erase(it);删除由迭代器it 所指定的元素对，并返回指向下一个元素对的迭代器。

看一段简单的示例代码：

 #include<map>
 #include<iostream>
 using namespace std;
 typedef map<int, string, less<int> > M_TYPE;
 typedef M_TYPE::iterator M_IT;
 typedef M_TYPE::const_iterator M_CIT;
 int main()
 {
     M_TYPE MyTestMap;
     MyTestMap[] = "No.3";
     MyTestMap[] = "No.5";
     MyTestMap[] = "No.1";
     MyTestMap[] = "No.2";
     MyTestMap[] = "No.4";
     M_IT it_stop = MyTestMap.find();
     cout << "MyTestMap[2] = " << it_stop->second << endl;
     it_stop->second = "No.2 After modification";
     cout << "MyTestMap[2] = " << it_stop->second << endl;
     cout << "Map contents : " << endl;
     for(M_CIT it = MyTestMap.begin(); it != MyTestMap.end();it++)
     {
         cout << it->second << endl;
     }
     return ;
 }
 /*程序执行的输出结果为：
 MyTestMap[2] = No.2
 MyTestMap[2] = No.2 After modification
 Map contents :
 No.1
 No.2 After modification
 No.3
 No.4
 No.5*/

再看一段简单的示例代码：

 #include <iostream>
 #include <map>
 using namespace std;
 int main()
 {
     map<string, int> m;
     m["one"] = ;
     m["two"] = ;
     // 几种不同的insert 调用方法
     m.insert(make_pair("three", ));
     m.insert(map<string, int>::value_type("four", ));
     m.insert(pair<string, int>("five", ));
     string key;
     while (cin>>key)
     {
         map<string, int>::iterator it = m.find(key);
         if (it==m.end())
         {
             cout << "No such key!" << endl;
         }
         else
         {
             cout << key << " is " << it->second << endl;
             cout << "Erased " << m.erase(key) << endl;
         }
     }
     return ;
 }