[系统运维]C++ STL常用容器以及操作简介

C++ STL：用法简介 + 常用接口

1.vector

vector是一种变长数组，应用了倍增的思想

用法：vector<数据类型> 变量名(数组大小，数组初始化时每个元素的默认值)。

举例：vector<int> a(10, 1)，定义的是一个大小为10(数组大小)，每个元素均为int(数据类型)型的数据3(初始化时的值)的数组a(变量名)。

常用接口：

1. a.size() : 返回容器a的大小。
2. a.empty() : 判断容器a是否为空。为空返回true，否则返回false。
3. a.clear() : 清空容器a，使其size变为0。
4. front()/back() : 容器的首个元素和最后一个元素。
5. push_back()/pop_back(): 从尾部插入一个元素；从尾部删除一个元素。
6. begin()/end() : 迭代器首元素地址和最后一个元素的地址。
7. []: 支持随机访问,a[i]。
8. 支持比较运算：按字典序比较。

注意：以上size()/empty()两个接口在本文章所介绍到的容器中都有着相同的接口，且时间复杂度均为O(1)，以下不再赘述。

2.string

string是C++对字符数组进行了封装，使用起来更便捷了

用法：例如：string s = "OpenAll_Zzz"。

操作方式：可以在字符串最后添加字符串或者是字符，即s += "hh"或者是s += 'p'都是可以的。

常用接口：

1. substr(start, Length):返回的是字符串的子串，第一个参数start为子串在原字符串中的起始位置，第二个参数Length为子串的长度，特殊的，如果Length十分大，超过原串的最后一个字符，则返回到最后一个字符为止，省略第二个参数也是返回到最后一个字符为止。
2. c_str(): 该接口返回的是字符串的首个字符的地址，printf()无法直接输出string，可借助c_str()来输出，即printf("%s", s.c_str())。
3. a.length():返回字符串的长度，和size()作用一致。

3.queue

C++将队列实现并封装起来了，提供了一些常用的接口，下面介绍如何定义一个队列以及这些接口的使用方式。

定义方式：1. 首先在程序中需要包含头文件#include <queue> 2. queue<元素类型> 队列名。

常用接口：

1. push() : 向队尾插入一个元素。
2. front() : 返回队头元素。
3. back() : 返回队尾元素。
4. pop() : 弹出队头元素 。

4.priority_queue

C++实现并封装了优先队列，也就是堆，默认是大根堆，下面介绍相关接口的用法以及定义方式。

定义方式：priority_queue<int> heap,这里的int是优先队列中的元素类型，heap是定义的优先队列的名称。

常用接口：

1. push() : 向堆中插入一个元素。
2. top() : 返回堆顶元素。
3. pop() : 弹出堆顶元素。

定义小根堆的两种方式

1. 插入相应值的负值：heap.push(-x)，访问时再添加个负号即可，利用了大根堆的特性。
2. 直接定义：priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> heap为小根堆。

5.stack

C++实现并封装了栈，下面介绍如何定义以及相关接口的使用。

定义方式：stack<int> s。

常用接口

1. push():向栈顶插入一个元素。
2. top():返回栈顶元素。
3. pop():弹出栈顶元素。

6.deque

deque相当于加强版的vector,在deque的两端都支持添加和删除操作，效率比较低。

常用接口

1. clear():清空元素，类似vector中的clear()。
2. front():返回第一个元素。
3. back():返回最后一个元素。
4. push_back()/pop_back():在队尾插入/在队尾删除。
5. push_front()/pop_front():在队头插入/在队头删除。
6. begin()/end():支持迭代器访问。
7. []:支持随机访问。

7.set、map、multiset、multimap

基于平衡二叉树（红黑树）实现，动态的维护一组有序序列
注意：含有multi前缀的容器里，元素可以重复出现。
涉及到增删改查的操作时间复杂度绝大部分是O(logn)级别的

常用接口：

1. clear():清空元素。
2. begin()/end():支持迭代器访问，迭代器的++、--操作。

set和multiset的常用接口:

1. insert():插入一个数。
2. find():查找一个数，没找到时返回end()的值。
3. count():返回一个数出现的次数。
4. erase():①输入一个数x，删除所有的x，时间复杂度O(k+logn);②输入一个迭代器，删除这个迭代器。
5. lower_bound()/upper_bound():返回大于等于x的最小的数的迭代器/返回大于x的最小的数的迭代器。

map和multimap的常用接口：

1. insert():插入的数据类型为pair。
2. erase():输入的参数类型为pair()或迭代器。
3. find():查找一个数，不存在时返回end()的值。
4. map支持[]访问，multimap由于可以存在键相同的pair，故不支持[]访问。
5. lower_bound()/upper_bound():返回大于等于x的最小的数的迭代器/返回大于x的最小的数的迭代器。

8.unordered_set、unordered_map、unordered_multiset、unordered_multimap

基于哈希表实现的容器，内部是无序的。
注意：含有multi前缀的容器里，元素可以重复出现。
所涉及的基本操作的时间复杂度基本上是O(1)级别的。

常用接口：

1. clear():清空元素。
2. begin()/end():支持迭代器访问，由于内部无序所以不支持迭代器的++、--操作。

unordered_set和unordered_multiset的常用接口:

1. insert():插入一个数。
2. find():查找一个数，没找到时返回end()的值。
3. count():返回一个数出现的次数。
4. erase():①输入一个数x，删除所有的x，时间复杂度O(1);②输入一个迭代器，删除这个迭代器。

unordered_map和unordered_multimap的常用接口：

1. insert():插入的数据类型为pair。
2. erase():输入的参数类型为pair()或迭代器。
3. find():查找一个数，不存在时返回end()的值。
4. unordered_map支持[]访问，unordered_multimap由于可以存在键相同的pair，故不支持[]访问。

9.bitset

它是一种类似数组的结构，它的每一个元素只能是0或1，每个元素仅用1bit空间

定义方式： bitset <个数> 变量名，默认每一位为0。

支持操作： ~，&，|，^ ，>>，<<， ==，!=，[]。

常用接口：

1. count(); 返回某一个数中1的个数。
2. any(); 判断是否至少有一个1。
3. none(); 判断是否全为0。
4. set(); 把所有位置赋值为1。
5. set(k,v); 将第k位变成v。
6. reset(); 把所有位变成0。
7. flip(); 把所有位取反，等价于~。
8. flip(k); 把第k位取反。