浅谈C++标准库

目录

• C++模板
• C++标准库
• C++ 面向对象类库
• string
• 标准模板库
• vector
• set
• list
• map
• queue
• priority_queue
• stack
• pair
• algorithm下的常用函数

C++模板

模板是泛型编程的基础，泛型编程即以一种独立于任何特定类型的方式编写代码

模板是创建泛型类或函数的蓝图或公式

可以使用模板来定义函数和类

//函数模板
template <typename type> ret-type func-name(parameter list)
{
   // 函数的主体
}

//类模板
template <class type> class class-name {
.
.
}

C++标准库

①标准函数库--继承自C语言

​ I/O；字符串和字符处理；数学；时间、日期和本地化；动态分配；其他；宽字符函数

②面向对象类库--类及相关函数的集合

​ C++ I/O；String类；数值类；STL容器类；STL算法；STL函数对象；STL迭代器；STL分配器；本地化库；异常处理类；杂项支持库

C++ 面向对象类库

string

可以使用下标和迭代器访问

string s1; //初始化字符串，空字符串，可变长
string s2 = "I am wenny"; //直接初始化
string s3 = string(6,'c'); //拷贝初始化
//cin>>s1;  //遇到空白停止读取
cout<<s2;
str.c_str(); //将string型str使用c_str()变为字符数组，可以使用printf进行输出
cout<<s2[0];  //可以使用下标引用
s2=s1;  //用s1代替s2
s1=s1+s2;  //连接s1和s2

getline(cin,s3); //获取有空白符的一整行内容，按回车键结束输入,不能输入字符数组；输入遗留在输入缓冲的换行符消除
getline(cin,s3,'#')  //输入一串字符（无论多少个回车键），只要是在‘#'之前的字符都会读取并保存
s3.erase(10,8);  //删除s3[10]开始的8个字符，时间复杂度O(n)
s3.insert(2,"bbb"); //在s3中下标为2的字符前插入字符串，时间复杂度O(n)
s3.insert(it,it2,it3);  //迭代器，表示串[it2,it3)将被插入在it的位置

cout<<s2.find("am",0);  //返回子串位置，第二个参数是查找起始位置,如果没有找到返回string::npos；时间复杂度O(nm),n和m分别为str和str2的长度
s2.empty();
s2.size();
s2.substr(pos,len); //从pos号位开始，长度为len的子串，时间复杂度O(len)
s2.replace(pos,len,str2);  //从pos号为开始、长度为len的子串替换为str2；时间复杂度O(str.length())

标准模板库

--实现多种流行和常用的算法和数据结构

帮助文件：c++API.chm（最后整理于2/26/2006）

​ cppreference-zh-20210212.chm

template <typename T>
inline void showset(set<T> v){
    for(typename set<T>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<*it<<" ";
    cout<<endl;
}

vector

翻译为向量--”变长数组“；可以不用初始化就必须指定大小的数组

可以通过下标和迭代器访问

常见用途：1.储存数据：元素个数不确定时 2.用邻接表存储图

//初始化
vector<int> v1;
vector<vector<int>> v2;  //相当于变长二维数组
vector<int> v[100]; //相当于二维数组，第一维已经固定长度
vector<int> v3={1,2,3,4};
vector<string> v4(3,"hi");
vector<int> v5(4);  //默认初始化为0，字符串默认为空
//操作
v1.push_back(2); //向末尾添加对对象，时间复杂度O(1)
v1.pop_back(); //删除尾部的对象，时间复杂度O(1)
v1.empty(); //返回bool值
v3.size();  //返回vector种元素的个数，时间复杂度O(1)
v1.clear(); //删除所有元素，时间复杂度O(n)
v1.insert(v1.begin(),3); //插入一个或多个元素，时间复杂度O(n)
v1.erase(v1.begin());  //删除一个或多个元素，时间复杂度O(n)
v1=v3;
//使用了迭代器的循环体，不要向迭代器所属容器添加元素
cout<<v1[0]; //返回v种第0个位置上元素的引用
cout<<(v1==v5);  //相等当且仅当元素数量相同且对应位置的元素值都相同

set

翻译为集合

与vector大致相同，但set中的元素有序且唯一；添加元素时自动排序，元素本来存在则动作不执行

只能通过迭代器访问

常见用途：需要去重却不方便直接开数组

set<int> s1={9,8,7,6,5,4};  //从小到大自动排序
showset(s1);
//cout<<s1[1]; //不能使用下标引用

set<string> s2={"hello","world","apple"};  //字典序排序
showset(s2);

s1.insert(9);  //已存在没有插入动作，时间复杂度O(logn)
showset(s1);
s2.insert("banana"); //添加并排序
showset(s2);

set<int>::iterator it s1.find(2); //返回value对应的迭代器，时间复杂度O(logn)
s1.erase(); //参数是迭代器，时间复杂度为O(1);参数是value，时间复杂度是O(logn)

list

双向链表

list<int> l1={6,7,3,4};
showlist(l1);
list<char> l2(5,'a');
showlist(l2);

l1.sort(); //list自己的排序函数，无参数
showlist(l1);

map

翻译为映射

运用了hash地址映射的思想，即key-value；

将一个类型的变量映射至另一类型；

map的内部实现是一棵红黑树

可以通过下标和迭代器访问

常见用途：建立字符串与整数之间的映射；判断大整数或其它类型数据是否存在的题目，可以把map当bool数组用；

void showmap(map<string,int> v){
    for(map<string,int>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++)
        cout<<it->first<<" "<<it->second<<endl;  //first表示key，second表示value
    cout<<endl;
}

int main()
{
    map<string,int> m1;  //第一个参数是key，第二个参数是value
    m1["jojo"]=100;
    m1["kiki"]=99; //会以键从小到大的顺序自动排序

    cout<<m1["jojo"]<<endl;
    cout<<m1.count("wenny"); //判断是否存在key，返回1或0
    cout<<m1["test"]<<endl; //不存在key，则显示0，但会插入到map中

    showmap(m1);
    m1.erase("kiki");  //通过关键字删除元素,时间复杂度O(logn)；直接删除迭代器时间复杂度O(1)
    showmap(m1);
    m1.insert(pair<string,int>("harr",89));  //增加元素
    showmap(m1);
    m1.clear();  //清空元素
    m1.find(b);  //确定map中是否有string对象b的映射，若没有函数返回m1.end()；时间复杂度O(logn)
    return 0;

}

queue

翻译为队列，实现先进先出

常见用途：实现广度优先搜索

queue<int> q1;
q1.front(); //因为是限制性数据结构，只能通过front()来访问队首元素，back()来访问队尾元素
q1.back();
q1.push(1);
q1.pop();
q1.empty();
q1.size();

priority_queue

优先队列，底层用堆实现；队首元素一定是优先级最高的那个

常见用途：贪心问题；对dijkstra算法进行优化

priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> q;  //从大到小排序，数字越小优先级越大
priority_queue<int,vector<int>,less<int>> q2;  //从小到大排序，数字越大优先级越大；默认
q.push(3);  //入队，时间复杂度O(logn)
q.push(2);
q.push(4);
cout<<q.top();  //获得队首元素，即堆顶元素
q.pop();  //出队，时间复杂度O(logn)
cout<<q.top();
cout<<q.empty();
struct fru{
	string name;
	int price;
	bool operator < (const fru &b) const{
		return price>b.price;
	}
};
priority_queue<fru> q3; //按照重载的运算符<排序
fru f1,f2,f3;
f1.name = "peach";
f1.price = 3;
f2.name = "apple";
f2.price = 1;
q3.push(f1);
q3.push(f2);
cout<<endl<<q3.top().name<<" "<<q3.top().price;
struct cmp{
	bool operator () (const fru &a,const fru &b){
		return a.price>b.price;
	}
};
priority_queue<fru,vector<fru>,cmp> q4; //重写排序规则
q4.push(f1);
q4.push(f2);
cout<<endl<<q4.top().name<<" "<<q4.top().price;

stack

栈，后进先出

常见用途：模拟实现一些递归

stack<int> s;
s.push(1);  //入栈，时间复杂度O(1)
s.push(2);
s.push(3);
s.pop();  //出栈，时间复杂度O(1)
cout<<s.top()<<endl;  //获得栈顶元素，时间复杂度O(1)
cout<<s.empty()<<endl;
cout<<s.size()<<endl;

pair

可以看作一个内部有两个元素的结构体

常见用途：用来代替二元结构及其构造函数，节省编码时间；作为map的键值对进行插入

struct pair{
	typename first;
	typename second;
};
pair<string,int> p;
p.first = "haha";
p.second = 5;
p = make_pair("xixi",55);  //临时构建一个pair
p = pair<string,int>("heihei",555);  //临时构建一个pair
cout<<(p1>=p2);  //可以直接使用比较操作数

algorithm下的常用函数

int x=-1,y=2;
double a=0.1,b=0.2;
max(x,y);  //参数只能是两个
min(a,b);
abs(x);  //x必须是整数
swap(x,y);  //交换x和y的值
int c[3]={1,2,3};
reverse(c,c+3);  //将数组指针在[it，it2）之间的元素或容器的迭代器在[it，it2）范围内的元素进行反转
int d[10]={1,2,3};
do{
    cout<<a[0]<<a[1]<<a[2]<<endl;
}while(next_permutation(d,d+3));  //函数给出一个序列在全排列中的下一个序列，到达全排列最后一个时会返回false
fill(d,d+2,5);  //把数组或容器的[it，it2)赋为某个相同的值
sort(d,d+3);  //默认递增排序
//用在有序数组或容器中；时间复杂度O(log(last-first))；返回位置的指针或迭代器
lower_bound(d,d+3,2);  //寻找第一个大于等于val的元素位置
upper_bound(d,d+3,2);  //寻找第一个大于val的元素位置

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