C++容器、类型转换、异常与文件流操作

C++容器、类型转换、异常与文件流操作

目录

• C++容器、类型转换、异常与文件流操作
  • 容器
    • 序列式容器/顺序容器
      • 向量(vector)
      • 列表 (list)
      • 双端队列(deque)
      • 栈(stack)
      • 队列(queue)
      • 优先队列(priority_queue )
    • 关联式容器
      • 集合(set)
      • 键值对(map)
  • 谓词
    • 基本概念
  • 类型转换
    • const_cast
    • static_cast
    • dynamic_cast
    • reinterpret_cast
    • char*与int转换
  • 异常
  • 文件与流操作

容器

容器，就是用来存放东西的盒子。

常用的数据结构包括：数组array, 链表list， 树tree， 栈stack， 队列queue， 散列表hash table, 集合set、映射表map 等等。容器便是容纳这些数据结构的。这些数据结构分为序列式与关联式两种，容器也分为序列式容器和关联式容器。

STL 标准模板库，核心包括容器、算法、迭代器。

序列式容器/顺序容器

元素排列次序与元素无关，由元素添加到容器的顺序决定

容器	说明
vector	支持快速随机访问
list	支持快速插入、删除
deque	双端队列 允许两端都可以进行入队和出队操作的队列
stack	后进先出LIFO(Last In First Out)堆栈
queue	先进先出FIFO(First Input First Output)队列
priority_queue	有优先级管理的queue

向量(vector)

连续存储的元素

向量（Vector）是一个封装了动态大小数组的顺序容器（Sequence Container）。跟任意其它类型容器一样，它能够存放各种类型的对象。可以简单的认为，向量是一个能够存放任意类型的动态数组。

列表 (list)

由节点组成的双向链表，每个结点包含着一个元素

双端队列(deque)

连续存储的指向不同元素的指针所组成的数组

以上三种容器操作基本一样

基本操作:

#include <vector>
using namespace std;

vector<int> vec_1;
//1个元素
vector<int> vec_2(1);
//6个值为 1 的元素
vector<int> vec_3(6,1);
//使用容器初始化
vector<int> vec_4(vec_3);

//通过下标操作元素
int i = vec_3[1];
int j = vec_3.at(1);
//首尾元素
vec_3.front()//返回第一个元素
vec_3.back()//返回最后一个元素

//插入元素
//vector不支持 push_front list,deque可以
vec_1.push_back(1);
//删除元素 vector不支持 pop_front
vec_1.pop_back();

//释放
//可以单个清除，也可以清除一段区间里的元素
vec_3.erase(vec_3.begin(),vec_3.end())
//清理容器 即erase所有
vec_3.clear(); 

//容量大小
vec_3.capacity();
//在容器中，其内存占用的空间是只增不减的，
//clear释放元素，却不能减小vector占用的内存
//所以可以对vector 收缩到合适的大小
vector< int >().swap(vec_3);  

//在vec是全局变量时候
//建立临时vector temp对象，swap调用之后对象vec占用的空间就等于默认构造的对象的大小
//temp就具有vec的大小，而temp随即就会被析构，从而其占用的空间也被释放。

迭代器

for (int i = 0; i < vec.size(); ++i) {
    cout<< "vec["<<i<<"]=" <<vec[i] <<endl;
}

//获得指向首元素的迭代器  模板类，不是指针，当做指针来使用
vector<int>::iterator it = vec.begin();
//遍历元素
for (; it < vec.end(); it++)
{
	cout << *it << endl;
}
//begin和end   分别获得 指向容器第一个元素和最后一个元素下一个位置的迭代器
//rbegin和rend 分别获得 指向容器最后一个元素和第一个元素前一个位置的迭代器

//注意循环中操作元素对迭代器的影响
vector<int>::iterator it = vec.begin();
for (; it < vec.end(); )
{
    //删除值为2的元素
	if (*it == 2) {
		vec.erase(it);
	}
	else {
		it++;
	}
}

栈(stack)

后进先出的值的排列

#include<stack>

stack<int> s;
//入栈
s.push(1);
s.push(2);
//弹栈
s.pop();
//栈顶
cout << s.top() << endl;

队列(queue)

先进先出的值的排列

#include<queue>

queue<int> q;
q.push(1);
q.push(2);
//移除最后一个
q.pop();
//获得第一个
q.front();
//最后一个元素
cout << q.back() << endl;

优先队列(priority_queue )

元素的次序是由所存储的数据的某个值排列的一种队列

//最大的在队首
priority_queue<int>;
//在vector之上实现的
priority_queue<int, vector<int>, less<int> >;
//vector 承载底层数据结构堆的容器
//less 表示数字大的优先级高，而 greater 表示数字小的优先级高
//less  	 让优先队列总是把最大的元素放在队首
//greater    让优先队列总是把最小的元素放在队首

//less和greater都是一个模板结构体 也可以自定义

class Student {
public:
	int grade;
	Student(int grade):grade(grade) {
	}
};
struct cmp {
	bool operator ()(Student* s1, Student* s2) {
        // > 从小到大
        // < 从大到小
		return s1->grade > s2->grade;
	}
	bool operator ()(Student s1, Student s2) {
		return s1.grade > s2.grade;
	}
};
priority_queue<Student*, vector<Student*>, cmp > q1;
q1.push(new Student(2));
q1.push(new Student(1));
q1.push(new Student(3));
cout << q1.top()->grade << endl;

关联式容器

关联容器和大部分顺序容器操作一致

关联容器中的元素是按关键字来保存和访问的 支持高效的关键字查找与访问

集合(set)

由节点组成的红黑树，每个节点都包含着一个元素,元素不可重复

#include<set>

set<string> a;
set<string> a1={"zhangsan","666"};
a.insert("zhangsan");  // 插入一个元素
a.erase("123");	//删除,erase的返回值总是０和１，若返回０，表示删除的元素不在set中

//find 返回一个迭代器，如果查找失败会返回end()元素，否则成功
if(a.find("zhangsan")!=a.end())

//遍历
set<string>::iterator it = a.begin();
while (it != a.end()) {
	cout << *it << endl;
	it++;
}
for(set<int>::iterator it=numSet.begin() ;it!=numSet.end();it++){
    cout<<*it<<endl;
}

键值对(map)

由{键，值}对组成的集合

#include<map>

map<int, string> m;
map<int, string> m1 = { { 1,"张三" },{ 2,"李四" } };
//插入元素
m1.insert({ 3,"王五" });
//pair=键值对
pair<int, string> p(4, "dongnao");
m1.insert(p);
//insetrt 返回 map<int, string>::iterator : bool 键值对
//如果 插入已经存在的 key，则会插入失败
//multimap：允许重复key
//使用m1[3] = "xx" 能够覆盖

//通过【key】操作元素
m1[5] = "yihan";
cout << m1[5].c_str() << endl;
//通过key查找元素
map<int, string>::iterator it = m1.find(3);
cout << (*it).second.c_str()<< endl;
// 删除
m1.erase(5);
//遍历
for (it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
{
	pair<int, string> item = *it;
	cout << item.first << ":" << item.second.c_str() << endl;
}

//其他map================================

unordered_map c++11取代hash_map（哈希表实现，无序）

哈希表实现查找速度会比RB树实现快,但rb整体更节省内存

需要无序容器，高频快速查找删除，数据量较大用unordered_map；

需要有序容器，查找删除频率稳定，在意内存时用map。

谓词

如何最简单、通俗地理解C++的谓词？

C++ 谓词(predicate) 与 仿函数 ( functor (function object))

基本概念

① 返回bool类型的仿函数称为谓词。

② 如果operator()接受一个参数，那么叫做一元谓词。

③ 如果operator()接受两个参数，那么叫做二元谓词。

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>

//仿函数 返回值类型是bool数据类型，称为谓词
//一元谓词
class GreaterFive
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val > 5;
	}
};

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

	//查找容器中，有没有大于5的数字
	//GreaterFive() 匿名函数对象
	vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
	if (it == v.end())
	{
		cout << "未找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到大于5的数字为：" << *it << endl;
	}
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;

}

运行结果：

找到大于5的数字为：6

#include<iostream>
using namespace std;
#include<vector>
#include<algorithm>

//仿函数 返回值类型是bool数据类型，称为谓词
//二元谓词
class MyCompare
{
public:
	bool operator()(int val1,int val2)
	{
		return val1 > val2;
	}
};

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

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

	//使用函数对象，改变算法策略，变为排序规则为从大到小
	sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());  //MyCompare()为函数对象，是匿名函数

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

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;

}

运行结果：

10 20 30 40 50
----
50 40 30 20 10

类型转换

除了能使用c语言的强制类型转换外,还有：转换操作符 （新式转换）

const_cast

修改类型的const或volatile属性

const char *a;
char *b = const_cast<char*>(a);

char *a;
const char *b = const_cast<const char*>(a);

static_cast

1. 基础类型之间互转。如：float转成int、int转成unsigned int等
2. 指针与void之间互转。如：float*转成void*、Bean*转成void*、函数指针转成void*等
3. 子类指针/引用与 父类指针/引用 转换。

class Parent {
public:
	void test() {
		cout << "p" << endl;
	}
};
class Child :public Parent{
public:
	 void test() {
		cout << "c" << endl;
	}
};
Parent  *p = new Parent;
Child  *c = static_cast<Child*>(p);
//输出c
c->test();

//Parent test加上 virtual 输出 p

dynamic_cast

主要 将基类指针、引用 安全地转为派生类.

在运行期对可疑的转型操作进行安全检查，仅对多态有效

//基类至少有一个虚函数
//对指针转换失败的得到NULL，对引用失败  抛出bad_cast异常
Parent  *p = new Parent;
Child  *c = dynamic_cast<Child*>(p);
if (!c) {
	cout << "转换失败" << endl;
}

Parent  *p = new Child;
Child  *c = dynamic_cast<Child*>(p);
if (c) {
	cout << "转换成功" << endl;
}

reinterpret_cast

对指针、引用进行原始转换

float i = 10;

//&i float指针，指向一个地址，转换为int类型，j就是这个地址
int j = reinterpret_cast<int>(&i);
cout  << hex << &i << endl;
cout  << hex  << j << endl;

cout<<hex<<i<<endl; //输出十六进制数
cout<<oct<<i<<endl; //输出八进制数
cout<<dec<<i<<endl; //输出十进制数

char*与int转换

//char* 转int float
int i = atoi("1");
float f = atof("1.1f");
cout << i << endl;
cout << f << endl;

//int 转 char*
char c[10];
//10进制
itoa(100, c,10);//itoa并不是一个标准的C函数，它是Windows特有的
cout << c << endl;

//int 转 char*
char c1[10];
sprintf(c1, "%d", 100);
cout << c1 << endl;

异常

void test1()
{
	throw "测试!";
}

void test2()
{
	throw exception("测试");
}

try {
	test1();
}
catch (const char *m) {
	cout << m << endl;
}
try {
	test2();
}
catch (exception  &e) {
	cout << e.what() << endl;
}

//自定义
class MyException : public exception
{
public:
   virtual char const* what() const
    {
        return "myexception";
    }
};

//随便抛出一个对象都可以

文件与流操作

C 语言的文件读写操作

头文件:stdio.h

函数原型：FILE * fopen(const char * path, const char * mode);

path: 操作的文件路径

mode:模式

模式	描述
r	打开一个已有的文本文件，允许读取文件。
w	打开一个文本文件，允许写入文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。在这里，您的程序会从文件的开头写入内容。如果文件存在，则该会被截断为零长度，重新写入。
a	打开一个文本文件，以追加模式写入文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。在这里，您的程序会在已有的文件内容中追加内容。
r+	打开一个文本文件，允许读写文件。
w+	打开一个文本文件，允许读写文件。如果文件已存在，则文件会被截断为零长度，如果文件不存在，则会创建一个新文件。
a+	打开一个文本文件，允许读写文件。如果文件不存在，则会创建一个新文件。读取会从文件的开头开始，写入则只能是追加模式。

//========================================================================
FILE *f = fopen("xxxx\\t.txt","w");
//写入单个字符
fputc('a', f);
fclose(f);

FILE *f = fopen("xxxx\\t.txt","w");
char *txt = "123456";
//写入以 null 结尾的字符数组
fputs(txt, f);
//格式化并输出
fprintf(f,"%s",txt);
fclose(f);

//========================================================================
fgetc(f); //读取一个字符

char buff[255];
FILE *f = fopen("xxxx\\t.txt", "r");//This is testing for fputs...
//读取 遇到第一个空格字符停止
fscanf(f, "%s", buff);
printf("1: %s\n", buff);//1: This

//最大读取 255-1 个字符
fgets(buff, 255, f);
printf("2: %s\n", buff);//2: is testing for fprintf...

fgets(buff, 255, (FILE*)fp);
printf("3: %s\n", buff );//3: This is testing for fputs...
fclose(f);
//首先，fscanf() 方法只读取了 This，因为它在后边遇到了一个空格。其次，调用 fgets() 读取剩余的部分，直到行尾。最后，调用 fgets() 完整地读取第二行。

//二进制 I/O 函数
size_t fread(void *ptr, size_t size_of_elements,
             size_t number_of_elements, FILE *a_file);
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size_of_elements,
             size_t number_of_elements, FILE *a_file);
//1、写入/读取数据缓存区
//2、每个数据项的大小
//3、多少个数据项
//4、流
//如：图片、视频等以二进制操作:
//写入buffer 有 1024个字节
fwrite(buffer,1024,1,f);

C++ 文件读写操作

<iostream> 和 <fstream>

数据类型	描述
ofstream	输出文件流，创建文件并向文件写入信息。
ifstream	输入文件流，从文件读取信息。
fstream	文件流，且同时具有 ofstream 和 ifstream 两种功能。

char data[100];
// =====以写模式打开文件=======
ofstream outfile;
outfile.open("XXX\\f.txt");
cout << "输入你的名字: ";
//cin 接收终端的输入
cin >> data;
// 向文件写入用户输入的数据
outfile << data << endl;
// 关闭打开的文件
outfile.close();

// =======以读模式打开文件=======
ifstream infile;
infile.open("XXX\\f.txt");

//这一句等于上面两句
//ifstream  inFile("XXX\\f.txt");

cout << "读取文件" << endl;
infile >> data;
cout << data << endl;

//读取一行，放入到data中
inFile.getline(data,100);
cout << data << endl;

//读取一行，放入string中
#include <string>
string s;
getline(inFile,s);
cout << s <<endl;

// 关闭
infile.close();