C++学习笔记(十八)

一、STL初识

1. STL的诞生

1)长久以来,软件界一直希望建立一种可重复利用的东西

2)C++的面向对象和泛型编程思想,目的就是复用性的提升

3)大多情况下,数据结构和算法都未能有一套标准,导致被迫 从事大量重复工作

4)为了建立数据结构和算法的一套标准,诞生了STL

2. STL基本概念

1)STL(Standard Template Library,标准模板库)

2)STL从广义上分为:容器(container)、算法(algorithm)、迭代器(iterator)

3)容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接

3. STL六大组件

STL大体分为六大组件,分别是:容器、算法、迭代器、仿函数、适配器(配接器)、空间配置器

1)容器:各种数据结构,如:vector、list、deque、set、map等,用来存放数据。

2)算法:各种常用的算法,如:sort、find、copy、for_each等。

3)迭代器:扮演了容器与算法之间的粘合剂。

4)仿函数:行为类似函数,可作为算法的某种策略。

5)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。

6)空间配置器:负责空间的配置与管理。

4. 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,映射表等

这些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:问题之解也

有限的步骤,解决逻辑或数学上的问题,这一门学科叫做算法(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

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

迭代器:容器和算法之间的粘合剂

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。

每个容器都是自己专属的迭代器

迭代器使用非常类似于指针,初学阶段可以先理解迭代器为指针

迭代器种类:

种类 功能 支持运算
输入迭代器 对数据的只读访问 只读,支持++、==、!=
输出迭代器 对数据的只写访问 只写,支持++
前向迭代器 读写操作,并能向前推进迭代器 读写,支持++、==、!=
双向迭代器 读写操作,并能向前和向后操作 读写,支持++、--
随机访问迭代器 读写操作,可以以跳跃的方式访问任意数据,功能最强的迭代器 读写,支持++、--、[n]、-n、<、<=、>、>=

常用的容器中迭代器种类为双向迭代器和随机访问迭代器

5. 容器算法迭代器初识

了解STL中容器、算法、迭代器概念之后,利用代码感受STL的魅力

STL中最常用的容器为Vector,可以理解维数组

5.1 Vector存放内置数据类型

#include 
#include 
#include  // 标准算法头文件

using namespace std;

void myPrint(int val)
{
	cout << val << endl;
}

void test()
{
	// 创建一个vector容器,数组
	vector 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);

	// 通过迭代器访问容器中的数据
	vector::iterator itBegin = v.begin(); // 起始迭代器 指向容器中第一个元素
	vector::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

	// 第一种遍历方式
	while (itBegin != itEnd)
	{
		cout << *itBegin << endl;
		itBegin++;
	}

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

	// 第三种遍历方式 利用STL提供的遍历算法
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

5.2 Vector存放自定义数据类型

#include 
#include 
#include 

using namespace std;

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test01()
{
	// 创建一个vector容器存放自定义数据类型
	vector v;

	// 创建数据
	Person p1("刘备", 60);
	Person p2("关羽", 50);
	Person p3("张飞", 40);
	Person p4("赵云", 30);

	// 向容器中插入数据
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);

	// 遍历数据
	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "姓名:" << (*it).m_Name << "\t" << "年龄:" << it->m_Age << endl;
	}
}

void test02()
{
	// 创建一个vector容器存放自定义数据类型
	vector v;

	// 创建数据
	Person p1("刘备", 60);
	Person p2("关羽", 50);
	Person p3("张飞", 40);
	Person p4("赵云", 30);

	// 向容器中插入数据
	v.push_back(&p1);
	v.push_back(&p2);
	v.push_back(&p3);
	v.push_back(&p4);

	// 遍历数据
	for (vector::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "姓名:" << (*(*it)).m_Name << "\t" << "年龄:" << (*it)->m_Age << endl;
	}
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	cout << "---------test01---------" << endl;
	test01();
	cout << "---------test02---------" << endl;
	test02();
	return 0;
}

5.3 Vector容器嵌套容器

#include 
#include 

using namespace std;

void test()
{
	// 创建一个vector容器存放vector
	vector> v;

	// 创建小容器
	vector v1;
	vector v2;
	vector v3;
	vector v4;

	// 向小容器中添加数据
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
		v3.push_back(i+10);
		v4.push_back(i+15);
	}

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

	// 遍历数据
	for (vector>::iterator it1 = v.begin(); it1 != v.end(); it1++)
	{
		// (*it) —— 容器 vector
		for (vector::iterator it2 = (*it1).begin(); it2 != (*it1).end(); it2++)
		{
			cout << *it2 << "\t";
		}
		cout << endl;
	}
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

二、string容器

1. string容器的基本概念

本质:

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*型的容器

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,不用担心赋值越界和取值越界等,由类内部进行负责

2. string构造函数

构造函数原型:

string();                                     // 创建一个空的字符串 例如:string str;

string(const char* s);                // 使用字符串s初始化

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

string(int n, char c);                  // 使用n个字符c初始化

#include 
#include 

using namespace std;

void test()
{
	string s1; // 默认构造

	const char* str = "hello world";
	string s2(str);

	cout << "s2 = " << s2 << endl;

	string s3(s2);
	cout << "s3 = " << s3 << endl;

	string s4(10, 'a');
	cout << "s4 = " << s4 << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

 3. string赋值操作

赋值的函数原型:

string& operator=(const char* s);        // char*类型字符串 赋值给当前的字符串

string& operator=(const string &s);        // 把字符串s赋值给当前的字符串

string& operator=(char c);        // 字符赋值给当前的字符串

string& assign(const char *s);        // 把字符串s赋值给当前的字符串

string& assign(const char *s, int n);        // 把字符串s的前n个字符赋值给当前的字符串

string& assign(const string &s);        // 把字符串s赋值给当前的字符串

string& assign(int n, char c);        // 用n个字符c赋值给当前的字符串

#include 
#include 

using namespace std;

void test()
{
	string str1;
	str1 = "hello world!";
	cout << str1 << endl;

	string str2;
	str2 = str1;
	cout << str2 << endl;

	string str3;
	str3 = 'a';
	cout << str3 << endl;

	string str4;
	str4.assign("hello C++");
	cout << str4 << endl;

	string str5;
	str5.assign("hello C++", 5);
	cout << str5 << endl;

	string str6;
	str6.assign(str4);
	cout << str6 << endl;

	string str7;
	str7.assign(5, 'a');
	cout << str7 << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

总结:string的赋值方式有很多,operator=这种方式是比较实用的

4. string字符串拼接

函数原型:

string& operator+=(const char* str);        // 重载+=操作符

string& operator+=(const char c);        // 重载+=操作符

string& operator+=(const string& str);        // 重载+=操作符

string& append(const char *s);        // 把字符串s连接到当前字符串结尾

string& append(const char *s, int n);        // 把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾

string& append(const string &s);        // 同operator+=(const string& str)

string& append(const string &s, int pos, int n);        // 字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾

#include 
#include 

using namespace std;

void test()
{
	string str1;
	str1 = "Hello ";

	str1 += "C++";
	cout << "str1 = " << str1 << endl;

	str1 += '!';
	cout << "str1 = " << str1 << endl;

	string str2;
	string str3;
	str2.assign("Hello ");
	str3.assign("C++!");
	str2 += str3;
	cout << "str2 = " << str2 << endl;

	string str4;
	string str5;
	str4.assign("Hello ");
	str5.assign("C++!");
	str4.append(str5);
	cout << "str4 = " << str4 << endl;

	string str6;
	str6.assign("Hello");
	str6.append(" C++!", 2);
	cout << "str6 = " << str6 << endl;

	string str7;
	string str8;
	str7.assign("Hello ");
	str8.assign("C++!");
	str7.append(str8);
	cout << "str7 = " << str7 << endl;

	string str9;
	string str10;
	str9.assign("Hello ");
	str10.assign("C++!");
	str9.append(str10,2,2);
	cout << "str9 = " << str9 << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test();
	return 0;
}

5. string查找和替换

查找:查找指定字符串是否存在

替换:在指定位置替换字符串

函数原型:

int find(const string& str, int pos = 0) const;        // 查找str第一次出现的位置,从pos开始查找

int find(const char* s, int pos = 0) const;        // 查找s第一次出现的位置,从pos开始查找

int find(const char* s, int pos, int n) const;        // 从pos位置查找s的前n个字符第一次出现的位置

int find(const char c, int pos = 0) const;        // 查找字符c第一次出现的位置

int rfind(const string& str, int pos = npos) const;        // 查找str最后一次的位置,从pos开始查找

int rfind(const char* s, int pos = npos) const;        // 查找s最后一次出现的位置,从pos开始查找

int rfind(const char* s, int pos, int n) const;        // 从pos开始查找s的前n个字符最后一次出现的位置

int rfind(const char c, int pos = 0) const;        // 查找字符c最后一次出现的位置

string& replace(int pos, int n, const string& str);        // 替换从pos开始n个字符为字符串str

string& replace(int pos, int n, const char* s);        // 替换从pos开始的n个字符为字符串s

#include 
#include 

using namespace std;

// 1. 查找
void test01()
{
	string str1 = "abcdefghide";
	int pos1 = str1.find("de");
	if (pos1 == -1)
	{
		cout << "未找到指定字符串..." << endl;
	}
	else
	{
		cout << "pos1 = " << pos1 << endl;
	}

	// find是从左往右找,rfind是从右往左找
	int pos2 = str1.rfind("de");
	if (pos1 == -1)
	{
		cout << "未找到指定字符串..." << endl;
	}
	else
	{
		cout << "pos2 = " << pos2 << endl;
	}
}

// 2.替换
void test02()
{
	string str1 = "abcdefghide";
	// 从1号位置起三个字符替换为“1111”
	str1.replace(1, 3, "1111");
	cout << "str1 = " << str1 << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	test02();
	return 0;
}

总结:

1. find查找是从左往右,rfind是从右往左

2. find找到字符串返回查找的第一个字符的位置,找不到返回-1

3. replace在替换时,需要指定从哪个位置开始,多少个字符,替换成什么样的字符串

6. string字符串比较

字符串比较是按字符的ASCLL码进行对比

= 返回 0

> 返回 1

< 返回 -1

函数原型:

int compare(const string& str) const;        // 与字符串str比较

int find(const char* str) const;        // 与字符串str比较

#include 
#include 

using namespace std;

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

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

总结:字符串对比主要勇士比较两个字符串是否相等,判断谁大谁小意义并不是很大

7. string字符存取

string中单个字符存取方式有两种

char& operator[](int n);        // 通过[]方式获取字符

char& at(int n);        // 通过at方法获取字符

#include 
#include 

using namespace std;

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

	// 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[8] = 'u';
	str.at(9) = 'n';
	cout << str << endl;

}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

8. string插入与删除

函数原型:

string& insert(int pos, const char* s);        // 插入字符串

string& insert(int pos, const string& str);        // 插入字符串

string& insert(int pos, int n, char c);        // 在指定位置插入n个字符c

string& erase(int pos, int n = npos);        // 删除从pos开始的n个字符

#include 
#include 

using namespace std;

void test01()
{
	string str = "hello world";
	
	str.insert(1, "123");
	cout << "str = " << str << endl;

	str.erase(1, 3);
	cout << "str = " << str << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	return 0;
}

9. string子串

从字符串中获取想要的子串

函数原型:

string substr(int pos = 0; int n = npos) const;        // 返回由pos开始的n个字符组成的字符串

#include 
#include 

using namespace std;

void test01()
{
	string str = "hello world";
	
	string sub_str = str.substr(0, 5);
	cout << "sub_str = " << sub_str << endl;
}

// 使用操作
void test02()
{
	string email = "[email protected]";
	int pos = email.find("@");
	string userName = email.substr(0, pos);
	cout << "user_name: " << userName << endl;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	test01();
	test02();
	return 0;
}

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