C++笔记打卡第17天（STL、容器）

1.STL基本概念

• STL（Standard Template Library ，标准模版库)
• STL从广义上分为：容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)
• 容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接
• STL几乎所有的代码都采用了模版类或者模版函数

2.STL六大组件

• 容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等，用来存放数据
• 算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等
• 迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂
• 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略
• 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
• 空间配置器：负责空间的配置和管理

3.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
• 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

• 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。
• 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

4.vector中存放内置数据类型int

• 容器：vector
• 算法：for_each
• 迭代器：vector<int>::iterator

#include<iostream>
#include<string>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;

// vector容器存放内置数据类型
void test01()
{
    // 创建一个vector容器，数组
    vector<int> v;
    // 向容器中插入数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);
    v.push_back(50);
    
    // 第一种遍历方式
    // 通过迭代器访问容器中的数据
    vector<int>::iterator itBegin = v.begin();  // 起始迭代器，指向容器中的第一个元素
    vector<int>::iterator itEnd = v.end();  // 结束迭代器，指向容器中最后一个元素的下一个位置
    
    while(itBegin != itEnd)
    {
        cout << *itBegin << endl;
        itBegin++;
    }

    // 第二种遍历方式
    for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << *it << endl;
    }
    
    // 第三种遍历方式
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}

5.vector中存放自定义数据类型

class Person
{
public:
    Person(string name, int age)
    {
        m_name = name;
        m_age = age;
    }
    string m_name;
    int m_age;
};

void test01()
{
    vector<Person> v;
    Person p1("Tom", 10);
    Person p2("Alice", 34);
    Person p3("Bob", 26);
    Person p4("Peter", 27);
    Person p5("Helen", 16);

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

    for(vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << "姓名：" << (*it).m_name << " 年龄：" << (*it).m_age << endl;
        // 等价于cout << "姓名：" << it->m_name << " 年龄：" << it->m_age << endl;
    } 
}

void test02()
{
    vector<Person*> v;
    Person p1("Tom", 10);
    Person p2("Alice", 34);
    Person p3("Bob", 26);
    Person p4("Peter", 27);
    Person p5("Helen", 28);

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

    for(vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << "姓名：" << (**it).m_name << " 年龄：" << (**it).m_age << endl;
        // 等价于cout << "姓名：" << (*it)->m_name << " 年龄：" << (*it)->m_age << endl;
        // *it是Person类型的指针
    } 
}

6.vector容器嵌套容器

void test01()
{
    vector<vector<int>> v;

    // 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);
    }

    // 将小容器插入大容器
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    v.push_back(v4);

    // 通过大容器遍历所有数据
    for(vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        // (*it)是容器vector<int>
        for(vector<int>::iterator vit=(*it).begin(); vit !=(*it).end(); vit++)
        {
            cout << *vit << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}

7.string

• string是C++风格的字符串，而string本质上是一个类

string和char*的区别：

• char*是一个指针
• string是一个类，类内部封装了char*，管理这个字符串，是一个char*型的字符串

特点：

• string类内部封装了很多成员方法
• 例如:查找find,拷贝copy,删除delete替换replace,插入insert
• string管理char*所分配的内存,不用担心复制越界和取值越界等,由类内部进行负责

string的构造函数：

void test01()
{
    string s1; // 1.默认无参构造
    
    // 2.使用字符串s初始化 string(const char* s)
    const char* str= "hello world";
    string s2(str);

    // 3.使用一个string对象初始化另一个string对象 string(const string& str)
    string s3(s2);

    // 4.使用n个字符c初始化 string(int n, char c)
    string s4(10,'a'); // 'aaaaaaaaaa'
}

string的赋值操作：

void test01()
{
    string str1;
    str1 = "hello world";

    string str2;
    str2 = str1;

    string str3;
    str3 = 'a';

    string str4;
    str4.assign("hello c++");

    string str5;
    str5.assign("hello c++", 5);  // 前五个字符"hello"

    string str6;
    str6.assign(str5);

    string str7;
    str7.assign(10, 'w');  // "wwwwwwwwww"
}

string的拼接操作：

void test01()
{
    string str1 = "I";
    str1 += " love you";
    
    string str2 = ",Hello";
    str1 += str2;

    string str3 = "How";
    str3.append("are you");
    str3.append("game abceds", 4); // 拼接前4个字符
    str3.append(str2);
    str3.append(str2, 0, 1); // 从0开始截取1个字符
}

string的查找和替换：

// 查找
void test01()
{
    string str1 = "abcdefg";
    int pos1 = str1.find("de");  // 3,从0开始子串的起始位置
    int pos2 = str1.find("df");  // -1,不存在该子串

    // rfind从右往左查找，find从左往右查找
    int pos3 = str1.rfind("de");  // 3 
}

// 替换
void test02()
{
    string str1 = "abcdefg";
    str1.replace(1, 3, "1111");  // 从1号位置起，3个字符替换为“1111”
    cout << str1 << endl;  // "a1111efg"
}

string 的比较（按ASCII码逐个对比）：

void test01()
{
    string str1 = "xello";
    string str2 = "hello";
    if(str1.compare(str2) == 0)
    {
        cout << "str1 = str2" << endl;
    }
    else if (str1.compare(str2) > 0)
    {
        cout << "str1 > str2" << endl; 
    }
    else
    {
        cout << "str1 < str2" << endl; 
    }
}

string字符读写（两种方法）：

void test01()
{
    string str = "hello";
    // 1.通过[]访问单个字符
    for(int i=0;i<str.size();i++)
    {
        cout << str[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    // 2.通过at方式访问单个字符
    for(int i=0;i<str.size();i++)
    {
        cout << str.at(i) << " ";
    }
    cout << endl;

    // 修改单个字符
    str[0] = 'x';
    str.at(0) = 'm';
}

string插入和删除：

void test01()
{
    string str = "hello";
    // 插入
    str.insert(1, "111");  // "h111ello"
    // 删除
    str.erase(1, 3); // "hello"
}

string的子串：

void test01()
{
    string str = "abcdefg";
    string subStr = str.substr(1, 3);  // "bcd" 从1开始截取3个
}

void test02()
{
    string email="zhangsan@sina.com";
    int pos = email.find("@");  // 8
    string user_name = email.substr(0, pos);  // "zhangsan"
}