《21天学通C++》（第十五章）标准模板库简介

本章简单介绍STL容器、迭代器和算法的基本概念，之后几章会分别详述

1.STL容器

STL容器是STL中用于存储集合数据的组件，它们可以被看作是模板类，允许开发者定义特定类型的容器发，这里按照C++11标准分为四类：顺序容器、关联容器、无序容器、容器适配器。

使用STL的好处有：

• 泛型编程： 容器和算法的模板化使得它们可以用于多种数据类型
• 代码重用： STL提供了通用的数据结构和算法，减少代码重复
• 性能： STL容器的实现通常为高效的数据结构，如动态数组、平衡二叉树搜索等

2.顺序容器

按顺序存储数据，具有插入速度快、查找相对慢的特点

• vector： 动态数组，可以高效地在任意位置插入和删除元素，在尾部插入速度最快，支持随机访问。
• deque： 双端队列，可以高效地在两端插入和删除元素。
• list： 双向链表，可以高效地在任意位置插入和删除元素。
• forward_list： 单向链表，只能沿着一个方向遍历

3.关联容器

按指定顺序存储键值对，通过键来访问元素，具有查询速度快、插入相对慢的特点

• set： 存储唯一的值，插入时元素自动排序。
• map： 由键值对组成的集合，插入时元素根据唯一键自动排序。
• multiset： 允许多个相同值的项，插入时元素自动排序
• multimap： 不要求键唯一，插入时会自动排序

4.无序容器

C++11引入的新容器，不保证元素顺序，大多数情况下性能更高

• unordered_set： 与set类似，但无序，容器复杂度为常数。
• unordered_map： 与map类似，但无序。
• unordered_multiset： 与multiset类似，但无序
• unordered_multimap： 与multimap类似，但无序。

5.容器适配器

时顺序容器和关联容器的变种，提供了特定的接口来操作底层的容器，用以满足特定需求

• stack： 后进先出（LIFO）的栈。
• queue： 先进先出（FIFO）的队列。
• priority_queue： 优先队列，元素根据优先级排序。

6.STL迭代器

提供了一种统一的方式来访问和操作各种容器中的元素，迭代器可以被视为一种泛型的指针，允许你间接地引用容器中的每个元素，从而遍历容器。

• 输入迭代器（Input Iterators）： 可以读取序列中的每个元素一次。
• 输出迭代器（Output Iterators）： 可以写入序列中的每个元素一次。
• 前向迭代器（Forward Iterators）： 提供单向遍历能力，只读或读写，可以读取每个元素，且可以多次读取，通常用于单向链表。
• 双向迭代器（Bidirectional Iterators）： 除了前向遍历，还可以反向遍历，通常用于双向链表。
• 随机访问迭代器（Random AccessIterators）： 提供完全的随机访问能力，可以快速访问任何元素，支持复杂的操作如随机访问、元素交换等，通常用于数组。

7.STL算法

非修改算法：
①find：在容器中查找特定元素的第一个匹配项。
②find_if：查找第一个满足特定条件的元素。
③count：计算容器中满足特定条件的元素数量。
④distance：计算两个迭代器之间的距离。

修改算法：
①fill：用特定值填充容器的某个范围。
②copy：将一个范围的元素复制到另一个容器。
③remove：从容器中移除特定值
④remove_if：移除容器中满足某个特定条件的元素
⑤reverse：反转容器中的元素顺序。

排序算法：
①sort：对容器中的元素进行排序。
②stable_sort：对容器中的元素进行稳定的排序。

集合算法：
①set_union：计算两个集合的并集。
②set_intersection：计算两个集合的交集。
③set_difference：计算两个集合的差集。
④set_symmetric_difference：计算两个集合的对称差集。

数值算法：
①accumulate：计算容器中元素的总和或满足特定操作的结果。
②inner_product：计算两个容器元素的内积。
③partial_sum：计算容器元素的部分和。

配对算法：
①mismatch：查找两个容器中第一个不匹配的元素。
②equal：比较两个容器或范围中的元素是否相等。

搜索算法：
①search：在一个大容器中搜索一个小容器的元素序列。
②search_n：搜索一个容器中包含特定数量的某个值的子序列。

变换算法：
transform：将某种操作应用到每个元素上。

流算法：
for_each：对容器中的每个元素执行特定的操作。

适配器：
std::sort 通常与 std::less 或其他比较函数对象一起使用，作为算法的适配器。

8.使用迭代器在容器和算法之间交互

迭代器是连接容器和算法的桥梁，它们允许算法在不知道底层容器类型的情况下操作容器中的元素

例子

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> 
// 定义一个简单的函数，用于打印一个整数
void print_number(int number) {
    std::cout << number << " ";
}

int main() {
    // 创建一个整数类型的 vector 容器
    std::vector<int> numbers = {10, 20, 30, 40, 50};

    // 使用 std::for_each 算法,对一个序列中的每个元素执行某种操作
    //numbers.begin()返回一个迭代器，指向 numbers 容器中第一个元素的位置
    //numbers.end()返回一个迭代器，指向 numbers 容器中最后一个元素之后的位置
    //即对numbers序列中的每一个元素执行print_number
    std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(), print_number);

    // 输出
    std::cout << std::endl;
    system("pause");
    return 0;
}

9.选择正确的容器

10.STL字符串类

可以用于创建不同的字符串类型