[C++知识库]STL教程5-STL基本概念及String和vector使用

活动地址：毕业季·进击的技术er

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一、STL基本概念

1、STL概述

STL(标准模板库)，STL广义上分为：容器（container） 算法（algorithm) 迭代器（iterator)，从根本上说，STL是一些“容器”的集合，这些“容器”有list,vector,set,map等，STL也是算法和其他一些组件的集合。

2、STL六大组件

容器（vector,list…）
算法（sort,find…）
迭代器(扮演容器算法之间的胶合剂，所有STL容器都有自己的专属迭代器)
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（空间的配置与管理）

六大件的交互关系，容器通过空间配置器取得数据存储空间，算法通过迭代器存储容器中的内容，仿函数可以协助算法完成不同策略的变化，适配器可以修饰仿函数。

下面开始介绍容器、算法和迭代器
在开发STL的时候，有一群人开发容器，有一群人开发算法，他们之间分工协作，但是如果各干各的，容器和算法可能就融合不到一起，这时候开发算法的人就对开发容器的人说，你们给我提供迭代器就好了，这样他们之间就能分工协作了，所以说迭代器是容器和算法的桥梁

3、容器

容器可以嵌套容器，它分为

• 序列式容器（排序，如Vector,List,Deque容器）容器中元素的位置是有顺序的，比如顺序表
• 关联式容器（元素在容器中并没有保存元素置入容器时的逻辑顺序）元素在容器中的位置是固定的，比如哈希表

4、迭代器

iterator模式定义：提供一种方法，使之能够依序访问某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器内部展示方式。（迭代器可以理解为指针，对指针的操作基本都可以对迭代器操作，实际上，迭代器是一个类，这个类封装了一个指针）

4、算法

通过有限的步骤解决问题，什么查找，排序等等
STL提供了大约100个实现算法的模板函数

容器和算法接触的时候需要迭代器的帮助

5、迭代器基本语法

1、迭代器的声明

容器提供的迭代器 v.begin()返回开始的迭代器，但是由于容器存放的数据类型不一样，因此迭代器可能会有所差异，因此在定义一个迭代器对象的时候需要指明迭代器的类型，
比如容器是vector< int >a ;那么声明一个迭代器对象就是容器声明再加上迭代器，即
vvector< int >::iterator begin = c.begin();

2、迭代器的使用

迭代器对象可以认为是一个指针，容器存放的是什么数据，取出来时(*begin)就是什么数据类型，比如vector< Person >，想要访问Perons的age，是(*Person).age而不是(*Person)->age,因为存放的是Person,而不是Person *

嵌套打印

二、STL常用容器

1、string容器

1）string和char*的对比

• char * 是一个指针，String是一个类。string封装了char*，管理这个字符串，也就是string对象里面有个指针，是一个char*类型的容器
• Strig封装了很多实用的成员方法，比如查找，拷贝，删除，替换，插入
• 不需要考虑内存释放和越界。 string管理char*分配的内存，每一次string的复制取值都是由string类负责维护，不用担心复制越界和取值越界

2、String常用api

1）声明

string s=“aaaa”；
对于string，如果使用[]方式访问，出现越界将会直接挂掉不会抛异常，但是如果使用at方式，出现越界会向上抛出异常。

2）拼接+=

3)追加append

const char *s33="aaaaaaa";
s.append(s33);//全部追加char*
s.append(s33,2);//追加s2的前2个字符
string s44="aaaaaaa";
s.append(s44);//追加string类型
s.append(s44，0,4);//追加string的指定范围的字符

4）查找find

find是从前往后找，找第一次出现的位置，rfind是从后往前找。
第一个参数是目标，这个目标可以是char也可以是char*也可以是string，第二个参数是开始位置，第三个参数是终止位置

5）替换replace

第一个参数是起始位置，第二个参数是长度，第三个参数是替换成为的元素，可以是char*也可以是string。也就是前两个参数围成的区域会被割去换成第三个参数。注意第二个参数是长度

6）比较compare

(等于) = 返回 0

(大于) > 返回 1

(小于) < 返回 -1

string s1 = "abcd";
	string s2 = "abcd2";
	if (s1.compare(s2) == 0) cout << "两个字符串相等";
	else  cout << "两个字符串不相等";

7）截取字符串substr

两个参数为区间，第二个参数默认为最后

8）插入insert和删除erase

insert第一个参数是位置，第二个参数是插入的字符串，字符串可以是char*也可以是string
删除erase两个参数第一个是开始，第二个是删除的个数，第二个参数默认是最后

3、vector容器

vector< int>v；v是一个对象，v的地址是对象的地址，并不是第一个元素的地址，看第一个元素的地址应该是&(v[0])
1、vector是单口容器，是占得连续的内存空间
2、vector提供了两组迭代器，分别是v.begin()、v.end()指向了vector的第一个元素和最后元素的下一个位置，另外一组是v.rbegin()、v.rend()，分别指向了最后一个元素和第一个元素的前面的位置。
3、vector提供了push_back()从末尾插入元素，也提供了pop_back()弹出最后一个元素，建议使用这个，虽然也提供了insert在指定位置插入元素
4、对于string，如果使用[]方式访问，出现越界将会直接挂掉不会抛异常，但是如果使用at方式，出现越界会向上抛出异常，对于vector同样这样。

vector动态增长原理

当插入新元素时，如果空间不足，那么vector会重新申请更大的一块内存空间，将原空间数据拷贝到新空间，释放旧空间的数据，再把新元素插入新申请空间。
这里有个看申请了多少次空间的方法

int *address=NULL;
for(1-》1000000)//for循环这么多次 增加元素
  if(address！=&(v[0])) //一个地址记录第一个元素的地址
   { address=&(v[0]);//如果发现第一个元素的地址发生变化
     cout++;//那么肯定是又重新申请内存了，这里++
   }

3、vector常用api

1）vector构造函数

1、拷贝构造函数
2、拷贝指定区间的元素

vector<int> v1; //构造int类型的空容器
vector<int> v2(10, 2); //构造含有10个2的int类型容器
vector<int> v3(v2); //拷贝构造int类型的v2容器的复制品
v3=v4;//因为有=的重载
vector<int> v4(v2.begin(), v2.end()); //使用迭代器拷贝构造v2容器的某一段内容
string s("hello world");
vector<char> v5(s.begin(), s.end()); //拷贝构造string对象的某一段内容

下面是常用的将数组复制到vector中的方法

2）插入push_back和删除元素pop_back

v.push_back(1); //尾插元素1
v.pop_back(); //尾删元素

3）swap交换两个容器的数据空间

交换两组的数据空间实际上是将指针交换了，空间并没有变化

vector<int> v1(10, 1);
vector<int> v2(10, 2);
v1.swap(v2); //交换v1,v2的数据空间

4）size()获取容器有效元素个数

（注意和capacity的区别）

cout << v.size() << endl; //获取当前容器中的有效元素个数

4）capacity()获取当前容器的最大容量

容量和size可能不相等，当容器的容量不够时，它会申请更大的（不是+1个空间，避免重复复制）

cout << v.capacity() << endl; //获取当前容器的最大容量

5）resize改变容器中的有效元素个数

1、当所给值大于容器当前的size时，将size扩大到该值，扩大的元素为第二个所给值，若未给出，则默认为0。
?2、当所给值小于容器当前的size时，将size缩小到该值，超过范围的元素将被删除。
?但是注意resize缩小，并不会缩小容量
?如果想要收缩空间，可以使用

vector<int>(v).swap(v);

为什么呢，vector(v)是初始化了一个匿名对象，初始化完成后通过swap交换空间，两个内存空间的指针发生了交换，然后匿名对象执行结束就会被销毁

6）at和[]

v.at(10);//越界会抛异常
v[10];//越界不会有异常，直接结束程序

7）front和back返回第一个和最后一个元素

v.front();
v.back();

8）insert插入元素和earse删除元素和clear清空vector

insert的位置参数只能是迭代器
vector支持随机访问，所以直接可以像下面这样直接+2

v1.insert(v1.begin(),10);//再开始位置插入10
v1.insert(v1.end(),10);//在结束位置插上10
v1.insert(v1.begin()+1,10);//在下标为1的位置插上10

earse位置参数也只能是迭代器
如果仅有一个参数，则只是删除指定位置的元素
如果有两个参数，则是指定的范围

v1.erase(v1.begin());
v1.erase(v1.begin()+2);
v1.erase(v1.begin(),v1.end());
v1.clear(0;

9）reserve和resize的区别

通过reserse函数改变容器的最大容量，resize函数改变容器中的有效元素个数。

reserve规则：
?1、当所给值大于容器当前的capacity时，将capacity扩大到该值。
?2、当所给值小于容器当前的capacity时，什么也不做。

resize规则：
?1、当所给值大于容器当前的size时，将size扩大到该值，扩大的元素为第二个所给值，若未给出，则默认为0。
?2、当所给值小于容器当前的size时，将size缩小到该值。

三、总结

1、STL是一些“容器”的集合，STL也是算法和其他一些组件的集合。STL的容器和算法的桥梁是迭代器
2、定义的string是一个对象，里面封装了char指针，也封装了很多方法，且不需要考虑内存释放和回收
3、不管是string还是vector，使用[]越界会挂掉，使用at()会抛出异常
4、string可以拼接string char char类型数据
5、string +=拼接 append追加 find查找 replace代替 compare比较 截取字符串substr 插入insert和删除erase
6、vector< int>v；v是一个对象，v的地址是对象的地址，第一个元素的地址应该是&(v[0])
7、vector构造函数，有个按arr[]构造的方法 vector< int >v2(arr.begin(),arr.end()) 其它的构造v3=v4;vector v3(v2);vector v4(v2.begin(), v2.end());vector v2(10, 2);10个2
8、vector的常用函数插入push_back和删除元素pop_back，v1.swap(v2); //交换v1,v2的数据空间，size()获取容器有效元素个数，capacity()获取当前容器的最大容量，resize改变容器中的有效元素个数，