STL 的诞生、STL 基本概念、STL 六大组件、STL 容器、STL 算法、STL 迭代器

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前言

本文包含 STL 的诞生、STL 基本概念、STL 六大组件、STL 容器、STL 算法、STL 迭代器、vector 存放内置数据类型、vector 存放自定义数据类型、vector 容器嵌套容器。

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1 STL 的诞生

（1）、长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西

（2）、C++ 的 面向对象 和 泛型编程 思想，目的就是 复用性的提升

（3）、大多情况下，数据结构和算法都未能有一套标准，导致被迫从事大量重复工作

（4）、为了建立数据结构和算法的一套标准，诞生了 STL

2 STL 基本概念

（1）、STL（Standard Template Library，标准模板库）

（2）、STL 从广义上分为： 容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)

（3）、容器 和 算法 之间通过 迭代器 进行无缝连接

（4）、STL 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数

3 STL 六大组件

STL 大体分为六大组件，分别是：容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器

（1）、容器： 各种数据结构，如 vector、list、deque、set、map 等，用来存放数据

（2）、算法： 各种常用的算法，如 sort、find、copy、for_each 等

（3）、迭代器： 扮演了容器与算法之间的胶合剂

（4）、仿函数： 行为类似函数，可作为算法的某种策略（重载的小括号()）

（5）、适配器： 一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西

（6）、空间配置器： 负责空间的配置与管理

4 STL 中容器、算法、迭代器

容器： 置物之所也

STL 容器 就是将运用 最广泛的一些数据结构 实现出来

常用的数据结构： 数组、链表、树、栈、队列、集合、映射表 等

这些容器分为 序列式容器 和 关联式容器 两种：

序列式容器： 强调值的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置

关联式容器： 二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系

算法： 问题之解法也 （算法要通过迭代器访问容器中的元素）

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms)

算法分为：质变算法 和 非质变算法

质变算法： 是指运算过程中会更改区间内的元素的内容。例如拷贝，替换，删除等等

非质变算法： 是指运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等

迭代器： 容器和算法之间粘合剂

提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方式

每个容器都有自己专属的迭代器

迭代器使用非常类似于指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针

迭代器种类：

种类	功能	支持运算
输入迭代器	对数据的只读访问	只读，支持++、==、！=
输出迭代器	对数据的只写访问	只写，支持++
前向迭代器	读写操作，并能向前推进迭代器	读写，支持++、==、！=
双向迭代器	读写操作，并能向前和向后操作	读写，支持++、–，
随机访问迭代器	读写操作，可以以跳跃的方式访问任意数据，功能最强的迭代器	读写，支持++、–、[n]、-n、<、<=、>、>=

常用的容器中迭代器种类为双向迭代器，和随机访问迭代器

5 容器算法迭代器初识

了解 STL 中容器、算法、迭代器概念之后，我们利用代码感受 STL 的魅力

STL 中最常用的容器为 Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器

5.1 vector 存放内置数据类型

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector<int>::iterator

// vector容器存放内置数据类型

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

#include <vector>
#include <algorithm>  // 标准算法头文件

void MyPrint(int val)
{
	cout << val << " ";
}

void test01() {

	// 创建vector容器对象，并且通过模板参数指定容器中存放的数据的类型
	vector<int> v;  // 容器vector，<int>需要操作的数据类型，给容器起名v

	// 向容器中放数据
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);

	// 每一个容器都有自己的迭代器，迭代器是用来遍历容器中的元素
	// v.begin()起始迭代器，这个迭代器指向容器中第一个数据
	// v.end()结束迭代器，这个迭代器指向容器元素的最后一个元素的下一个位置
	// vector<int>::iterator 拿到vector<int>这种容器的迭代器类型；每个容器都有一个专属的迭代器类型

	vector<int>::iterator pBegin = v.begin();  // vector<int>类型，::作用域下，iterator迭代器，begin()起始迭代器
	vector<int>::iterator pEnd = v.end();  // end()结束迭代器：指向容器中最后一个元素的下一个位置

	// 第一种遍历方式：
	while (pBegin != pEnd) {
		cout << *pBegin << " ";  // 解引用；因为iterator类似于指针，可以相当于指针，所以需要解引用*
		pBegin++;
	}

	// vector<int>::iterator 拿到vector<int>这种容器的迭代器类型；每个容器都有一个专属的迭代器类型
	// 第二种遍历方式：
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}

	cout << endl;

	// 第三种遍历方式：
	// 使用STL提供标准遍历算法  头文件 algorithm
	for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);  // （v.begin()起始，v.end()结束）区间，MyPrint函数（回调技术）；函数一开始不调用，而是在for_each遍历期间，调用MyPrint函数

	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

5.2 Vector 存放自定义数据类型

学习目标：vector 中存放自定义数据类型，并打印输出

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

#include <vector>

// 自定义数据类型
class Person {

public:

	Person(string name, int age) {
		mName = name;
		mAge = age;
	}

public:

	string mName;
	int mAge;
};

// 存放对象
void test01() {

	vector<Person> v;  // 使用vector需包含<vector>头文件

	// 创建数据
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);
	Person p5("eee", 50);

	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);

	// vector<Person>::iterator 拿到vector<Person>这种容器的迭代器类型；每个容器都有一个专属的迭代器类型
	for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << "Name:" << (*it).mName << " Age:" << (*it).mAge << endl;  // *it解引用，解出的是Person类型
		cout << "Name:" << it->mName << " Age:" << it->mAge << endl;  // 通过指针的箭头->方式访问
	}
}

// 放对象指针；存放自定义数据类型指针
void test02() {

	vector<Person*> v;  // 相当于保存p1~p5的地址

	// 创建数据
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);
	Person p5("eee", 50);

	v.push_back(&p1);  // 取址&
	v.push_back(&p2);
	v.push_back(&p3);
	v.push_back(&p4);
	v.push_back(&p5);

	// 遍历容器中的数据
	for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		Person* p = (*it);  // *it解引用，解出的是Person*类型；通过Person类型的指针拿到属性，需要使用->
		cout << "Name:" << p->mName << " Age:" << (*it)->mAge << endl;
	}
}

int main() {

	test01();

	cout << endl;

	test02();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

5.3 Vector 容器嵌套容器

学习目标：容器中嵌套容器，我们将所有数据进行遍历输出

#include <iostream>  // 包含标准输入输出流文件
using namespace std;  // 使用标准命名空间

#include <vector>

// 容器嵌套容器
void test01() {

	vector< vector<int> >  v;  // 大容器vector<>  v中嵌套一个小容器vector<int>

	// 创建小容器
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	vector<int> v3;
	vector<int> v4;

	// 向小容器中添加数据
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		v1.push_back(i + 1);
		v2.push_back(i + 2);
		v3.push_back(i + 3);
		v4.push_back(i + 4);
	}

	// 将容器元素插入到vector v中；小容器插入到大容器中
	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
	v.push_back(v3);
	v.push_back(v4);

	// 通过大容器，把所有数据遍历一遍
	for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		// (*it) ----- 容器vector<int>；需要将小容器也遍历一下
		for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++) {  // (*it).begin()获取小容器的起始位置
			cout << *vit << " ";
		}
		cout << endl;
	}
}

int main() {

	test01();

	system("pause");  // 相当于在本地 Windows 调试器中的：请按任意键继续...；暂停，方便看清楚输出结果

	return 0;  // 程序正常退出
}

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