C++ STL快速入門


在數月之前的機試中第一次體驗到STL的威力,因為自己本來一直在用C語言做開發,很多數據結構都是自己造的,比如鏈表、隊列等,第一次接觸C++ STL后發現這些數據結構都已經給我提供好了,我直接拿去調用就好了,真是超級方便。最近的項目中也遇到了STL一些容器,所以現在自己好好總結一下STL中一些最常用的容器的使用方法,方便自己日后查閱。

C++ STL中最基本以及最常用的類或容器無非就是以下幾個:

  • string
  • vector
  • set
  • list
  • map

下面就依次介紹它們,並給出一些最常見的最實用的使用方法,做到快速入門。

string

首先看看我們C語言一般怎么使用字符串的

char* s1 = "Hello SYSU!"; //創建指針指向字符串常量,這段字符串我們是不能修改的

//想要創建 可以修改的字符串,我們可以使用數組分配空間
char s2[20] = "Hello SYSU!";
//或者這樣
char s3[] = "Hello SYSU!";

//當然我們也可以動態分配內存
char* s4 = (char*)malloc(20);
gets(s4);

C++ 標准庫中的string表示可變長的字符串,它在頭文件string里面。

#include <string>

用string初始化字符串分兩類:用“=”號就是拷貝初始化,否則就是直接初始化。

string s1;//初始化字符串,空字符串
string s2 = s1; //拷貝初始化,深拷貝字符串
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); //拷貝初始化,深拷貝字符串
string s6("I am Ali"); //直接初始化
string s7 = string(6, 'c'); //拷貝初始化,cccccc


#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

int main()
{
	string s1;//初始化字符串,空字符串
	string s2 = s1; //拷貝初始化,深拷貝字符串
	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); //拷貝初始化,深拷貝字符串
	string s6("I am Ali"); //直接初始化
	string s7 = string(6, 'c'); //拷貝初始化,cccccc

	//string的各種操作
	string s8 = s3 + s6;//將兩個字符串合並成一個
	s3 = s6;//用一個字符串來替代另一個字符串的對用元素

	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; //字符串長度,不包括結束符
	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讀入字符串時,遇到空白就停止讀取。比如程序輸入的是

"     Hello   World"

那么我們得到的字符串將是"Hello",前面的空白沒了,后面的world也讀不出來。

如果我們想把整個hello world讀進來怎么辦?那就這樣做

cin>>s1>>s2;

hello存在s1里,world存在s2里了。

有時我們想把一個句子存下來,又不想像上面那樣創建多個string來存儲單詞,怎么辦?

那就是用getline來獲取一整行內容。

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

當把string對象和字符面值及字符串面值混在一條語句中使用時,必須確保+的兩側的運算對象至少有一個是string

string s1 = s2 + ", "; //正確
string s3 = "s " + ", "; //錯誤
string s4 = "hello" + ", " + s1; //錯誤
string s5 = s1 + "hello " + ", "; //改一下順序,s1放前頭,正確了,注意理解=號右邊的運算順序

處理string中的字符

訪問字符串的每個字符

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

在C語言中我都是用下標或者指針來訪問數組元素,而在C++里,有個新奇的東西叫做迭代器iterator,我們可以使用它來訪問容器元素。

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

我們也可以是使用const_iterator使得訪問元素時是能讀不能寫,這跟常量指針意思差不多。

string str2("hi sysu");
for (string::const_iterator it = str2.begin(); it != str2.end(); it++)
{
	cout << *it << endl;
	*it = 'l'; //這是錯誤的,不能寫
}

string還有一些很好用的函數,比如找子串

string sq("heoolo sdaa ss");
cout << s.find("aa", 0) << endl; //返回的是子串位置。第二個參數是查找的起始位置,如果找不到,就返回string::npos
if (s.find("aa1", 0) == string::npos)
{
	cout << "找不到該子串!" << endl;
}

vector

C++ STL中的verctor好比是C語言中的數組,但是vector又具有數組沒有的一些高級功能。與數組相比,vector就是一個可以不用再初始化就必須制定大小的邊長數組,當然了,它還有許多高級功能。

要想用vector首先得包含頭文件vector。

#include <vector>

怎么初始化?

如果vector的元素類型是int,默認初始化為0;如果vector元素類型為string,則默認初始化為空字符串。

vector<int> v1;
vector<father> v2;
vector<string> v3;
vector<vector<int> >;  //注意空格。這里相當於二維數組int a[n][n];
vector<int> v5 = { 1,2,3,4,5 }; //列表初始化,注意使用的是花括號
vector<string> v6 = { "hi","my","name","is","lee" };
vector<int> v7(5, -1); //初始化為-1,-1,-1,-1,-1。第一個參數是數目,第二個參數是要初始化的值
vector<string> v8(3, "hi");
vector<int> v9(10); //默認初始化為0
vector<int> v10(4); //默認初始化為空字符串

如何向vector添加元素?

請使用push_back加入元素,並且這個元素是被加在數組尾部的。

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

vector其他的操作

訪問和操作vector中的每個元素

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

注意:只能對已存在的元素進行賦值或者修改操作,如果是要加入新元素,務必使用push_back。push_back的作用有兩個:告訴編譯器為新元素開辟空間、將新元素存入新空間里。

比如下面的代碼是錯誤的,但是編譯器不會報錯,就像是數組越界。

vector<int> vec;
vec[0] = 1;  //錯誤!

當然我們也可以選擇使用迭代器來訪問元素

vector<string> v6 = { "hi","my","name","is","lee" };
for (vector<string>::iterator iter = v6.begin(); iter != v6.end(); iter++)
{
	cout << *iter << endl;
	//下面兩種方法都行
	cout << (*iter).empty() << endl;
	cout << iter->empty() << endl; 
}

上面是正向迭代,如果我們想從后往前迭代該如何操作?
使用反向迭代器

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

}

vector最常用的增刪操作



#include <iostream>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std;

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

int main()
{
	vector<string> v6 = { "hi","my","name","is","lee" };
	v6.resize(3);  //重新調整vector容量大小
	showvector(v6);

	vector<int> v5 = { 1,2,3,4,5 }; //列表初始化,注意使用的是花括號
	cout << v5.front() << endl; //訪問第一個元素
	cout << v5.back() << endl; //訪問最后一個元素

	showvector(v5);
	v5.pop_back(); //刪除最后一個元素
	showvector(v5);
	v5.push_back(6); //加入一個元素並把它放在最后
	showvector(v5);
	v5.insert(v5.begin()+1,9); //在第二個位置插入新元素
	showvector(v5);
	v5.erase(v5.begin() + 3);  //刪除第四個元素
	showvector(v5);
	v5.insert(v5.begin() + 1, 7,8); //連續插入7個8
	showvector(v5);
	v5.clear(); //清除所有內容
	showvector(v5);

	system("pause");
	return 0;
} 

注意:雖然vertor對象可以動態增長,但是也或有一點副作用:已知的一個限制就是不能再范圍for循環中向vector對象添加元素。另外一個限制就是任何一種可能改變vector對象容量的操作,不如push_back,都會使該迭代器失效。

總而言之就是:但凡使用了迭代器的循環體,都不要向迭代器所屬的容器添加元素!

C++中push_back和insert兩個有什么區別?

顧名思義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。
不過push_back速度一般比insert快。如果能用push_back盡量先用push_back。

set

set跟vector差不多,它跟vector的唯一區別就是,set里面的元素是有序的且唯一的,只要你往set里添加元素,它就會自動排序,而且,如果你添加的元素set里面本來就存在,那么這次添加操作就不執行。要想用set先加個頭文件set。

#include <set>

#include <iostream>
#include <set>
#include <string>

using namespace std;

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

int main()
{
	set<int> s1{9,8,1,2,3,4,5,5,5,6,7,7 }; //自動排序,從小到大,剔除相同項
	showset(s1);
	set<string> s2{ "hello","sysy","school","hello" }; //字典序排序
	showset(s2);
	s1.insert(9); //有這個值了,do nothing
	showset(s1);
	s2.insert("aaa"); //沒有這個字符串,添加並且排序
	showset(s2);
	
	system("pause");
	return 0;
} 

list

list就是鏈表,在C語言中我們想使用鏈表都是自己去實現的,實現起來倒不難,但是如果有現成的高效的鏈表可以使用的話,我們就不需要重復造輪子了。STL就提供了list容器給我們。

list是一個雙向鏈表,而單鏈表對應的容器則是foward_list。

list即雙向鏈表的優點是插入和刪除元素都比較快捷,缺點是不能隨機訪問元素。

初始化方式就大同小異了,跟vector基本一樣。要想用list先加個頭文件list。

#include <list>

#include <iostream>
#include <list>
#include <string>

using namespace std;

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

int main()
{
	list<int> l1{ 1,2,3,4,5,5,6,7,7 };
	showlist(l1);
	list<double> l2;
	list<char> l3(10);
	list<int> l4(5, 10); //將元素都初始化為10
	showlist(l4);

	
	system("pause");
	return 0;
} 

值得注意的是,list容器不能調用algorithm下的sort函數進行排序,因為sort函數要求容器必須可以隨機存儲,而list做不到。所以,list自己做了一個自己用的排序函數,用法如下:

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

map

map運用了哈希表地址映射的思想,也就是key-value的思想,來實現的。

首先給出map最好用也最最常用的用法例子,就是用字符串作為key去查詢操作對應的value。

要使用map得先加個頭文件map。

#include <map>
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>

using namespace std;

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

int main()
{
	map<string, int> m1; //<>里的第一個參數表示key的類型,第二個參數表示value的類型
	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; //不存在這個key,就顯示0

	m1.erase("Curry");//通過關鍵字來刪除
	showmap(m1);
	m1.insert(pair<string, int>("Harris", 89)); //也可以通過insert函數來實現增加元素
	showmap(m1);
	m1.clear(); //清空全部


	system("pause");
	return 0;
}

如果想看看某個存不存在某個key,可以用count來判斷

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

用迭代器來訪問元素

for (map<string, int>::iterator it = m1.begin(); it != m1.end(); it++)
{
	cout << it->first<<"  "<<it->second << endl;  //注意用法,不是用*it來訪問了。first表示的是key,second存的是value
}


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