C++ 语法基础课8 —— STL/位运算和常用库函数

news2024/11/23 9:01:07

文章目录

  • STL
    • 1. #include\<vector>(尾部增删)
      • (1) 声明
      • (2) size/empty
      • (3) clear
      • (4) 迭代器(iterator)
      • (5) begin/end(遍历)
      • (6) front/back
      • (7) push_back()/pop_back()
    • 2. #include\<queue>(队列先进先出)
      • (1) 声明
      • (2) 循环队列 queue(队列结构)
      • (3) 优先队列 priority_queue(堆结构)
    • 3. #include\<stack>(栈先进后出)
    • 4. #include\<deque>(双端队列)
    • 5. #include\<set>
      • (1) 声明
      • (2) 迭代器
      • (3) begin/end
      • (4) insert
      • (5) find
      • (6) lower_bound/upper_bound
      • (7) erase
      • (8) count
    • 6. #include\<map>
      • (1) 声明
      • (2) insert/erase
      • (3) find
      • (4) 操作符
      • (5) unorderd_set/unordered_map/bitset
      • (6) pair 函数
  • 位运算和常用库函数
    • 1. 位运算
    • 2. 常用库函数(算法库#include\<algorithm>)
      • 2.1 reverse 翻转
      • 2.2 unique 去重(离散化) 重点!
      • 2.3 random_shuffle 随机打乱
      • 2.4 sort 排序(重要!)
      • 2.5 lower_bound/upper_bound 二分

STL

1. #include<vector>(尾部增删)

  • vector是变长数组,支持随机访问,不支持在任意位置O(1)插入。为了保证效率,元素的增删一般应该在末尾进行

(1) 声明

#include <vector> 	头文件
vector<int> a;		相当于一个长度动态变化的int数组
vector<int> b[233];	相当于第一维长233,第二位长度动态变化的int数组
a.size();// 长度
a.empty();// 返回的是bool值
a.clear();// 清空

struct rec
{
	int x, y;
};
vector<rec> c;		自定义的结构体类型也可以保存在vector中

(2) size/empty

  • size函数返回vector的实际长度(包含的元素个数),empty函数返回一个bool类型,表明vector是否为空。二者的时间复杂度都是O(1)
  • 所有的STL容器都支持这两个方法,含义也相同,之后我们就不再重复给出

(3) clear

  • clear函数把vector清空

(4) 迭代器(iterator)

  • 类似指针或者数组下标的概念,相当于地址
  • 迭代器就像STL容器的“指针”,可以用星号“*”操作符解除引用
  • 一个保存int的vector的迭代器声明方法为:
vector<int>::iterator it = a.begin();// it + 2相当于访问a[2],it访问的就是a[0]
a.end();// 最后元素的下一个位置
*a.begin();// = a[0], *就是取值,a.begin()可以理解为指针
  • vector的迭代器是“随机访问迭代器”,可以把vector的迭代器与一个整数相加减,其行为和指针的移动类似。可以把vector的两个迭代器相减,其结果也和指针相减类似得到两个迭代器对应下标之间的距离

(5) begin/end(遍历)

  • begin函数返回指向vector中第一个元素的迭代器。例如a是一个非空的vector,则*a.begin()与a[0]的作用相同
  • 所有的容器都可以视作一个“前闭后开[start, end)”的结构,end函数返回vector的尾部,即第n个元素再往后的“边界”。*a.end()与a[n]都是越界访问,其中n = a.size()
  • 下面两份代码都遍历了vectora,并输出它的所有元素
#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> a({1,2,3});
	cout << a[0] << ' ' << *a.begin() << endl;// 结果是1 1

	// 遍历
	for (int i = 0; i < a.size(); i ++) cout << a[i] << ' ';
	cout << endl;

	// 迭代器遍历
	for (vector<int>::iterator it = a.begin(); it != a.end(); it ++) cout << *it << endl;
	for (auto it = a.begin(); it != a.end(); it ++) cout << *it << endl;// 使用auto

	// 范围遍历
	for(int x : a) cout << x << ' ' << endl;
	return 0;
}

(6) front/back

  • front函数返回vector的第一个元素,等价于*a.begin() 和 a[0]
  • back函数返回vector的最后一个元素,等价于*a.end() 和 a[a.size() – 1]
#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> a({1,2,3});
	cout << a.front() << ' ' << a[0] << ' ' << *a.begin() << endl;//都输出1,三个表达式是等价的
	cout << a.back() << ' ' << a[a.size() - 1] << endl;// 均输出3,表达式等价
	return 0;
}

在这里插入图片描述

(7) push_back()/pop_back()

  • a.push_back(x) 元素x插入到vector a的尾部
  • b.pop_back() 删除vector a的最后一个元素
#include<vector>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> a({1,2,3});
	a.push_back(4);// 往队列最后位置添加元素
	for(int x : a) cout << x << ' ';// 1 2 3 4
	cout << endl;

	a.pop_back();// 去除队列最后位置的元素
	for(int x : a) cout << x << ' ';// 1 2 3
	cout << endl;
}

2. #include<queue>(队列先进先出)

  • 头文件queue主要包括循环队列queue优先队列priority_queue两个容器
    在这里插入图片描述
  • 队列是先进先出的结构,1是先从左边进,也是先从右边出
  • 队列queue、优先队列priority_queue、栈stack均没有clear()函数,其他都有clear()函数

(1) 声明

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

int main()
{
	// 循环队列
	queue<int> q;// 也叫队列
	queue<double> q;
	
	struct rec
	{
		int a, x;
	}; 
	queue<rec> q; // 结构体队列
	
	// 优先队列
	priority_queue<int> q;		// 大根堆
	priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;	// 小根堆
	priority_queue<pair<int, int>>q;// pair是二元组

	// 大根堆重载小于号
	struct rec
	{
		int a, b;
		bool operator < (const rec& t) const // 重载小于号
		{
			return a < t.a;// 编译器无法比较自定义数据的大小,需要自己定义规则
		}
	}; 
	priority_queue<rec> c; // 定义结构体,内部要重载小于号
	d.push({1,2});

	// 小根堆重载大于号
	struct rec
	{
		int a, b;
		bool operator > (const rec& t) const // 重载大于号
		{
			return a > t.a;// 编译器无法比较自定义数据的大小,需要自己定义规则
		}
	}; 
	priority_queue<rec, vector<rec>, greater<rec>> c; // 定义结构体,内部要重载大于号
	d.push({1,2});
}

(2) 循环队列 queue(队列结构)

  • push 从队尾插入
  • pop 从队头弹出
  • front 返回队头元素
  • back 返回队尾元素
#include<vector>
#include<queue>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	// 循环队列
	queue<int> q;// 队列
	q.push(1); // 队尾插入元素
	q.pop();// 弹出队头元素
	q.front();// 返回队头元素
	q.back();// 返回队尾元素

	q = queue<int>();// 不能用clear函数清空队列,只能用左边的初始化清空
}

(3) 优先队列 priority_queue(堆结构)

  • push 把元素插入堆
  • pop 删除堆顶元素
  • top 查询堆顶元素(最大值)
#include<vector>
#include<queue>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	// 优先队列
	priority_queue<int> a;// 大根堆
	a.push(1); // 插入元素
	a.top();// 取最大值
	a.pop();// 删除最大值
}

3. #include<stack>(栈先进后出)

  • 头文件stack包含栈,声明和前面的容器类似,结构类似弹夹
  • push 向栈顶插入
  • pop 弹出栈顶元素
    在这里插入图片描述
#include<vector>
#include<queue>
#include<stack>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	stack<int> stk;
	stk.push(1);// 栈顶插入元素
	stk.top();// 返回栈顶元素
	stk.pop();// 弹出栈顶元素
	return 0;
}

4. #include<deque>(双端队列)

  • 双端队列deque是一个支持在两端高效插入或删除元素的连续线性存储空间。它就像是vector和queue的结合。与vector相比,deque在头部增删元素仅需要O(1)的时间;与queue相比,deque像数组一样支持随机访问

  • a[] 随机访问元素

  • begin/end 返回deque的头/尾迭代器

  • front/back 队头/队尾元素

  • push_back 从队尾入队

  • push_front 从队头入队

  • pop_back 从队尾出队

  • pop_front 从队头出队

  • clear 清空队列

#include<vector>
#include<queue>
#include<stack>
#include<deque>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	deque<int> a;
	a.begin(), a.end();
	a.front(), a.back();// 返回队尾和队头元素
	a.push_back(1), a.push_front(2);// 队尾插入1,队头插入2
	a.pop_front(), a.pop_back();// 弹出队尾元素和队头元素
	a.clear();// 清空
	return 0;
}

5. #include<set>

  • 头文件 set 主要包括 set 和 multiset 两个容器,分别是“有序集合”和“有序多重集合”,即前者 set 的元素不能重复,而后者可以包含若干个相等的元素。set 和 multiset 的内部实现是一棵红黑树,它们支持的函数基本相同

(1) 声明

#include<vector>
#include<queue>
#include<stack>
#include<deque>
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	set<int> a;// 元素不能重复
	multiset<double> b;// 元素可以重复

	// set迭代器
	set<int>::iterator it = a.begin();
	it ++;it --;// 表示有序序列的下一个元素/前一个元素
	a.end();// 最后一个元素后一个位置
	
	// 插入元素
	a.insert(x);
	// 查找元素
	a.find(x);// 找到的话返回的是元素的迭代器,没找到则 a.find(x) == a.end()
	if(a.find(x) == a.end()) // 判断x在a中是否存在

	a.lower_bound(x);// 找到大于等于x值的最小元素的迭代器
	a.upper_bound(x);// 找到大于x值的最小元素的迭代器

	a.erase(it);// 删除迭代器
	a.count(x);// 表示x在a里面的个数
	struct rec
	{
		int x, y;
		bool operator < (const rec& t) const // 重载小于号
		{
			return x < t.x;// 编译器无法比较自定义数据的大小,需要自己定义规则
		}
	}; 
	set<rec> c; // 结构体rec中必须定义小于号
	d.push({1,2});
}
  • size/empty/clear
  • 与vector类似

(2) 迭代器

  • set 和 multiset 的迭代器称为“双向访问迭代器”,不支持“随机访问”,支持星号(*)解除引用,仅支持”++”和–“两个与算术相关的操作
  • 设 it 是一个迭代器,例如 set<int>::iterator it;
  • 若把 it++,则 it 会指向“下一个”元素。这里的“下一个”元素是指在元素从小到大排序的结果中,排在it 下一名的元素。同理,若把 it–,则 it 将会指向排在“上一个”的元素

(3) begin/end

  • 返回集合的首、尾迭代器,时间复杂度均为O(1)
  • s.begin() 是指向集合中最小元素的迭代器
  • s.end() 是指向集合中最大元素的下一个位置的迭代器。换言之,就像 vector 一样,是一个“前闭后开”的形式。因此–s.end()是指向集合中最大元素的迭代器

(4) insert

  • s.insert(x) 把一个元素x插入到集合 s 中,时间复杂度为O(logn)
  • 在 set 中,若元素已存在,则不会重复插入该元素,对集合的状态无影响

(5) find

  • s.find(x) 在集合s中查找等于x的元素,并返回指向该元素的迭代器。若不存在,则返回s.end()。时间复杂度为O(logn)

(6) lower_bound/upper_bound

  • 这两个函数的用法与find类似,但查找的条件略有不同,时间复杂度为 O(logn)
  • s.lower_bound(x) 查找大于等于x的元素中最小的一个,并返回指向该元素的迭代器
  • s.upper_bound(x) 查找大于x的元素中最小的一个,并返回指向该元素的迭代器

(7) erase

  • 设it是一个迭代器,s.erase(it) 从s中删除迭代器it指向的元素,时间复杂度为 O(logn)
  • 设x是一个元素,s.erase(x) 从s中删除所有等于x的元素,时间复杂度为 O(k+logn),其中k是被删除的元素个数

(8) count

  • s.count(x) 返回集合s中等于x的元素个数,时间复杂度为 O(k +logn),其中k为元素x的个数

6. #include<map>

  • map 容器是一个键值对 key-value 的映射,其内部实现是一棵以 key 为关键码的红黑树。map的key和value可以是任意类型,其中 key 必须定义小于号运算符

(1) 声明

#include<vector>
#include<queue>
#include<stack>
#include<deque>
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;

int main()
{
	map<int, int> a;
	a[1] = 2;
	a[1000000] = 3;
	cout << a[1000000] << endl;

	// 数据类型可以自己定义
	map<string, vector<int>> b;
	b["nqq"] = vector<int>({1,2,3,4});
	cout << b["nqq"][2] << endl;// 结果是3
	
	map<key_type, value_type> name;
	map<long, long, bool> vis;
	map<string, int> hash;
	map<pair<int, int>, vector<int>> test;
}
  • size/empty/clear/begin/end均与set类似

(2) insert/erase

  • 与set类似,但其参数均是pair<key_type, value_type>

(3) find

  • h.find(x) 在变量名为h的map中查找key为x的二元组

(4) 操作符

  • h[key] 返回key映射的value的引用,时间复杂度为O(logn)
  • 操作符是map最吸引人的地方。我们可以很方便地通过h[key]来得到key对应的value,还可以对h[key]进行赋值操作,改变key对应的value

(5) unorderd_set/unordered_map/bitset

#include<vector>
#include<queue>
#include<stack>
#include<deque>
#include<iostream>
#include<map>
#include<unordered_set>
#include<unordered_map>
#include<bitset>
using namespace std;

int main()
{
	unordered_set<int> s;// 哈希表,不能存重复元素
	unordered_multiset<int> s;// 哈希表,能存重复元素

	unordered_map<int, int> c;

	bitset<1000> a;// 中间是数组长度,是0-1串,只有0和1
	a[0] = 1;
	a[1] = 1;
	cout << a.count() << endl;// 表示输出1的个数

	a.set(3);// 可以把第3位设置成1
	a.reset(3);// 把某一位设置成0
	cout << a[3] << endl;// 1
}

(6) pair 函数

	pair<int, string> a;
	a = {3, "nqq"};
	cout << a.first << ' ' << a.second << endl;

位运算和常用库函数

1. 位运算

  • &:与
  • |: 或
  • ~:非
  • ^: 异或
    在这里插入图片描述
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int a = 3, b = 6;
	cout << (a ^ b) << endl;// 与,加括号
	return 0;
}
  • >>: 右移
  • <<: 左移
    在这里插入图片描述

常用操作:

  • 求 x 的第 k 位数字:x >> k & 1:向右移动k位,再和1做"与"运算
    在这里插入图片描述
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int a = 13;
	cout << (a >> 2 & 1) << endl;// 看第2为是1还是0
	for(int i = 5;i >= 0; i --) cout << (a >> i & 1) << ' 0';// 输出每一位
}
  • lowbit(x) = x & -x,返回x的最后一位1
    在这里插入图片描述
  • 推导:-a = a 取反 + 1

在这里插入图片描述

  • 负a和a取反再加1效果相同
    在这里插入图片描述
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
	int a = 2312321;
	int b = -a;
	int c = ~a + 1;
	
	cout << b << ' ' << c << endl;// -2312321
}

2. 常用库函数(算法库#include<algorithm>)

2.1 reverse 翻转

  • 翻转一个vector:
reverse(a.begin(), a.end());
  • 翻转一个数组,元素存放在下标1~n:
reverse(a + 1, a + 1 + n);
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> a({1,2,3,4,5});
	reverse(a.begin(),a.end());

	int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
	reverse(a, a + 5);// 右边是返回的是最后一个元素的下一个位置,左闭右开,a[0] —— a[5]

	for(int x : a) cout << x << ' ' ;// 5 4 3 2 1
	cout << endl;
	return 0;
}

2.2 unique 去重(离散化) 重点!

在这里插入图片描述

  • 必须保证相同元素是挨着一起的,才能保证判重,会把左右不同的元素放在最前面
  • 返回去重之后的尾迭代器(或指针),仍然为前闭后开,即这个迭代器是去重之后末尾元素的下一个位置。该函数常用于离散化,利用迭代器(或指针)的减法,可计算去重后的元素个数
  • 把一个vector去重:int m = unique(a.begin(), a.end()) – a.begin()。 unique(a.begin(), a.end())返回的是所有不同元素的最后一个元素位置的下一位,就是上图的end()位置
  • 把一个数组去重,元素存放在下标 1~n(不是0 — n-1):int m = unique(a + 1, a + 1 + n) – (a + 1)
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>

int main()
{
	// 数组写法
	int a[] = {1, 1, 2, 2, 3, 3, 4};
	int m = unique(a, a + 7) - a;
	cout << m << endl;// 结果是4
	for(int i = 0; i < m; i ++) cout << a[i] << ' ';// 结果是1,2,3,4
	cout << endl;

	// vector写法,需要用到迭代器
	vector<int> a({1, 1, 2, 2, 3, 3, 4});
	int m = unique(a.begin() - a.end()) - a.begin();
	cout << m << endl;// 结果是4
	for(int i = 0; i < m; i ++) cout << a[i] << ' ';// 结果是1,2,3,4
	cout << endl;

	// 直接删除重复元素
	vector<int> a({1, 1, 2, 2, 3, 3, 4});
	a.erase(unique(a.begin() - a.end()), a.end());
	for(auto x : a) cout << x << ' ';// 1 2 3 4
	cout << endl;
	
	return 0;
}

2.3 random_shuffle 随机打乱

  • 用法与reverse相同
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
#include<ctime>// 传入时间,当作随机种子
using namespace std;

int main()
{
	vector<int> a({1,2,3,4,5});
	random_shuffle((a.begin(),a.end());// 生成随机数据,每次运行结果都不一样

	// 加随机种子
	srand(time(0));
	for(int x : a) cout << x << ' ';
	cout << endl;

	// 从小到大排列
	sort(a.begin(), a.end());
	for(int x : a) cout << x << ' ';// 结果是 1 2 3 4 5
	cout << endl;

	// 从大到小排列
	sort(a.begin(),a.end(),greater<int>)
}

2.4 sort 排序(重要!)

  • 对两个迭代器(或指针)指定的部分进行快速排序。可以在第三个参数传入定义大小比较的函数,或者重载“小于号”运算符
  • 把一个int数组(元素存放在下标1~n)从大到小排序,传入比较函数:
int a[MAX_SIZE];
bool cmp(int a, int b) {return a > b; }
sort(a + 1, a + 1 + n, cmp);
  • 把自定义的结构体vector排序,重载“小于号”运算符:
struct rec{ int id, x, y; }
vector<rec> a;
bool operator <(const rec &a, const rec &b) {
		return a.x < b.x || a.x == b.x && a.y < b.y;
}
sort(a.begin(), a.end());

2.5 lower_bound/upper_bound 二分

  • lower_bound 第三个参数传入一个元素x,在两个迭代器(指针)指定的部分上执行二分查找,返回指向第一个大于等于x的元素的位置的迭代器(指针)
  • upper_bound 用法和lower_bound大致相同,唯一的区别是查找第一个大于x的元素。当然,两个迭代器(指针)指定的部分应该是提前排好序的
  • 在有序int数组(元素存放在下标1~n)中查找大于等于x的最小整数的下标:
int I = lower_bound(a + 1, a + 1 + n,. x) – a;
  • 在有序vector 中查找小于等于x的最大整数(假设一定存在):
int y = *--upper_bound(a.begin(), a.end(), x);

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MySQL三大日志binlog、redo log和undo log详解1.redo logredo log概述刷盘时机innodb_flush_log_at_trx_commit0innodb_flush_log_at_trx_commit1innodb_flush_log_at_trx_commit2日志文件组2.binlogbinlog 概述记录格式写入机制刷盘时机3.两阶段提交4.undo log5.总结1.redo lo…

SSL和TLS协议如何提供身份验证、机密性和完整性

SSL 和 TLS 协议使两方能够相互识别和验证&#xff0c;并以机密性和数据完整性进行通信。SSL 和 TLS 协议通过 Internet 提供通信安全性&#xff0c;并允许客户端/服务器应用程序以保密和可靠的方式进行通信。这些协议有两层&#xff1a;记录协议和握手协议&#xff0c;它们位于…

要命!我篡改了系统命令惊现事故,竟要扣我年终奖-Golang-cobra

打工还是要打工的。。我最后也没发出去。 紧急处理以后&#xff0c;现在写复盘&#xff0c;大家随我看看我到底是在学习哪些内容。 &#xff08;以上内容纯属虚构&#xff0c;如有雷同纯属巧合&#xff09; 简介 之前我们讲过pflag和os.Args&#xff0c;现在说说cobra这个命令行…

如何将SQL Server数据从表导出到CSV文件

在本文中,我们将使用四种不同的工具将表从SQL Server导出到.csv文件。此外,你将学习如何将带有或不带有头的SQL查询结果导出到.csv文件。 SQL Server数据从表导出到CSV文件 使用SQL Server Management Studio将SQL结果导出到具有或不具有标题的CSV文件一、不带标题二、带标题…

图形编辑器:图形和辅助线绘制的坐标问题

大家好&#xff0c;我是前端西瓜哥。今天看看绘制图形和辅助线时&#xff0c;坐标转换的一些注意点。 项目地址&#xff0c;欢迎 star&#xff1a; https://github.com/F-star/suika 线上体验&#xff1a; https://blog.fstars.wang/app/suika/ 先回顾一下之前讲的视口坐标和场…

docker镜像与容器实践

一、引子 镜像和容器是不同的概念&#xff0c;本文主要是为了通过实践来强化对这两种不同概念的理解。 二、安装docker 安装docker&#xff0c;执行以下命令即可&#xff1a; # 安装依赖 yum install -y yum-utils device-mapper-persistent-data lvm2 # 设置国内源 yum-co…

显示Linux系统上的服务

init 和 systemd 都是 Linux的 init 守护进程&#xff0c;systemd出现较晚&#xff0c;最近的 Linux 发行版中很常用。init 使用service命令管理服务&#xff0c;而Systemd用systemctl命令管理服务。init 和 systemd 都是 Linux的 init 守护进程&#xff0c;即使你的 Linux 系统…

Maven3.8.*系列 settings.xml详解

文章目录文末,拿完整Settings配置文件设置参考介绍简要概述设置详细信息简单的价值观插件组服务器密码加密的镜像代理配置文件激活性能库插件的储存库活动概况直达文末,拿完整Settings配置文件结语文末,拿完整Settings配置文件 设置参考 介绍 简要概述 的 settings 元素 set…

返乡上云图

这里写自定义目录标题欢迎使用Markdown编辑器新的改变功能快捷键合理的创建标题&#xff0c;有助于目录的生成如何改变文本的样式插入链接与图片如何插入一段漂亮的代码片生成一个适合你的列表创建一个表格设定内容居中、居左、居右SmartyPants创建一个自定义列表如何创建一个注…

PicGo+Github搭建图床

文章目录一、Github仓库创建二、配置PicGo三、实际体验四、PicGo 2.3.1参考资料一、Github仓库创建 PS&#xff1a;它只会显示一次&#xff0c;所以最好把它复制下来到你的备忘录存好&#xff0c;方便下次使用&#xff0c;否则下次有需要重新新建&#xff1b; 二、配置PicGo …

Linux进程控制(进程退出+进程等待)

目录 一、子进程创建 1.1 fork函数深入 1.2 写时拷贝 二、进程退出 2.1.1 进程退出码概念 2.1.2 系统退出码文字描述 2.1.3 _exit和exit函数 2.1.4 查看退出码 三、进程等待 3.1 进程等待解决僵尸进程 3.2 进程等待方法 3.2.1 wait 3.2.2 waitpid(&#xff09; 四、…