STL简介
什么是STL
STL(standard template libaray-标准模板库)：是C++标准库的重要组成部分，不仅是一个可复用的组件库，而且是一个包罗数据结构与算法的软件框架。
STL的版本
原始版本
Alexander Stepanov、Meng Lee 在惠普实验室完成的原始版本，本着开源精神，他们声明允许任何人任意运用、拷贝、修改、传播、商业使用这些代码，无需付费。唯一的条件就是也需要向原始版本一样做开源使用。 HP 版本--所有STL实现版本的始祖。
P.J.版本
由P. J. Plauger开发，继承自HP版本，被Windows Visual C++采用，不能公开或修改，缺陷：可读性比较低，符号命名比较怪异。
RW版本
由Rouge Wage公司开发，继承自HP版本，被C+ + Builder 采用，不能公开或修改，可读性一般。
SGI版本
由Silicon Graphics Computer Systems，Inc公司开发，继承自HP版 本。被GCC(Linux)采用，可移植性好，可公开、修改甚至贩卖，从命名风格和编程 风格上看，阅读性非常高。我们后面学习STL要阅读部分源代码主要参考的就是这个版本。
STL的六大组件
仿函数、算法、迭代器、空间适配器、容器、配接器
STL的缺陷
STL库的更新太慢了。这个得严重吐槽，上一版靠谱是C++98，中间的C++03基本一些修订。C++11出来已经相隔了13年，STL才进一步更新。
STL现在都没有支持线程安全。并发环境下需要我们自己加锁。且锁的粒度是比较大的。
STL极度的追求效率，导致内部比较复杂。比如类型萃取，迭代器萃取。
STL的使用会有代码膨胀的问题，比如使用vector/vector/vector这样会生成多份代码，当然这是模板语法本身导致的。
string类
为什么学习string类
C语言中，字符串是以'\0'结尾的一些字符的集合，为了操作方便，C标准库中提供了一些str系列的库函数，但是这些库函数与字符串是分离开的，不太符合OOP的思想，而且底层空间需要用户自己管理，稍不留神可能还会越界访问。
标准库中的string类
string类的文档介绍：
https://cplusplus.com/reference/string/string/?kw=string
字符串是表示字符序列的类
标准的字符串类提供了对此类对象的支持，其接口类似于标准字符容器的接口，但添加了专门用于操作单字节字符字符串的设计特性。
string类是使用char(即作为它的字符类型，使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信息，请参阅basic_string)。
string类是basic_string模板类的一个实例，它使用char来实例化basic_string模板类，并用char_traits和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参考basic_string)。
注意，这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列，这个类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器，将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。
总结：
string时表示字符串的字符串类。
该类的接口与常规容器接口基本相同，再添加了一些专门用来操作string的常规操作。
string在底层实际是：basic_string模板类的别名，typedef basic_string<char,char_traits,allocator> string;
不能操作多字节或者变长字符的序列。
string类的常用接口说明（最常用的接口）
string类对象的常见构造
（constructor）函数名称 | 功能说明 |
string() | 构造空的string类对象，即空字符串 |
string(const char* s) | 用C-string来构造string类对象 |
string(size_t n,char c) | string类对象中包含n个字符c |
string(const string& s) | 拷贝构造函数 |
void Teststring()
{
string s1; // 构造空的string类对象s1
string s2("hello bit"); // 用C格式字符串构造string类对象s2
string s3(s2); // 拷贝构造s3
}string类对象的容量操作
函数名称 | 功能说明 |
size | 返回字符串有效字符长度 |
length | 返回字符串有效字符长度 |
capacity | 返回空间总大小 |
empty | 检测字符串释放为空，是返回true，否则返回false |
clear | 清空有效字符 |
reserve | 为字符串预留空间 |
resize | 将有效字符的个数改成n个，多出的空间用字符c填充 |
// size/clear/resize
void Teststring1()
{
// 注意：string类对象支持直接用cin和cout进行输入和输出
string s("hello, bit!!!");
cout << s.size() << endl;
cout << s.length() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
cout << s <<endl;
// 将s中的字符串清空，注意清空时只是将size清0，不改变底层空间的大小
s.clear();
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
// 将s中有效字符个数增加到10个，多出位置用'a'进行填充
// “aaaaaaaaaa”
s.resize(10, 'a');
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
// 将s中有效字符个数增加到15个，多出位置用缺省值'\0'进行填充
// "aaaaaaaaaa\0\0\0\0\0"
// 注意此时s中有效字符个数已经增加到15个
s.resize(15);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
cout << s << endl;
// 将s中有效字符个数缩小到5个
s.resize(5);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
cout << s << endl;
}
//==============================================================================
void Teststring2()
{
string s;
// 测试reserve是否会改变string中有效元素个数
s.reserve(100);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
// 测试reserve参数小于string的底层空间大小时，是否会将空间缩小
s.reserve(50);
cout << s.size() << endl;
cout << s.capacity() << endl;
}
// 利用reserve提高插入数据的效率，避免增容带来的开销
//==============================================================================
void TestPushBack()
{
string s;
size_t sz = s.capacity();
cout << "making s grow:\n";
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
s.push_back('c');
if (sz != s.capacity())
{
sz = s.capacity();
cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
}
}
}
void TestPushBackReserve()
{
string s;
s.reserve(100);
size_t sz = s.capacity();
cout << "making s grow:\n";
for (int i = 0; i < 100; ++i)
{
s.push_back('c');
if (sz != s.capacity())
{
sz = s.capacity();
cout << "capacity changed: " << sz << '\n';
}
}
}【注意】
size()与length()方法底层实现原理完全相同，引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一致，一般情况下基本都是用size()。
clear()只是将string中有效字符清空，不改变底层空间大小。
resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个，不同的是当字符个数增多时：resize(n)用0来填充多出的元素空间，resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间。注意：resize在改变元素个数时，如果是将元素个数增多，可能会改变底层容量的大小，如果是将元素个数减少，底层空间总大小不变。
reserve(size_t res_arg=0)：为string预留空间，不改变有效元素个数，当reserve的参数小于string的底层空间总大小时，reserver不会改变容量大小。
string类对象的访问及遍历操作
函数名称 | 功能说明 |
operator[] | 返回pos位置的字符，const string类对象调用 |
begin+end | begin获取一个字符的迭代器+end获取最后一个字符下一个位置的迭代器 |
rbegin+rend | begin获取一个字符的迭代器+end获取最后一个字符下一个位置的迭代器 |
范围for | C++11支持更简洁的范围for的新遍历方式 |
void Teststring()
{
string s1("hello Bit");
const string s2("Hello Bit");
cout<<s1<<" "<<s2<<endl;
cout<<s1[0]<<" "<<s2[0]<<endl;
s1[0] = 'H';
cout<<s1<<endl;
// s2[0] = 'h'; 代码编译失败，因为const类型对象不能修改
}
void Teststring()
{
string s("hello Bit");
// 3种遍历方式：
// 需要注意的以下三种方式除了遍历string对象，还可以遍历是修改string中的字符，
// 另外以下三种方式对于string而言，第一种使用最多
// 1. for+operator[]
for(size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
cout<<s[i]<<endl;
// 2.迭代器
string::iterator it = s.begin();
while(it != s.end())
{
cout<<*it<<endl;
++it;
}
string::reverse_iterator rit = s.rbegin();
while(rit != s.rend())
cout<<*rit<<endl;
// 3.范围for
for(auto ch : s)
cout<<ch<<endl;
}string类对象的修改操作
函数名称 | 功能说明 |
push_back | 在字符串后尾插字符c |
append | 在字符串后追加一个字符串 |
operator+= | 在字符串后追加字符串str |
c_str | 返回C格式的字符串 |
find+npos | 从字符串pos位置开始往后找字符c，返回该字符在字符串中的位置 |
rfind | 从字符串pos位置开始往前找字符c，返回该字符在字符串中的位置 |
substr | 在str中从pos位置开始，截取n个字符，然后将其返回 |
void Teststring()
{
string str;
str.push_back(' '); // 在str后插入空格
str.append("hello"); // 在str后追加一个字符"hello"
str += 'b'; // 在str后追加一个字符'b'
str += "it"; // 在str后追加一个字符串"it"
cout<<str<<endl;
cout<<str.c_str()<<endl; // 以C语言的方式打印字符串
// 获取file的后缀
string file1("string.cpp");
size_t pos = file.rfind('.');
string suffix(file.substr(pos, file.size()-pos));
cout << suffix << endl;
// npos是string里面的一个静态成员变量
// static const size_t npos = -1;
// 取出url中的域名
sring url("http://www.cplusplus.com/reference/string/string/find/");
cout << url << endl;
size_t start = url.find("://");
if (start == string::npos)
{
cout << "invalid url" << endl;
return;
}
start += 3;
size_t finish = url.find('/', start);
string address = url.substr(start, finish - start);
cout << address << endl;
// 删除url的协议前缀
pos = url.find("://");
url.erase(0, pos+3);
cout<<url<<endl;
}
【注意】
在string尾部追加字符时，s.push_back(c) / s.append(1, c) / s += 'c'三种的实现方式差不多，一般情况下string类的+=操作用的比较多，+=操作不仅可以连接单个字符，还可以连接字符串。
对string操作时，如果能够大概预估到放多少字符，可以先通过reserve把空间预留好。
string类非成员函数
函数 | 功能说明 |
operator+ | 尽量少用，因为传值返回，导致深拷贝效率低下 |
operator>> | 输入运算符重载 |
operator<< | 输出运算符重载 |
getline | 获取一行字符串 |
relational operators | 大小比较 |
运用
仅仅反转字母
class Solution {
public:
string reverseOnlyLetters(string S) {
char* pLeft = (char*)S.c_str();
char* pRight = pLeft + (S.size()-1);
while(pLeft < pRight)
{
// 从前往后找，找到一个字母
while(pLeft < pRight)
{
// 找到有效字母后停下来
if(isalpha(*pLeft))
break;
++pLeft;
}
// 从后往前找，找一个字母
while(pLeft < pRight)
{
// 找到有效字母后停下来
if(isalpha(*pRight))
break;
--pRight;
}
if(pLeft < pRight)
{
swap(*pLeft, *pRight);
++pLeft;
--pRight;
}
}
return S;
}
};
找字符串中第一个只出现一次的字符
class Solution {
public:
int firstUniqChar(string s) {
// 统计每个字符出现的次数
int count[256] = {0};
int size = s.size();
for(int i = 0; i < size; ++i)
count[s[i]] += 1;
// 按照字符次序从前往后找只出现一次的字符
for(int i = 0; i < size; ++i)
if(1 == count[s[i]])
return i;
return -1;
}
};字符串里面最后一个单词的长度
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
string line;
// 不要使用cin>>line,因为会它遇到空格就结束了
// while(cin>>line)
while(getline(cin, line))
{
size_t pos = line.rfind(' ');
cout<<line.size()-pos-1<<endl;
}
return 0;
}验证一个字符串是否回文
class Solution {
public:
bool isLetterOrNumber(char ch)
{
return (ch >= '0' && ch <= '9')
|| (ch >= 'a' && ch <= 'z')
|| (ch >= 'A' && ch <= 'Z');
}
bool isPalindrome(string s) {
// 先小写字母转换成大写，再进行判断
for(auto& ch : s)
{
if(ch >= 'a' && ch <= 'z')
ch -= 32;
}
int begin = 0, end = s.size()-1;
while(begin < end)
{
while(begin < end && !isLetterOrNumber(s[begin]))
++begin;
while(begin < end && !isLetterOrNumber(s[end]))
--end;
if(s[begin] != s[end])
{
return false;
}
else
{
++begin;
--end;
}
}
return true;
}
}；字符串相加
class Solution {
public:
string addstrings(string num1, string num2)
{
// 从后往前相加，相加的结果到字符串可以使用insert头插
// 或者+=尾插以后再reverse过来
int end1 = num1.size()-1;
int end2 = num2.size()-1;
int value1 = 0, value2 = 0, next = 0;
string addret;
while(end1 >= 0 || end2 >= 0)
{
if(end1 >= 0)
value1 = num1[end1--]-'0';
else
value1 = 0;
if(end2 >= 0)
value2 = num2[end2--]-'0';
else
value2 = 0;
int valueret = value1 + value2 + next;
if(valueret > 9)
{
next = 1;
valueret -= 10;
}
else
{
next = 0;
}
//addret.insert(addret.begin(), valueret+'0');
addret += (valueret+'0');
}
if(next == 1)
{
//addret.insert(addret.begin(), '1');
addret += '1';
}
reverse(addret.begin(), addret.end());
return addret;
}
};string类的模拟实现
namespace bit
{
class string
{
public:
typedef char* iterator;
public:
string(const char* str = "")
{
_size = strlen(str);
_capacity = _size;
_str = new char[_capacity+1];
strcpy(_str, str);
}
string(const string& s)
: _str(nullptr)
, _size(0)
, _capacity(0)
{
string tmp(s);
this->Swap(tmp);
}
string& operator=(string s)
{
this->Swap(s)
return *this;
}
~string()
{
if (_str)
{
delete[] _str;
_str = nullptr;
}
}
/
// iterator
iterator begin() {return _str;}
iterator end(){return _str + _size;}
/
// modify
void push_back(char c)
{
if (_size == _capacity)
Reserve(_capacity*2);
_str[_size++] = c;
_str[_size] = '\0';
}
string& operator+=(char c)
{
PushBack(c);
return *this;
}
// 作业实现
void append(const char* str);
string& operator+=(const char* str);
void clear()
{
_size = 0;
_str[_size] = '\0';
}
void swap(string& s)
{
swap(_str, s._str);
swap(_size, s._size);
swap(_capacity, s._capacity);
}
const char* c_str()const
{
return _str;
}
/
// capacity
size_t size()const
size_t capacity()const
bool empty()const
void resize(size_t newSize, char c = '\0')
{
if (newSize > _size)
{
// 如果newSize大于底层空间大小，则需要重新开辟空间
if (newSize > _capacity)
{
Reserve(newSize);
}
memset(_str + _size, c, newSize - _size);
}
_size = newSize;
_str[newSize] = '\0';
}
void reserve(size_t newCapacity)
{
// 如果新容量大于旧容量，则开辟空间
if (newCapacity > _capacity)
{
char* str = new char[newCapacity + 1];
strcpy(str, _str);
// 释放原来旧空间,然后使用新空间
delete[] _str;
_str = str;
_capacity = newCapacity;
}
}
// access
char& operator[](size_t index)
{
assert(index < _size);
return _str[index];
}
const char& operator[](size_t index)const
{
assert(index < _size);
return _str[index];
}
// 作业
bool operator<(const string& s);
bool operator<=(const string& s);
bool operator>(const string& s);
bool operator>=(const string& s);
bool operator==(const string& s);
bool operator!=(const string& s);
// 返回c在string中第一次出现的位置
size_t find (char c, size_t pos = 0) const;
// 返回子串s在string中第一次出现的位置
size_t find (const char* s, size_t pos = 0) const;
// 在pos位置上插入字符c/字符串str，并返回该字符的位置
string& insert(size_t pos, char c);
string& insert(size_t pos, const char* str);
// 删除pos位置上的元素，并返回该元素的下一个位置
string& erase(size_t pos, size_t len);
private:
friend ostream& operator<<(ostream& _cout, const bit::string& s);
friend istream& operator>>(istream& _cin, bit::string& s);
private:
char* _str;
size_t _capacity;
size_t _size;
};
}
ostream& bit::operator<<(ostream& _cout, const bit::string& s)
{
// 不能使用这个
//cout << s._str;
for(size_t i = 0; i < s.size(); ++i)
{
_cout<<s[i];
}
return _cout;
}
///对自定义的string类进行测试
void TestBitstring()
{
bit::string s1("hello");
s1.push_back(' ');
s1.push_back('b');
s1.append(1, 'i');
s1 += 't';
cout << s1 << endl;
cout << s1.size() << endl;
cout << s1.capacity() << endl;
// 利用迭代器打印string中的元素
string::iterator it = s1.begin();
while (it != s1.end())
{
cout << *it<<" ";
++it;
}
cout << endl;
// 这里可以看到一个类只要支持的基本的iterator，就支持范围for
for(auto ch : s1)
cout<<ch<<" ";
cout<<endl;
}
