C++ STL快速入门

在数月之前的机试中第一次体验到STL的威力,因为自己本来一直在用C语言做开发,很多数据结构都是自己造的,比如链表、队列等,第一次接触C++ STL后发现这些数据结构都已经给我提供好了,我直接拿去调用就好了,真是超级方便。最近的项目中也遇到了STL一些容器,所以现在自己好好总结一下STL中一些最常用的容器的使用方法,方便自己日后查阅。

C++ STL中最基本以及最常用的类或容器无非就是以下几个:

  • string
  • vector
  • set
  • list
  • map

下面就依次介绍它们,并给出一些最常见的最实用的使用方法,做到快速入门。

string

首先看看我们C语言一般怎么使用字符串的

char* s1 = "Hello SYSU!"; //创建指针指向字符串常量,这段字符串我们是不能修改的

//想要创建 可以修改的字符串,我们可以使用数组分配空间
char s2[20] = "Hello SYSU!";
//或者这样
char s3[] = "Hello SYSU!";

//当然我们也可以动态分配内存
char* s4 = (char*)malloc(20);
gets(s4);

C++ 标准库中的string表示可变长的字符串,它在头文件string里面。

#include 

用string初始化字符串分两类:用“=”号就是拷贝初始化,否则就是直接初始化。

string s1;//初始化字符串,空字符串
string s2 = s1; //拷贝初始化,深拷贝字符串
string s3 = "I am Yasuo"; //直接初始化,s3存了字符串
string s4(10, 'a'); //s4存的字符串是aaaaaaaaaa
string s5(s4); //拷贝初始化,深拷贝字符串
string s6("I am Ali"); //直接初始化
string s7 = string(6, 'c'); //拷贝初始化,cccccc

#include 
#include 

using namespace std;

int main()
{
    string s1;//初始化字符串,空字符串
    string s2 = s1; //拷贝初始化,深拷贝字符串
    string s3 = "I am Yasuo"; //直接初始化,s3存了字符串
    string s4(10, 'a'); //s4存的字符串是aaaaaaaaaa
    string s5(s4); //拷贝初始化,深拷贝字符串
    string s6("I am Ali"); //直接初始化
    string s7 = string(6, 'c'); //拷贝初始化,cccccc

    //string的各种操作
    string s8 = s3 + s6;//将两个字符串合并成一个
    s3 = s6;//用一个字符串来替代另一个字符串的对用元素

    cin >> s1;

    cout << s1 << endl;
    cout << s2 << endl;
    cout << s3 << endl;
    cout << s4 << endl;
    cout << s5 << endl;
    cout << s6 << endl;
    cout << s7 << endl;
    cout << s8 << endl;
    cout << "s7 size = " << s7.size() << endl; //字符串长度,不包括结束符
    cout << (s2.empty() ? "This string is empty" : "This string is not empty") << endl;;

    system("pause");
    return 0;
}

string的IO操作

使用cin读入字符串时,遇到空白就停止读取。比如程序输入的是

"     Hello   World"

那么我们得到的字符串将是”Hello”,前面的空白没了,后面的world也读不出来。

如果我们想把整个hello world读进来怎么办?那就这样做

cin>>s1>>s2;

hello存在s1里,world存在s2里了。

有时我们想把一个句子存下来,又不想像上面那样创建多个string来存储单词,怎么办?

那就是用getline来获取一整行内容。

string str;
getline(cin, str);
cout << str << endl;

当把string对象和字符面值及字符串面值混在一条语句中使用时,必须确保+的两侧的运算对象至少有一个是string

string s1 = s2 + ", "; //正确
string s3 = "s " + ", "; //错误
string s4 = "hello" + ", " + s1; //错误
string s5 = s1 + "hello " + ", "; //改一下顺序,s1放前头,正确了,注意理解=号右边的运算顺序

处理string中的字符

访问字符串的每个字符

for (int i = 0; i < s3.size(); i++)
{
    cout << s3[i] << endl;
    s3[i] = 's';
}

在C语言中我都是用下标或者指针来访问数组元素,而在C++里,有个新奇的东西叫做迭代器iterator,我们可以使用它来访问容器元素。

string str("hi sysu");
for (string::iterator it = str.begin(); it != str.end(); it++)
{
    cout << *it << endl;
}

我们也可以是使用const_iterator使得访问元素时是能读不能写,这跟常量指针意思差不多。

string str2("hi sysu");
for (string::const_iterator it = str2.begin(); it != str2.end(); it++)
{
    cout << *it << endl;
    *it = 'l'; //这是错误的,不能写
}

string还有一些很好用的函数,比如找子串

string sq("heoolo sdaa ss");
cout << s.find("aa", 0) << endl; //返回的是子串位置。第二个参数是查找的起始位置,如果找不到,就返回string::npos
if (s.find("aa1", 0) == string::npos)
{
    cout << "找不到该子串!" << endl;
}

vector

C++ STL中的verctor好比是C语言中的数组,但是vector又具有数组没有的一些高级功能。与数组相比,vector就是一个可以不用再初始化就必须制定大小的边长数组,当然了,它还有许多高级功能。

要想用vector首先得包含头文件vector。

#include 

怎么初始化?

如果vector的元素类型是int,默认初始化为0;如果vector元素类型为string,则默认初始化为空字符串。

vector v1;
vector v2;
vector v3;
vector<vector >;  //注意空格。这里相当于二维数组int a[n][n];
vector v5 = { 1,2,3,4,5 }; //列表初始化,注意使用的是花括号
vector v6 = { "hi","my","name","is","lee" };
vector v7(5, -1); //初始化为-1,-1,-1,-1,-1。第一个参数是数目,第二个参数是要初始化的值
vector v8(3, "hi");
vector v9(10); //默认初始化为0
vector v10(4); //默认初始化为空字符串

如何向vector添加元素?

请使用push_back加入元素,并且这个元素是被加在数组尾部的。

for (int i = 0; i < 20; i++)
{
    v1.push_back(i);
}

vector其他的操作

访问和操作vector中的每个元素

for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
{
    cout << v1[i] << endl;
    v1[i] = 100;
    cout << v1[i] << endl;
}

注意:只能对已存在的元素进行赋值或者修改操作,如果是要加入新元素,务必使用push_back。push_back的作用有两个:告诉编译器为新元素开辟空间、将新元素存入新空间里。

比如下面的代码是错误的,但是编译器不会报错,就像是数组越界。

vector vec;
vec[0] = 1;  //错误!

当然我们也可以选择使用迭代器来访问元素

vector v6 = { "hi","my","name","is","lee" };
for (vector::iterator iter = v6.begin(); iter != v6.end(); iter++)
{
    cout << *iter << endl;
    //下面两种方法都行
    cout << (*iter).empty() << endl;
    cout <empty() << endl; 
}

上面是正向迭代,如果我们想从后往前迭代该如何操作?

使用反向迭代器

for (vector::reverse_iterator iter = v6.rbegin(); iter != v6.rend(); iter++)
{
    cout << *iter << endl;

}

vector最常用的增删操作

#include 
#include 
#include 

using namespace std;

template 
void showvector(vector v)
{
    for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it;
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
    vector v6 = { "hi","my","name","is","lee" };
    v6.resize(3);  //重新调整vector容量大小
    showvector(v6);

    vector v5 = { 1,2,3,4,5 }; //列表初始化,注意使用的是花括号
    cout << v5.front() << endl; //访问第一个元素
    cout << v5.back() << endl; //访问最后一个元素

    showvector(v5);
    v5.pop_back(); //删除最后一个元素
    showvector(v5);
    v5.push_back(6); //加入一个元素并把它放在最后
    showvector(v5);
    v5.insert(v5.begin()+1,9); //在第二个位置插入新元素
    showvector(v5);
    v5.erase(v5.begin() + 3);  //删除第四个元素
    showvector(v5);
    v5.insert(v5.begin() + 1, 7,8); //连续插入7个8
    showvector(v5);
    v5.clear(); //清除所有内容
    showvector(v5);

    system("pause");
    return 0;
} 

注意:虽然vertor对象可以动态增长,但是也或有一点副作用:已知的一个限制就是不能再范围for循环中向vector对象添加元素。另外一个限制就是任何一种可能改变vector对象容量的操作,不如push_back,都会使该迭代器失效。

总而言之就是:但凡使用了迭代器的循环体,都不要向迭代器所属的容器添加元素!

C++中push_back和insert两个有什么区别?

顾名思义push_back把元素插入容器末尾,insert把元素插入任何你指定的位置。

不过push_back速度一般比insert快。如果能用push_back尽量先用push_back。

set

set跟vector差不多,它跟vector的唯一区别就是,set里面的元素是有序的且唯一的,只要你往set里添加元素,它就会自动排序,而且,如果你添加的元素set里面本来就存在,那么这次添加操作就不执行。要想用set先加个头文件set。

#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

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

int main()
{
    set s1{9,8,1,2,3,4,5,5,5,6,7,7 }; //自动排序,从小到大,剔除相同项
    showset(s1);
    set s2{ "hello","sysy","school","hello" }; //字典序排序
    showset(s2);
    s1.insert(9); //有这个值了,do nothing
    showset(s1);
    s2.insert("aaa"); //没有这个字符串,添加并且排序
    showset(s2);
    
    system("pause");
    return 0;
}

list

list就是链表,在C语言中我们想使用链表都是自己去实现的,实现起来倒不难,但是如果有现成的高效的链表可以使用的话,我们就不需要重复造轮子了。STL就提供了list容器给我们。

list是一个双向链表,而单链表对应的容器则是foward_list。

list即双向链表的优点是插入和删除元素都比较快捷,缺点是不能随机访问元素。

初始化方式就大同小异了,跟vector基本一样。要想用list先加个头文件list。

#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

template 
void showlist(list v)
{
    for (list::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it;
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
    list l1{ 1,2,3,4,5,5,6,7,7 };
    showlist(l1);
    list l2;
    list l3(10);
    list l4(5, 10); //将元素都初始化为10
    showlist(l4);

    
    system("pause");
    return 0;
}

值得注意的是,list容器不能调用algorithm下的sort函数进行排序,因为sort函数要求容器必须可以随机存储,而list做不到。所以,list自己做了一个自己用的排序函数,用法如下:

list l1{ 8,5,7,6,1,2,3,4,5,5,6,7,7 };
l1.sort();

map

map运用了哈希表地址映射的思想,也就是key-value的思想,来实现的。

首先给出map最好用也最最常用的用法例子,就是用字符串作为key去查询操作对应的value。

要使用map得先加个头文件map。

#include 
#include 
#include 
#include 

using namespace std;

void showmap(map v)
{
    for (map::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout <first << "  " <second << endl;  //注意用法,不是用*it来访问了。first表示的是key,second存的是value
    }
    cout << endl;
}

int main()
{
    map m1; //里的第一个参数表示key的类型,第二个参数表示value的类型
    m1["Kobe"] = 100;
    m1["James"] = 99;
    m1["Curry"] = 98;

    string s("Jordan");
    m1[s] = 90;

    cout << m1["Kobe"] << endl;
    cout << m1["Jordan"] << endl;
    cout << m1["Durant"] << endl; //不存在这个key,就显示0

    m1.erase("Curry");//通过关键字来删除
    showmap(m1);
    m1.insert(pair("Harris", 89)); //也可以通过insert函数来实现增加元素
    showmap(m1);
    m1.clear(); //清空全部


    system("pause");
    return 0;
}

如果想看看某个存不存在某个key,可以用count来判断

if (m1.count("Lee"))
{
    cout << "Lee is in m1!" << endl;
}
else
{
    cout << "Lee do not exist!" << endl;
}

用迭代器来访问元素

for (map::iterator it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
{
    cout <first<<"  "<second << endl;  //注意用法,不是用*it来访问了。first表示的是key,second存的是value
}

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