1. 模板

通用的模具。
特点:不可以直接使用,只是一个框架; 模板的通用并不是万能的。
编程思想: 泛型编程,利用了模板。
C++提供了两种模板机制,函数模板和类模板。

1.1 函数模板:
作用:建立一个通用函数,函数返回值和形参类型不具体指定,用一个虚拟类型来代表。

  1. template<typename T> 也可以是template<class T>
  2. 函数声明或定义,
  3. 例如:
  4. template<typename T> //声明一个模板,告诉编译器T是一个数据类型
  5. void mySwap(T &a,T &b){
  6. T temp=a;
  7. a=b;
  8. b=temp;
  9. }
  10. void test01(){
  11. int a=10,b=20;
  12. cout<<a<<" "<<b<<endl;
  13. //使用1 自动类型推导:必须推导出一致的数据类型T才可以使用。模板必须确定T的类型才能使用。
  14. mySwap(a,b);
  15. cout<<a<<" "<<b<<endl;
  16. //使用2 显式制定类型
  17. a=10,b=20;
  18. cout<<a<<" "<<b<<endl;
  19. mySwap<int>(a,b);
  20. cout<<a<<" "<<b<<endl;
  21. }

案例,利用函数模板封装 排序函数,选择排序 从大到小

  1. #include<iostream>
  2. using namespace std;
  3. template<class T>
  4. void mySwap(T &a,T &b){
  5. T temp=a;
  6. a=b;
  7. b=temp;
  8. }
  9. template<class T> //声明一个模板,告诉编译器T是一个数据类型
  10. void mySort(T arr[],int len){
  11. for(int i=0;i<len;i++){
  12. int max=i;
  13. for(int j=i+1;j<len;j++){
  14. if(arr[max]<arr[j]){
  15. max=j;
  16. }
  17. }
  18. if(max!=i){
  19. mySwap(arr[max],arr[i]);
  20. }
  21. }
  22. }
  23. template<class T>
  24. void myPrintArray(T arr[],int len){
  25. for(int i=0;i<len;i++){
  26. cout<<arr[i]<<"\t";
  27. }
  28. cout<<endl;
  29. }
  30. void test01(){
  31. char charArr[]="badcfe";
  32. myPrintArray(charArr,sizeof(charArr));
  33. mySort(charArr,sizeof(charArr));
  34. myPrintArray(charArr,sizeof(charArr));
  35. int intArr[]={7,5,1,3,9,2,4,6,8};
  36. int len=sizeof(intArr)/sizeof(intArr[0]);
  37. myPrintArray(intArr,len);
  38. mySort(intArr,len);
  39. myPrintArray(intArr,len);
  40. }
  41. int main(void){
  42. test01();
  43. system("pause");
  44. return 0;
  45. }

普通函数与函数模板 区别:
普通函数 调用时 可以发送自动类型转换 (隐型类型转换)
函数模板 调用时 自动类型推导时,不发生隐型类型转换
显式制定类型时,会发生。

调用规则:

  • 普通函数与函数模板都可以实现,优先使用普通函数;若普通函数没有实现只有声明,则报错。
  • 如果想要调用函数模板,可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板;myfunc<>(a,b);
  • 函数模板也可以发生重载;
  • 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板。

局限:
不是通用的。比如对于自定义数据类型就不能运行,需要用具体化的方式做特殊实现。
解决:模板的重载,可以为特定的类型提供具体化的模板,

  1. template<> bool myCompare(Person &p1,Person &p2){
  2. if(p1.m_Name==p2.m_Name && p1.m_Age==p2.m_Age)
  3. return true;
  4. else
  5. return false;
  6. }

学习模板不是为了写模板,而是为了在STL能够运用系统提供的模板。

1.2 类模板
作用:建立一个通用类,类中成员 的数据类型可以不具体制定,用一个虚拟类型来代表。

  1. template<typename T> template<class T>
  2. #include<iostream>
  3. using namespace std;
  4. template<class NameType,class AgeType>
  5. class Person{
  6. public:
  7. Person(NameType name,AgeType age){
  8. this->m_Name=name;
  9. this->m_Age=age;
  10. }
  11. void showPerson(){
  12. cout<<this->m_Name<<"\t"<<this->m_Age<<endl;
  13. }
  14. NameType m_Name;
  15. AgeType m_Age;
  16. };
  17. void test01(){
  18. Person<string,int> p1("tang",18);
  19. p1.showPerson();
  20. }
  21. int main(void){
  22. test01();
  23. system("pause");
  24. return 0;
  25. }

类模板和函数模板的区别:
类模板没有自动类型推导的使用方式;
类模板在模板参数列表中可以有默认参数。

template<class NameType,class AgeType=int>
class Person{
public:
    Person(NameType name,AgeType age){
        this->m_Name=name;
        this->m_Age=age;
    }
    void showPerson(){
        cout<<this->m_Name<<"\t"<<this->m_Age<<endl;
    }
    NameType m_Name;
    AgeType m_Age;
};

void test01(){
    Person<string>p1("tang",18);
    p1.showPerson();    
}

类模板中成员函数创建时机:
与普通成员函数创建时机有区别:

  • 普通—-一开始就可以创建
  • 类模板—-调用时才创建

类模板对象做函数参数
传入方式三种:指定类型传入,参数模板化,整个类模板化

#include<iostream>
using namespace std;

template<class NameType,class AgeType>
class Person{
public:
    Person(NameType name,AgeType age){
        this->m_Name=name;
        this->m_Age=age;
    }
    void showPerson(){
        cout<<this->m_Name<<"\t"<<this->m_Age<<endl;
    }
    NameType m_Name;
    AgeType m_Age;
};

//1.指定传入内容,最常用
void printPerson1(Person<string,int> &p){
    p.showPerson();
}
//2.参数模板化
template<class NameType,class AgeType>
void printPerson2(Person<NameType,AgeType> &p){
    p.showPerson();
    cout<<"NameType :"<<typeid(NameType).name()<<endl;
    cout<<"AgeType :"<<typeid(AgeType).name()<<endl;
}
//3.整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T &p){
    p.showPerson();
    cout<<"T :"<<typeid(T).name()<<endl;
}

void test01(){
    Person<string,int> p1("tang",48);
    //p1.showPerson();   
    //printPerson1(p1); 
    //printPerson2(p1); 
    printPerson3(p1); 
}

int main(void){ 
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

类模板与继承
父类是类模板时,子类在声明时要制定出父类T的类型,否则无法继承,编译器无法给子类分配内存
如果想要灵活指定出父类中T的类型,子类也需要变为类模板。

#include<iostream>
using namespace std;

template<class T>
class Base{
    T m;
};
//class Son:public Base{ //错误,必须要知道父类T类型
// class Son:public Base<int>{ 

// };
//子类也变为类模板
template<class T1,class T2>
class Son:public Base<T2>{ 
public:
    Son(){
        cout<<"T1 :"<<typeid(T1).name()<<endl;
        cout<<"T2 :"<<typeid(T2).name()<<endl;
    }
    T1 t1;
};

void test01(){
    Son<int,char>s1;
}

int main(void){ 
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

类模板成员函数的类外实现

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

template<class NameType,class AgeType>
class Person{
public:

    //1.类内实现
    // Person(NameType name,AgeType age){
    //     this->m_Name=name;
    //     this->m_Age=age;
    // }
    // void showPerson(){
    //     cout<<this->m_Name<<"\t"<<this->m_Age<<endl;
    // }
    //2.类外实现
    Person(NameType name,AgeType age);
    void showPerson();
    NameType m_Name;
    AgeType m_Age;
};

template<class NameType,class AgeType>

Person<NameType,AgeType>::Person(NameType name,AgeType age){
        this->m_Name=name;
        this->m_Age=age;
}

template<class NameType,class AgeType>
void Person<NameType,AgeType>::showPerson(){
        cout<<this->m_Name<<"\t"<<this->m_Age<<endl;
}


void test01(){
    Person<string,int> p("tang",18);
    p.showPerson();
}

int main(void){ 
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

类模板分文件编写

  • 产生问题:类模板成员函数创建时机是在调用阶段,导致分文件编写时链接不到
  • 解决:1. 直接包含cpp源文件 #include “person.cpp”

    1. 将实现.cpp和声明.h写到同一文件,并更改后缀名为.hpp
      见示例 06-ClassTemplate

类模板与友元
全局函数 类内实现:类内声明;
类外实现:需要让编译器知道全局函数的存在(友元函数写到前边),并加空参数列表

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

template<class T1,class T2>
class Person;

template<class T1,class T2>
void printPerson2(Person<T1,T2> p){
    cout<<p.m_Name<<"\t"<<p.m_Age<<endl;
}

template<class T1,class T2>
class Person{

    //1. 类内实现
    friend void printPerson(Person<T1,T2> p){
        cout<<p.m_Name<<"\t"<<p.m_Age<<endl;
    }

    //2. 类外实现,空参数列表(让函数声明和实现一致,不加的话,函数实现为函数模板,声明为函数,不一致),在class实现前边 实现 友元函数 ,让编译器知道它的存在。
    friend void printPerson2<>(Person<T1,T2> p);

public:
    Person(T1 name,T2 age){
        this->m_Name=name;
        this->m_Age=age;
    }
private:
    T1 m_Name;
    T2 m_Age;
};

void test01(){
    Person<string,int> p("tang",28);
    printPerson2(p);
}
int main(){
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

案例-实现一个通用的数组类
image.png

  1. STL

2.1 基本概念:

  • 为了提升复用性——>C++的面向对象和泛型编程思想
  • STL(standard template library标准模板库)
  • 从广义上分为 容器container 、算法algorithm、迭代器 iterator,容器和算法之间用迭代器来无缝连接
  • STL几乎所有的代码都采用模板类或模板函数。

2.2 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。

  • 容器:各种数据结构,如vector,list, deque,set,map等,存放数据
  • 算法:如sort,find,copy,for_each等;
  • 迭代器:容器和算法之间的胶合剂。
  • 仿函数: 类似函数,可以作为算法的某种策略,其实就是运算符()的重载。
  • 适配器:修饰容器、仿函数、迭代器接口的东西。
  • 空间配置器:负责空间的配置与管理。

容器、算法、迭代器

  • 容器:分为序列式容器 和关联式容器(前者强调值的排序,每个元素有固定位置,后者为二叉树结构,元素之间没有严格的物理上的顺序关系)
  • 算法:有限的步骤,解决逻辑或数学上的问题。分为 质变算法和非质变算法。(前者会更改区间元素内容,如copy,后者不会更改,如查找)
  • 迭代器:算法通过迭代器访问容器中的元素,而无需暴露容器内部表示方式。每个容器都有专属的迭代器,类似于指针。

迭代器种类:输入迭代器、输出迭代器、前向迭代器、双向迭代器、随机访问迭代器。(双向和随机访问迭代器较常用)
image.png

2.3 初识
vector 理解为数组。遍历算法 for_each.

//存放内置数据类型
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;

void printNum(int num){
    cout<<num<<endl;
}

void test01(){
    vector<int> v;

    v.push_back(10);
    v.push_back(20);
    v.push_back(30);
    v.push_back(40);

/**
    //第一种遍历
    //起始迭代器,指向vector第一个元素位置
    vector<int>::iterator itBegin=v.begin();
    //结束迭代器,指向vector最后一个元素的下一个位置
    vector<int>::iterator itEnd=v.end();

    while(itBegin!=itEnd){
        cout<<*itBegin<<endl;
        itBegin++;
    }


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

    //第三种遍历, 利用算法 for_each,包含头文件 algorithm
    for_each(v.begin(),v.end(),printNum);
}

int main(){
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}
//存放自定义数据类型,数据
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
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(){
    vector<Person> v;

    Person p1("t1",1);Person p2("t1",1);
    Person p3("t3",3);Person p4("t3",3);

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

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

}

int main(){
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}
//自定义数据类型,指针

void test01(){
    vector<Person*> v;

    Person p1("t1",1);Person p2("t1",1);
    Person p3("t3",3);Person p4("t3",3);

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

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

}

容器嵌套容器——二维数组

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

void test01(){
    vector<vector<int>> v;
    vector<int> v1;
    vector<int> v2;
    vector<int> v3;
    vector<int> v4;
    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);
    }
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    v.push_back(v4);

    for(vector<vector<int>>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++){
        for(vector<int>::iterator vit=(*it).begin();vit!=(*it).end();vit++){
            cout<<*vit<<"\t";
        }
        cout<<endl;
    }

}

int main(){
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

2.4 容器 string
本质上是一个类
string与 char 的区别:后者是一个指针,前者是一个类,内部封装了char ,管理这个字符串,是一个 char型的容器,内部封装了很多成员方法,如find,copy,delete,replace,insert等,string 管理char所分配的内存。

string构造函数原型

string(); string(const char* s); string(const string& str); string(int n,char c);

void test01(){
    string s1;
    const char *s="hello world!";
    string s2(s);
    cout<<s2<<endl;
    string s3(3,'a');
    cout<<s3<<endl;

}

赋值函数原型 = assign

string& operator=(const char s); string& operator=(const string& str); string& operator=(char c); string& assign(const char s); string& assign(const char *s,int n); 把s前n和赋值过去 string& assign(const string &str); string& assign(int n, char c);

拼接 += append

string& operator+=(const char s); string& operator+=(const string& str); string& operator+=(char c); string& assign(const char s); string& assign(const char *s,int n); 把前n个字符拼接过去 string& assign(const string &str); string& assign(const string &str,int pos, int n); 字符串从pos开始的n个字符过去

c++ 函数前面和后面 使用const 的作用:

  • 前面使用const 表示返回值为const
  • 后面加 const表示函数不可以修改class的成员

查找和替换 find (从左往右) rfind (从右往左) replace
函数原型

  • int find(const string& str, int pos = 0) const; //查找str第一次出现位置,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个字符第一次位置
  • int find(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c第一次出现位置
  • int rfind(const string& str, int pos = npos) const; //查找str最后一次位置,从pos开始查找
  • int rfind(const char* s, int pos = npos) const; //查找s最后一次出现位置,从pos开始查找
  • int rfind(const char* s, int pos, int n) const; //从pos查找s的前n个字符最后一次位置
  • int rfind(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c最后一次出现位置
  • 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

string 比较ascii compare s2.compare(s1)

  • int compare(const string &s) const; //与字符串s比较
  • int compare(const char *s) const; //与字符串s比较

单个字符存取 []或 at s1[8];s1.at(1); 可以访问或修改。

  • char& operator; //通过[]方式取字符
  • char& at(int n); //通过at方法获取字符

插入和删除函数原型 insert erase

  • 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

子串 substring

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

2.5 vector容器
和数组非常相似,也称单端数组,不同之处在于数组是静态空间,而vector可以动态扩展。
动态扩展是指 找更大的内存空间,将元数据拷贝到新空间,并释放原空间。
image.png
vector的迭代器是支持随机访问的迭代器。

构造函数

  • vector<T> v; //采用模板实现类实现,默认构造函数
  • vector(v.begin(), v.end()); //将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
  • vector(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • vector(const vector &vec); //拷贝构造函数
void printVector(vector<int> &v){
    for(vector<int>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++){
        cout<<*it<<"\t";
    }
    cout<<endl;
}

void test01(){
    vector<int> v1;
    for(int i=0;i<5;i++){
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);   

    vector<int> v2(v1.begin(),v1.end());
    printVector(v2); 

    vector<int> v3(5,20);
    printVector(v3); 

    vector<int> v4(v3);
    printVector(v4); 


}

赋值

  • vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符
  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。
void test01(){
    vector<int> v1;
    for(int i=0;i<5;i++){
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);   

    vector<int> v2=v1;
    printVector(v2); 

    vector<int> v3;
    v3.assign(v2.begin(),v2.end());
    printVector(v3); 

    vector<int> v4;
    v4.assign(3,10);
    printVector(v4); 
}

容量和大小

  • empty(); //判断容器是否为空
  • capacity(); //容器的容量
  • size(); //返回容器中元素的个数
  • resize(int num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。//如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
  • resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。 //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除

void test01(){
    vector<int> v1;
    for(int i=0;i<5;i++){
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);   

    if(v1.empty()){
        cout<<"v1为空"<<endl;
    }else{
        cout<<"v1不为空"<<endl;
        cout<<"capacity:"<<v1.capacity()<<endl;
        cout<<"size:"<<v1.size()<<endl;
    }
    printVector(v1); 

    v1.resize(6);
    printVector(v1); 

    v1.resize(8,10);
    printVector(v1); 

    v1.resize(5);
    printVector(v1); 
}

插入和删除

  • push_back(ele); //尾部插入元素ele
  • pop_back(); //删除最后一个元素
  • insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele
  • insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele
  • erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素
  • erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
  • clear(); //删除容器中所有元素
void test01(){
    vector<int> v1;
    for(int i=0;i<5;i++){
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);   

    v1.pop_back();
    printVector(v1); 

    v1.insert(v1.begin(),520);
    printVector(v1); 

    v1.insert(v1.begin(),2,520);
    printVector(v1); 

    v1.erase(v1.begin());
    printVector(v1); 

    v1.erase(v1.begin(),v1.begin()+3);
    printVector(v1);

    v1.clear();
    printVector(v1);
}

数据存取:迭代器或下列的方法

  • at(int idx); //返回索引idx所指的数据
  • operator[]; //返回索引idx所指的数据
  • front(); //返回容器中第一个数据元素
  • back(); //返回容器中最后一个数据元素
void test01(){
    vector<int> v1;
    for(int i=0;i<5;i++){
        v1.push_back(i);
    }

    for(int i=0;i<5;i++){
        cout<<v1[i]<<"\t";
    }
    cout<<endl;

    for(int i=0;i<5;i++){
        cout<<v1.at(i)<<"\t";
    }
    cout<<endl;

    cout<<"first element:"<<v1.front()<<endl;
    cout<<"last element"<<v1.back()<<endl;     
}

互换容器:实现两个容器内元素的互换。

  • swap(vec); // 将vec与本身的元素互换

巧用可以实现内存的收缩—原理:
vector(v1).swap(v1);
我们先通过vector(v1)创建了一个匿名的vector容器,并调用了复制构造函数将v1的值复制给匿名的vector容器。 (v1)是匿名空间。接下来,将这个匿名的vector容器与v1互换,这样v1的容量和大小就都变为了3,匿名对象执行完后就被系统回收,就这样完成了内存收缩。
在c++11及以后版本中,也可直接使用成员函数 shrink_to_fit

void test01(){
    vector<int> v1;
    for(int i=0;i<5;i++){
        v1.push_back(i);
    }
    printVector(v1);

    vector<int> v2;  
    for(int i=0;i<5;i++){
        v2.push_back(5-i);
    } 
    printVector(v2);

    swap(v1,v2);
    printVector(v1);
    printVector(v2);
}
//实际用途:巧用swap可以收缩内存空间
void test02(){
    vector<int> v;
    for(int i=0;i<10000;i++){
        v.push_back(i);
    }
    cout<<"v capacity:"<<v.capacity()<<endl;
    cout<<"v size:"<<v.size()<<endl;

    v.resize(10);
    cout<<"resize capacity:"<<v.capacity()<<endl;
    cout<<"resize size:"<<v.size()<<endl;

    //(v)是一个匿名对象,先用拷贝构造函数造出一个size=v.size()的容器
    //然后交换,匿名对象就指向了原来的大空间,swap执行完后 匿名对象被系统回收。
    vector<int> (v).swap(v);
    cout<<"shrink capacity:"<<v.capacity()<<endl;
    cout<<"shrink size:"<<v.size()<<endl;

}

预留空间:可以减少vector在动态扩展容量时的扩展次数。
reserve(int len);//容器预留len个元素长度,预留位置不初始化,元素不可访问。

void test01(){
    vector<int> v1;
    //预留空间
    v1.reserve(100000);

    int num=0;//统计开辟空间次数
    int *p=NULL;
    for(int i=0;i<100000;i++){
        v1.push_back(i);
        if(p!=&v1[0]){
            p=&v1[0];
            num++;
        }
    }
    cout<<"num:"<<num<<endl;
}

2.6 deque容器
双端数组,可以对头端进行插入删除操作
deque与vector区别:

  • vector对于头部的插入删除效率低,数据量越大,效率越低,需要依次后移
  • deque相对而言,对头部的插入删除速度回比vector快
  • vector访问元素时的速度会比deque快,这和两者内部实现有关。

image.png
deque内部工作原理:
deque内部有个中控器,维护每段缓冲区中的内容,缓冲区中存放真实数据
中控器维护的是每个缓冲区的地址,使得使用deque时像一片连续的内存空间,访问元素时可能要通过多个节点去找到该元素,速度比vector慢,vector是一个连续的线性表。
image.png

  • deque容器的迭代器也是支持随机访问的

deque构造函数:

  • deque<T> deqT; //默认构造形式
  • deque(beg, end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  • deque(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • deque(const deque &deq); //拷贝构造函数
void printDeque(const deque<int> &d){
    for(deque<int>::const_iterator it=d.begin();it!=d.end();it++){
        cout<<*it<<"\t";
    }
    cout<<endl;
}

void test01(){
    deque<int> d;
    for(int i=0;i<5;i++){
        d.push_back(i);
    }
    printDeque(d);

    deque<int> d2(d);
    printDeque(d2);

    deque<int> d3(3,100);
    printDeque(d3);

    deque<int> d4(d.begin(),d.end());
    printDeque(d4);
}

deque赋值

  • deque& operator=(const deque &deq); //重载等号操作符
  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身

deque大小操作,

  • deque.empty(); //判断容器是否为空
  • deque.size(); //返回容器中元素的个数
  • deque.resize(num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。 //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
  • deque.resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。//如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
  • 没有 容量 概念

deque插入和删除

  • 两端插入操作:
  • push_back(elem); //在容器尾部添加一个数据
  • push_front(elem); //在容器头部插入一个数据
  • pop_back(); //删除容器最后一个数据
  • pop_front(); //删除容器第一个数据

指定位置操作: 提供的位置一定要是迭代器

  • insert(pos,elem); //在pos位置插入一个elem元素的拷贝,返回新数据的位置。
  • insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据,无返回值。
  • insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)区间的数据,无返回值。
  • clear(); //清空容器的所有数据
  • erase(beg,end); //删除[beg,end)区间的数据,返回下一个数据的位置。
  • erase(pos); //删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置。

数据存取

  • at(int idx); //返回索引idx所指的数据
  • operator[]; //返回索引idx所指的数据
  • front(); //返回容器中第一个数据元素
  • back(); //返回容器中最后一个数据元素

排序算法

  • sort(iterator beg, iterator end) //对beg和end区间内元素进行排序

对于支持随机访问的迭代器的容器,都可以用sort直接排序,如vector、deque。

void test01(){
    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(200);
    d.push_back(30);
    printDeque(d);
    //默认升序
    sort(d.begin(),d.end());
    printDeque(d);
}

案例 评委打分
有5名选手:选手ABCDE,10个评委分别对每一名选手打分,去除最高分,去除评委中最低分,取平均分。
实现步骤:

  1. 创建五名选手,放到vector中
  2. 遍历vector容器,取出来每一个选手,执行for循环,可以把10个评分打分存到deque容器中
  3. sort算法对deque容器中分数排序,去除最高和最低分
  4. deque容器遍历一遍,累加总分
  5. 获取平均分

2.7 stack容器
stack是一种先进后出(First In Last Out,FILO)的数据结构,它只有一个出口。
image.png
栈中只有顶端的元素才可以被外界使用,因此栈不允许有遍历行为,不提供迭代器
栈中进入数据称为 —- 入栈push
栈中弹出数据称为 —- 出栈pop

构造函数:

  • stack<T> stk; //stack采用模板类实现, stack对象的默认构造形式
  • stack(const stack &stk); //拷贝构造函数

赋值操作:

  • stack& operator=(const stack &stk); //重载等号操作符

数据存取:

  • push(elem); //向栈顶添加元素
  • pop(); //从栈顶移除第一个元素
  • top(); //返回栈顶元素

大小操作:

  • empty(); //判断堆栈是否为空
  • size(); //返回栈的大小
#include<iostream>
#include<stack>
using namespace std;

void test01(){
    stack<int> s;

    s.push(10);
    s.push(20);
    s.push(30);
    cout<<"s size:"<<s.size()<<endl;

    while(!s.empty()){
        cout<<s.top()<<endl;
        s.pop();
    }
    cout<<"s size:"<<s.size()<<endl;
}

int main(){  
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

2.8 queue容器
Queue是一种先进先出(First In First Out,FIFO)的数据结构,它有两个出口.
image.png
队列容器允许从一端新增元素,从另一端移除元素
队列中只有队头和队尾才可以被外界使用,因此队列不允许有遍历行为,不提供迭代器
队列中进数据称为 —- 入队push
队列中出数据称为 —- 出队pop

构造函数:

  • queue<T> que; //queue采用模板类实现,queue对象的默认构造形式
  • queue(const queue &que); //拷贝构造函数

赋值操作:

  • queue& operator=(const queue &que); //重载等号操作符

数据存取:

  • push(elem); //往队尾添加元素
  • pop(); //从队头移除第一个元素
  • back(); //返回最后一个元素
  • front(); //返回第一个元素

大小操作:

  • empty(); //判断堆栈是否为空
  • size(); //返回栈的大小
void test01(){
    queue<int> s;

    s.push(10);
    s.push(20);
    s.push(30);
    cout<<"s size:"<<s.size()<<endl;

    while(!s.empty()){
        cout<<"front :"<<s.front()<<"  back :"<<s.back()<<endl;;
        s.pop();
    }
    cout<<"s size:"<<s.size()<<endl;
}

2.9 list链表
链表(list)是一种物理存储单元上非连续的存储结构,数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的.
链表的组成:链表由一系列结点组成,
结点的组成:一个是存储数据元素的数据域,另一个是存储下一个结点地址的指针域
STL中的链表是一个双向循环链表
image.png
由于链表的存储方式并不是连续的内存空间,因此链表list中的迭代器只支持前移和后移,属于双向迭代器.

list的优点:

  • 采用动态存储分配,不会造成内存浪费和溢出
  • 链表执行插入和删除操作十分方便,修改指针即可,不需要移动大量元素

list的缺点:

  • 链表灵活,但是空间(指针域) 和 时间(遍历)额外耗费较大

List有一个重要的性质,插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效,这在vector是不成立的。

构造函数:

  • list<T> lst; //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式:
  • list(beg,end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  • list(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • list(const list &lst); //拷贝构造函数。
#include<iostream>
#include<list>
using namespace std;

void printList(const list<int> &l){
    for(list<int>::const_iterator it=l.begin();it!=l.end();it++){
        cout<<*it<<"\t";
    }
    cout<<endl;
}

void test01(){
    list<int> l1;

    l1.push_back(10);
    l1.push_back(20);
    l1.push_back(30);
    l1.push_back(40);

    printList(l1);

    list<int> l2(l1);
    printList(l2);

    list<int> l3(l2.begin(),l2.end());
    printList(l3);

    list<int> l4(5,20);
    printList(l4);
}

int main(){  
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

赋值和交换

  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。
  • list& operator=(const list &lst); //重载等号操作符
  • swap(lst); //将lst与本身的元素互换。
void test01(){
    list<int> l1;

    l1.push_back(10);
    l1.push_back(20);
    l1.push_back(30);
    l1.push_back(40);

    printList(l1);

    list<int> l2;
    l2=l1;
    printList(l2);

    list<int> l3;
    l3.assign(l2.begin(),l2.end());
    printList(l3);

    list<int> l4;
    l4.assign(5,20);
    printList(l4);


    cout<<"-------------swap---------------"<<endl;
    cout<<"before:"<<endl;
    printList(l1);
    printList(l4);

    cout<<"after:"<<endl;
    l1.swap(l4);
    printList(l1);
    printList(l4);
}

list容量大小

  • size(); //返回容器中元素的个数
  • empty(); //判断容器是否为空
  • resize(num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。//如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
  • resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。//如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
void test01(){
    list<int> l1;

    l1.push_back(10);
    l1.push_back(20);
    l1.push_back(30);
    l1.push_back(40);

    printList(l1);

    if(l1.empty()){
        cout<<"l1 is empty"<<endl;
    }else{
        cout<<"l1 is not empty"<<endl;
        cout<<"l1 size :"<<l1.size()<<endl;
    }

    l1.resize(10);
    printList(l1);

    l1.resize(2);
    printList(l1);

    l1.resize(4,10);
    printList(l1);
}

list插入和删除

  • push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素
  • pop_back();//删除容器中最后一个元素
  • push_front(elem);//在容器开头插入一个元素
  • pop_front();//从容器开头移除第一个元素
  • insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝,返回新数据的位置。
  • insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据,无返回值。
  • insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据,无返回值。
  • clear();//移除容器的所有数据
  • erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据,返回下一个数据的位置。
  • erase(pos);//删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置。
  • remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。
void test01(){
    list<int> l1;

    l1.push_back(10);
    l1.push_back(20);
    l1.push_front(30);
    l1.push_front(40);

    printList(l1);

    l1.pop_back();
    printList(l1);

    l1.pop_front();
    printList(l1);

    list<int>::iterator it=l1.begin();
    l1.insert(++it,10000);
    printList(l1);

    it=l1.begin();
    l1.erase(++it);
    printList(l1);

    l1.push_back(10000);
    l1.push_back(10000); 
    printList(l1);

    l1.remove(10000);
    printList(l1); 

    l1.clear();
    printList(l1);
}

list数据存取

  • front(); //返回第一个元素。
  • back(); //返回最后一个元素。

list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据,可以用++、— 来实现双向移动


void test01(){
    list<int> l1;

    l1.push_back(10);
    l1.push_back(20);
    l1.push_front(30);
    l1.push_front(40);

    printList(l1);

    cout<<"first element:"<<l1.front()<<endl;
    cout<<"last element:"<<l1.back()<<endl;
}

list反转和排序

  • reverse(); //反转链表
  • sort(); //链表排序

非随机访问迭代器 不可以用算法中的sort算法来排序,其内部提供了排序接口sort(),这是一个成员函数。

bool myCompare(int val1,int val2){
    return val1>val2;
}
void test01(){
    list<int> l1;

    l1.push_back(10);
    l1.push_back(200);
    l1.push_front(300);
    l1.push_front(40);

    printList(l1);

    l1.reverse();
    printList(l1);
    //默认升序
    l1.sort();
    printList(l1);

    //参数为函数名,实现降序
    l1.sort(myCompare);
    printList(l1);
}

案例:
将Person自定义数据类型进行排序,Person中属性有姓名、年龄、身高
排序规则:按照年龄进行升序,如果年龄相同按照身高进行降序。

2.10 set/multiset容器
set :所有元素都会在插入时自动被排序
set/multiset属于关联式容器,底层结构是用二叉树实现。
set和multiset区别

  • set不允许容器中有重复的元素
  • multiset允许容器中有重复的元素

构造

  • set<T> st; //默认构造函数:
  • set(const set &st); //拷贝构造函数
#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;

void printSet(const set<int> &s){
    for(set<int>::iterator it=s.begin();it!=s.end();it++){
        cout<<*it<<"\t";
    }
    cout<<endl;
}

void test01(){
    set<int> s;
    s.insert(10);
    s.insert(40);
    s.insert(30);
    printSet(s);

    set<int> s1(s);
    printSet(s1);
}

int main(){  
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

赋值

  • set& operator=(const set &st); //重载等号操作符

大小和交换

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(st); //交换两个集合容器

void test01(){
    set<int> s;
    s.insert(10);
    s.insert(40);
    s.insert(30);
    printSet(s);

    if(!s.empty()){
        cout<<"The set is not empty,its size:"<<s.size()<<endl;
    }else{
        cout<<"The set is empty."<<endl;
    }

    set<int> s2;
    s2.insert(100);
    s2.insert(300);
    s2.insert(200);
    s2.insert(400);

    cout<<"Before swap:"<<endl;
    printSet(s);
    printSet(s2);

    cout<<"After swap:"<<endl;
    s.swap(s2);
    printSet(s);
    printSet(s2);
}

插入和删除

  • insert(elem); //在容器中插入元素。
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素,返回下一个元素的迭代器。
  • erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ,返回下一个元素的迭代器。
  • erase(elem); //删除容器中值为elem的元素。
void test01(){
    set<int> s;
    s.insert(10);
    s.insert(40);
    s.insert(30);
    s.insert(30);
    s.insert(60);
    s.insert(300);

    printSet(s);

    set<int>::iterator it=s.begin();
    s.erase(++it);
    printSet(s);

    s.erase(300);
    printSet(s);

    s.erase(s.begin(),s.end());
    printSet(s);

    s.insert(10);
    s.insert(40);
    printSet(s);

    s.clear();
    printSet(s);
}

查找和统计

  • find(key); //查找key是否存在,若存在,返回该键的元素的迭代器;若不存在,返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数, 返回0或1
void test01(){
    set<int> s;
    s.insert(10);
    s.insert(40);
    s.insert(30);
    s.insert(30);
    s.insert(60);
    s.insert(300);
    printSet(s);

    set<int>::iterator pos=s.find(40);
    if(pos!=s.end()){
        cout<<"找到了该元素,位置在:"<<*pos<<endl;
    }else{
        cout<<"未找到该元素"<<endl;
    }

    int num=s.count(30);
    cout<<"The number of 30 :"<<num<<endl;
}

set与multiset的区别:

  • set不可以插入重复数据,而multiset可以
  • set插入数据的同时会返回插入结果,表示插入是否成功
  • multiset不会检测数据,因此可以插入重复数据

    void test01(){
      set<int> s;
      //insert后返回一个pair,pair的第一个值用first来取--->迭代器,第二个用second---->插入成功与否
      pair<set<int>::iterator,bool> ret=s.insert(20);
      if(ret.second){   
          cout<<"Successful!"<<endl;
      }else{
          cout<<"Fail!"<<endl;
      }  
    
      ret=s.insert(20);
      if(ret.second){   
          cout<<"Successful!"<<endl;
      }else{
          cout<<"Fail!"<<endl;
      }   
    
      multiset<int> ms;
      ms.insert(20);
      ms.insert(20);
      for(multiset<int>::iterator it=ms.begin();it!=ms.end();it++){
          cout<<*it<<"\t";
      }
      cout<<endl;
    }
    

    pair对组

  • 成对出现的数据,利用对组可以返回两个数据

两种创建方式:

  • pair<type, type> p ( value1, value2 );
  • pair<type, type> p = make_pair( value1, value2 ); ```cpp

    include

    include

    using namespace std;

void test01(){ pair p(“tang”,18); cout<<p.first<<”\t”<<p.second<<endl;

pair<string,int> p1=make_pair("zhou",22);
cout<<p1.first<<"\t"<<p1.second<<endl;  

}

int main(){
test01(); system(“pause”); return 0; }

set排序

- 默认排序规则为从小到大
- 利用仿函数,可以改变排序规则。 新建数据类型 class ,重写()
```cpp
//存放内置数据类型
class MyCompare{
public:
    bool operator()(int val1,int val2){
        return val1>val2;
    }

};
void test01(){
    set<int> s;
    s.insert(10);
    s.insert(40);
    s.insert(30);
    s.insert(60);
    s.insert(300);

    for(set<int>::iterator it=s.begin();it!=s.end();it++){
        cout<<*it<<"\t";
    }
    cout<<endl;

    set<int,MyCompare> s2;
    s2.insert(10);
    s2.insert(40);
    s2.insert(30);
    s2.insert(60);
    s2.insert(300);

    for(set<int>::iterator it=s2.begin();it!=s2.end();it++){
        cout<<*it<<"\t";
    }
    cout<<endl;
}
//自定义数据类型
#include<iostream>
#include<set>
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;
};
//仿函数 自定义数据类型 排序规则
class comparePerson{
public:
    bool operator()(const Person &p1,const Person &p2){
        return p1.m_Age>p2.m_Age;
    }
};

void test01(){
    set<Person,comparePerson> s;
    Person p1("刘备", 23);
    Person p2("关羽", 27);
    Person p3("张飞", 25);
    Person p4("赵云", 21);
    s.insert(p1);
    s.insert(p2);
    s.insert(p3);
    s.insert(p4);

    for(set<Person,comparePerson>::iterator it=s.begin();it!=s.end();it++){
        cout<<it->m_Name<<"\t"<<it->m_Age<<endl;
    }
}

int main(){  
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

2.11 map/multimap容器
简介:

  • map中所有元素都是pair
  • pair中第一个元素为key(键值),起到索引作用,第二个元素为value(实值)
  • 所有元素都会根据元素的键值自动排序

本质:

  • map/multimap属于关联式容器,底层结构是用二叉树实现。

优点:

  • 可以根据key值快速找到value值

map和multimap区别

  • map不允许容器中有重复key值元素
  • multimap允许容器中有重复key值元素

set构造函数

  • map<T1, T2> mp; //map默认构造函数:
  • map(const map &mp); //拷贝构造函数

赋值

map& operator=(const map &mp); //重载等号操作符

#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;

void printMap(map<int,int> &m){
    for(map<int,int>::iterator it=m.begin();it!=m.end();it++){
        cout<<"key = "<<(*it).first<<",value = "<<it->second<<endl;
    }
    cout<<endl;
}

void test01(){
    map<int,int> m;
    //第1种插入方法
    m.insert(make_pair(1,10));
    //第2种插入方法
    m.insert(pair<int,int>(2,20));
    //第3种插入方法
    m.insert(map<int,int>::value_type(3,40));
    //第4种插入方法,类似于数组
    m[4]=50;
    printMap(m);


    map<int,int> m2(m);
    printMap(m2);

    map<int,int> m3=m2;
    printMap(m3);
}

int main(){  
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

大小和交换

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(st); //交换两个集合容器
void test01(){
    map<int,int> m;
    m.insert(pair<int,int>(1,10));
    m.insert(pair<int,int>(2,20));
    m.insert(pair<int,int>(3,40));
    printMap(m);

    if(!m.empty()){
        cout<<"The map is not empty,and its size :"<<m.size()<<endl;
    }else{
        cout<<"The map is empty."<<endl;
    }

    cout<<"-------Before swap---------"<<endl;
    map<int,int> m1;
    m1.insert(pair<int,int>(4,40));
    m1.insert(pair<int,int>(5,50));
    m1.insert(pair<int,int>(6,60));
    printMap(m);
    printMap(m1);

    cout<<"-------After swap---------"<<endl;
    m.swap(m1);
    printMap(m);
    printMap(m1);
}

插入和删除

  • insert(elem); //在容器中插入元素。
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素,返回下一个元素的迭代器。
  • erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ,返回下一个元素的迭代器。
  • erase(key); //删除容器中值为key的元素。
void test01(){
    map<int,int> m;
    m.insert(pair<int,int>(1,10));
    m.insert(pair<int,int>(2,20));
    m.insert(pair<int,int>(3,40));
    printMap(m);

    m.erase(m.begin());
    printMap(m);

    m.erase(m.begin(),m.end());
    printMap(m);

    m.insert(pair<int,int>(1,10));
    m.insert(pair<int,int>(2,20));
    m.insert(pair<int,int>(3,40));
    printMap(m);

    m.erase(1);
    printMap(m);
}

查找和统计

  • find(key); //查找key是否存在,若存在,返回该键的元素的迭代器;若不存在,返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数
void test01(){
    map<int,int> m;
    m.insert(pair<int,int>(1,10));
    m.insert(pair<int,int>(2,20));
    m.insert(pair<int,int>(3,40));
    printMap(m);

    map<int,int>::iterator pos=m.find(1);
    if(pos!=m.end()){
        cout<<"找到了key为1的元素,值为"<<(*pos).second<<endl;
    }else{
        cout<<"没有找到该元素"<<endl;
    }

    int num=m.count(3);
    cout<<"num="<<num<<endl;
}

排序

  • map容器默认排序规则为 按照key值进行 从小到大排序,利用仿函数,可以改变排序规则
  • 对于自定义数据类型,map必须要指定排序规则,同set容器 ```cpp //内置数据类型 class myCompare{ public: bool operator()(int val1,int val2){
      return val1>val2;
    
    } };

void printMap(map &m){ for(map::iterator it=m.begin();it!=m.end();it++){ cout<<”key = “<<(*it).first<<”,value = “<second<<endl; } cout<<endl; }

void test01(){ map m; m.insert(pair(1,10)); m.insert(pair(2,20)); m.insert(pair(3,40)); printMap(m); }

```cpp
//自定义数据类型
#include<iostream>
#include<map>
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;
};
class ComparePerson{
public:
    bool operator()(int val1,int val2){
        return val1>val2;
    }
};

void printMap(map<int,Person,ComparePerson> &m){
    for(map<int,Person,ComparePerson>::iterator it=m.begin();it!=m.end();it++){
        cout<<"key = "<<(*it).first<<",value = "<<it->second.m_Name<<","<<it->second.m_Age<<endl;
    }
}

void test01(){
    map<int,Person,ComparePerson> m;

    Person p1("刘备", 23);
    Person p2("关羽", 27);
    Person p3("张飞", 25);
    Person p4("赵云", 21);

    m.insert(make_pair(1,p1));
    m.insert(make_pair(2,p2));
    m.insert(make_pair(3,p3));
    m.insert(make_pair(4,p4));
    printMap(m);
}

int main(){  
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

案例-员工分组

  • 公司今天招聘了10个员工(ABCDEFGHIJ),10名员工进入公司之后,需要指派员工在那个部门工作
  • 员工信息有: 姓名 工资组成;部门分为:策划、美术、研发
  • 随机给10名员工分配部门和工资
  • 通过multimap进行信息的插入 key(部门编号) value(员工)
  • 分部门显示员工信息
  1. STL-函数对象

3.1 函数对象
概念:

  • 重载函数调用操作符的类,其对象常称为函数对象
  • 函数对象使用重载的()时,行为类似函数调用,也叫仿函数

本质:
函数对象(仿函数)是一个,不是一个函数

特点:

  • 函数对象在使用时,可以像普通函数那样调用, 可以有参数,可以有返回值
  • 函数对象超出普通函数的概念,函数对象可以有自己的状态
  • 函数对象可以作为参数传递 ```cpp

    include

    using namespace std;

class myAdd{ public: int operator()(int val1,int val2){ return val1+val2; } };

class myPrint{ public: myPrint(){ this->count=0; } void operator()(string text){ cout<<text<<endl; count++; } int count; //记录状态 };

class doPrint{ public: void operator()(myPrint &mp,string text){ mp(text); } };

void test01(){ //1. 函数对象在使用时,可以像普通函数那样调用, 可以有参数,可以有返回值 myAdd myadd; cout<<myadd(1,2)<<endl;;

//2. 函数对象可以有自己的状态
myPrint myprint;
myprint("Hello world!");
myprint("Hello world!");
myprint("Hello world!");
myprint("Hello world!");
cout<<"myPrint调用了"<<myprint.count<<"次\n";

//3.函数对象可以作为参数传递
doPrint doprint;
doprint(myprint,"Hello");    

}

int main(){
test01(); system(“pause”); return 0; }

3.2 谓词<br />**概念:**

- 返回bool类型的仿函数称为**谓词**
- 如果operator()接受一个参数,那么叫做一元谓词
- 如果operator()接受两个参数,那么叫做二元谓词

使用函数对象改变算法策略,排序从大到小
```cpp
//一元谓词
class GreaterFive{
public:
    bool operator()(int val){
        return val>5;
    }
};

void printVector(vector<int> &v){
    for(vector<int>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++){
        cout<<*it<<"\t";
    }
    cout<<endl;
}
void test01(){
    vector<int> v;
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    v.push_back(5);
    v.push_back(6);
    v.push_back(7);
    printVector(v);

    //输出大于5的数
    vector<int>::iterator pos=find_if(v.begin(),v.end(),GreaterFive());
    if(pos!=v.end()){
        cout<<"找到了"<<*pos<<endl;
    }else{
        cout<<"没找到"<<endl;
    }   
}
//二元谓词
class myCompare{
public:
    bool operator()(int val1,int val2){
        return val1>val2;
    }
};

void printVector(vector<int> &v){
    for(vector<int>::iterator it=v.begin();it!=v.end();it++){
        cout<<*it<<"\t";
    }
    cout<<endl;
}
void test01(){
    vector<int> v;
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    v.push_back(5);
    v.push_back(6);
    v.push_back(7);
    printVector(v);

    sort(v.begin(),v.end(),myCompare());
    printVector(v);   
}

4.3 内建函数对象
STL内建了一些函数对象
分类:

  • 算术仿函数
  • 关系仿函数
  • 逻辑仿函数

用法:

  • 这些仿函数所产生的对象,用法和一般函数完全相同
  • 使用内建函数对象,需要引入头文件 #include<functional>

算术仿函数

  • 实现四则运算
    • template<class T> T plus<T> //加法仿函数
    • template<class T> T minus<T> //减法仿函数
    • template<class T> T multiplies<T> //乘法仿函数
    • template<class T> T divides<T> //除法仿函数
    • template<class T> T modulus<T> //取模仿函数,求余
    • template<class T> T negate<T> //取反仿函数

其中negate是一元运算,其他都是二元运算

void test01(){
    //取反 输出
    negate<int> n;
    cout<<n(30)<<endl;

    //minus 输出
    plus<int> p;
    cout<<p(2,3)<<endl;

    //modus 输出
    modulus<int> m;
    cout<<m(6,4)<<endl;

}

关系仿函数

  • 实现关系对比
    • template<class T> bool greater<T> //大于 较常用
    • template<class T> bool greater_equal<T> //大于等于
    • template<class T> bool less<T> //小于
    • template<class T> bool less_equal<T> //小于等于
void test01(){
    vector<int> v;
    v.push_back(7);
    v.push_back(8);
    v.push_back(5);
    v.push_back(6);
    v.push_back(3);
    printVector(v);

    sort(v.begin(),v.end());
    printVector(v);

    sort(v.begin(),v.end(),greater<int>());
    printVector(v); 
}

逻辑仿函数

  • 实现逻辑运算
    • template<class T> bool logical_and<T> //逻辑与
    • template<class T> bool logical_or<T> //逻辑或
    • template<class T> bool logical_not<T> //逻辑非
void test01(){
    vector<bool> v;
    v.push_back(true);
    v.push_back(false);
    v.push_back(true);
    v.push_back(true);
    v.push_back(false);
    printVector(v);

    //逻辑非  将v容器搬运到v2中,并执行逻辑非运算
    vector<bool> v2;
    //v2容器大小
    v2.resize(v.size());
    transform(v.begin(),v.end(),v2.begin(),logical_not<bool>());
    printVector(v2);
}
  1. 常用算法

5.1 遍历算法

  • for_each //遍历容器
  • transform //搬运容器到另一个容器中
    • for_each(iterator beg, iterator end, _func);

    // 遍历算法 遍历容器元素 // beg 开始迭代器 // end 结束迭代器 // _func 函数或者函数对象

    • transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);

    //beg1 源容器开始迭代器 //end1 源容器结束迭代器 //beg2 目标容器开始迭代器 //_func 函数或者函数对象

void print01(int val){
    cout<<val<<" ";
}

class print02{
public:
    void operator()(int val){
        cout<<val<<" ";
    }

};
void test01(){
    vector<int> v;
    v.push_back(7);
    v.push_back(8);
    v.push_back(5);
    v.push_back(6);
    v.push_back(3);

    //普通函数
    for_each(v.begin(),v.end(),print01);
    cout<<endl;
    //函数对象
    for_each(v.begin(),v.end(),print02());
}
class myTransform{
public:
    int operator()(int val){
        return val+10;
    }
};

class myPrint{
public:
    void operator()(int val){
        cout<<val<<" ";
    }

};
void test01(){
    vector<int> v;
    v.push_back(7);
    v.push_back(8);
    v.push_back(5);
    v.push_back(6);
    v.push_back(3);
    for_each(v.begin(),v.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    vector<int> v2;
    v2.resize(v.size());
    transform(v.begin(),v.end(),v2.begin(),myTransform());
    for_each(v2.begin(),v2.end(),myPrint());
}

5.2 查找算法

  • find //查找元素
  • find_if //按条件查找元素
  • adjacent_find //查找相邻重复元素
  • binary_search //二分查找法
  • count //统计元素个数
  • count_if //按条件统计元素个数

find———内置数据类型和自定义数据类型
查找指定元素,找到返回指定元素的迭代器,找不到返回结束迭代器end()

  • find(iterator beg, iterator end, value);// 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置// beg 开始迭代器// end 结束迭代器// value 查找的元素
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;

class myPrint{
public:
    void operator()(int val){
        cout<<val<<" ";
    }

};

class Person{
public:
    Person(string name,int age){
        this->m_Name=name;
        this->m_Age=age;
    }
    bool operator==(const Person &p){
        if(this->m_Age==p.m_Age&&this->m_Name==p.m_Name){
            return true;
        }else{
            return false;
        }
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};
void test01(){
    //find 内置数据类型
    vector<int> v;
    v.push_back(7);
    v.push_back(8);
    v.push_back(5);
    v.push_back(6);
    v.push_back(3);
    for_each(v.begin(),v.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    vector<int>::iterator it=find(v.begin(),v.end(),3);
    if(it!=v.end()){
        cout<<"找到了\n";
    }else{
        cout<<"没找到\n";
    }

    //自定义数据类型
    vector<Person> vp;
    Person p1("aaa",10);
    Person p2("bbb",20);
    Person p3("ccc",30);

    vp.push_back(p1);
    vp.push_back(p2);
    vp.push_back(p3);

    vector<Person>::iterator pit=find(vp.begin(),vp.end(),p3);
    if(pit!=vp.end()){
        cout<<"找到了\n";
    }else{
        cout<<"没找到\n";
    }

}

int main(){  
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

find_if

  • 按条件查找元素
    • find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);// 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置// beg 开始迭代器// end 结束迭代器// _Pred 函数或者谓词(返回bool类型的仿函数)
class GreaterFive{
public:
    bool operator()(int val){
        return val>5;
    }
};

class AgeGreater20{
public:
    bool operator()(Person &p){
        return p.m_Age>20;
    }
};

void test01(){
    vector<int> v;
    v.push_back(7);
    v.push_back(8);
    v.push_back(5);
    v.push_back(6);
    v.push_back(3);
    for_each(v.begin(),v.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    vector<int>::iterator it=find_if(v.begin(),v.end(),GreaterFive());
    if(it!=v.end()){
        cout<<"找到了\t"<<*it<<endl;
    }else{
        cout<<"没找到\n";
    }

    //自定义数据类型
    vector<Person> vp;
    Person p1("aaa",10);
    Person p2("bbb",20);
    Person p3("ccc",30);

    vp.push_back(p1);
    vp.push_back(p2);
    vp.push_back(p3);

    vector<Person>::iterator pit=find_if(vp.begin(),vp.end(),AgeGreater20());
    if(pit!=vp.end()){
        cout<<"找到了\t"<<pit->m_Name<<","<<pit->m_Age<<endl;
    }else{
        cout<<"没找到\n";
    }

}

adjacent_find

  • 查找相邻重复元素

    adjacent_find(iterator beg, iterator end); // 查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器 // beg 开始迭代器 // end 结束迭代器

void test01(){
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(5);
    v.push_back(2);
    v.push_back(4);
    v.push_back(4);
    v.push_back(3);
    for_each(v.begin(),v.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    vector<int>::iterator it=adjacent_find(v.begin(),v.end());
    if(it!=v.end()){
        cout<<"找到了\t"<<*it<<endl;
    }else{
        cout<<"没找到\n";
    }
}

binary_search

  • 查找指定元素是否存在
    • bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);// 查找指定的元素,查到 返回true 否则false// 注意: 在无序序列中不可用// beg 开始迭代器// end 结束迭代器// value 查找的元素
void test01(){
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(5);
    v.push_back(2);
    v.push_back(4);
    v.push_back(4);
    v.push_back(3);

    sort(v.begin(),v.end());
    for_each(v.begin(),v.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    bool it=binary_search(v.begin(),v.end(),3);
    if(it){
        cout<<"找到了\n"<<endl;
    }else{
        cout<<"没找到\n";
    }
}

二分查找法查找效率很高,值得注意的是查找的容器中元素必须的有序序列

count

  • 统计元素个数
    • count(iterator beg, iterator end, value);// 统计元素出现次数// beg 开始迭代器// end 结束迭代器// value 统计的元素
void test01(){
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(4);
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);
    v.push_back(4);
    v.push_back(4);


    for_each(v.begin(),v.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    int num=count(v.begin(),v.end(),4);
    cout<<num<<endl;
}

总结: 统计自定义数据类型时候,需要配合重载 operator==

count_if

  • 按条件统计元素个数

    count_if(iterator beg, iterator end, _Pred); // 按条件统计元素出现次数 // beg 开始迭代器 // end 结束迭代器 // _Pred 谓词

class GreaterFive{
public:
    bool operator()(int val){
        return val>5;
    }
};
void test01(){
    vector<int> v;
    v.push_back(1);
    v.push_back(2);
    v.push_back(4);
    v.push_back(5);
    v.push_back(3);
    v.push_back(7);
    v.push_back(6);


    for_each(v.begin(),v.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    int num=count_if(v.begin(),v.end(),GreaterFive());
    cout<<num<<endl;
}

5.3 排序算法

  • sort //对容器内元素进行排序
  • random_shuffle //洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
  • merge // 容器元素合并,并存储到另一容器中
  • reverse // 反转指定范围的元素

sort

sort(iterator beg, iterator end, _Pred); // 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置 // beg 开始迭代器 // end 结束迭代器 // _Pred 谓词

random_shuffle

  • 比较实用,使用时记得加随机数种子
  • 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序

    random_shuffle(iterator beg, iterator end); // 指定范围内的元素随机调整次序 // beg 开始迭代器 // end 结束迭代器

void test01(){
    vector<int> v;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v.push_back(i);
    }

    for_each(v.begin(),v.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    srand((unsigned int)time(NULL));
    random_shuffle(v.begin(),v.end());
    for_each(v.begin(),v.end(),myPrint());
}

merge

  • 两个容器元素合并,并存储到另一容器中
  • merge合并的两个容器必须的有序序列

    merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); // 容器元素合并,并存储到另一容器中 // 注意: 两个容器必须是有序的 // beg1 容器1开始迭代器// end1 容器1结束迭代器// beg2 容器2开始迭代器// end2 容器2结束迭代器// dest 目标容器开始迭代器

void test01(){
    vector<int> v1,v2;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i+1);
    }

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;
    for_each(v2.begin(),v2.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    vector<int> vTarget;
    //vTarget 开辟容量
    vTarget.resize(v1.size()+v2.size());
    merge(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end(),vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(),vTarget.end(),myPrint());
    cout<<endl;
}

reverse

  • 将容器内元素进行反转

    reverse(iterator beg, iterator end); // 反转指定范围的元素 // beg 开始迭代器 // end 结束迭代器

void test01(){
    vector<int> v1,v2;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
    }

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    reverse(v1.begin(),v1.end());
    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;
}

5.4 拷贝和替换

  • copy // 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
  • replace // 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
  • replace_if // 容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素
  • swap // 互换两个容器的元素

copy

  • 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
    • copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);// 按值查找元素,找到返回指定位置迭代器,找不到返回结束迭代器位置// beg 开始迭代器// end 结束迭代器// dest 目标起始迭代器
void test01(){
    vector<int> v1,v2;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
    }

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    v2.resize(v1.size());
    copy(v1.begin(),v1.end(),v2.begin());
    for_each(v2.begin(),v2.end(),myPrint());
    cout<<endl;
}

目标容器记得提前开辟空间.

replace

  • 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
    • replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);// 将区间内旧元素 替换成 新元素// beg 开始迭代器// end 结束迭代器// oldvalue 旧元素// newvalue 新元素

void test01(){
    vector<int> v1,v2;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
    }

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    replace(v1.begin(),v1.end(),3,2);
    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    replace(v1.begin(),v1.end(),2,2000);
    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;
}

replace_if

  • 将区间内满足条件的元素,替换成指定元素
    • replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);// 按条件替换元素,满足条件的替换成指定元素// beg 开始迭代器// end 结束迭代器// _pred 谓词// newvalue 替换的新元素
class GreaterFive{
public:
    bool operator()(int val){
        return val>5;
    }
};

void test01(){
    vector<int> v1,v2;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
    }

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    replace_if(v1.begin(),v1.end(),GreaterFive(),2000);
    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;

swap

  • 互换两个容器的元素,交换的容器要同种类型

    swap(container c1, container c2);

     // 互换两个容器的元素
     // c1容器1
     // c2容器2
    
void test01(){
    vector<int> v1,v2;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i+100);
    }

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;
    for_each(v2.begin(),v2.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    swap(v1,v2);
    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;
    for_each(v2.begin(),v2.end(),myPrint());
    cout<<endl;

5.5 算术生成算法

  • 算术生成算法属于小型算法,使用时包含的头文件为 #include
  • accumulate // 计算容器元素累计总和
  • fill // 向容器中添加元素

accumulate

  • 计算区间内 容器元素累计总和
    • accumulate(iterator beg, iterator end, value);
      // 计算容器元素累计总和
      // beg 开始迭代器
      // end 结束迭代器
      // value 起始值
void test01(){
    vector<int> v1,v2;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
    }

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;
    int total=accumulate(v1.begin(),v1.end(),0);
    cout<<total<<endl;
}

fill

  • 向容器中填充指定的元素

    fill(iterator beg, iterator end, value);// 向容器中填充元素// beg 开始迭代器// end 结束迭代器// value 填充的值

void test01(){
    vector<int> v1;
    v1.resize(10);
    fill(v1.begin(),v1.end(),10);

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;
}

5.6 集合算法

  • set_intersection // 求两个容器的交集
  • set_union // 求两个容器的并集
  • set_difference // 求两个容器的差集

set_intersection

  • 求两个容器的交集
    • set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);// 求两个集合的交集// 注意:两个集合必须是有序序列// beg1 容器1开始迭代器// end1 容器1结束迭代器// beg2 容器2开始迭代器// end2 容器2结束迭代器// dest 目标容器开始迭代器
void test01(){
    vector<int> v1,v2;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i+5);
    }

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;
    for_each(v2.begin(),v2.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    vector<int> vTarget;
    vTarget.resize(min(v1.size(),v2.size()));
    vector<int>::iterator itEnd=set_intersection(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end(),vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(),itEnd,myPrint());
    cout<<endl;
}

注意:

  • 求交集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
  • set_intersection返回值既是交集中最后一个元素的位置

set_union

  • 求两个集合的并集

    set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest); // 求两个集合的并集 // 注意:两个集合必须是有序序列 // beg1 容器1开始迭代器// end1 容器1结束迭代器// beg2 容器2开始迭代器// end2 容器2结束迭代器// dest 目标容器开始迭代器

void test01(){
    vector<int> v1,v2;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i+5);
    }

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;
    for_each(v2.begin(),v2.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    vector<int> vTarget;
    vTarget.resize(v1.size()+v2.size());
    vector<int>::iterator itEnd=set_union(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end(),vTarget.begin());
    for_each(vTarget.begin(),itEnd,myPrint());
    cout<<endl;

注意:

  • 求并集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要两个容器相加
  • set_union返回值既是并集中最后一个元素的位置

set_difference

  • 求两个集合的差集
    • set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);// 求两个集合的差集// 注意:两个集合必须是有序序列// beg1 容器1开始迭代器// end1 容器1结束迭代器// beg2 容器2开始迭代器// end2 容器2结束迭代器// dest 目标容器开始迭代器

void test01(){
    vector<int> v1,v2;
    for(int i=0;i<10;i++){
        v1.push_back(i);
        v2.push_back(i+5);
    }

    for_each(v1.begin(),v1.end(),myPrint());
    cout<<endl;
    for_each(v2.begin(),v2.end(),myPrint());
    cout<<endl;

    vector<int> vTarget;
    vTarget.resize(max(v1.size(),v2.size()));

    //v1 与 v2 的差集
    vector<int>::iterator itEnd=set_difference(v1.begin(),v1.end(),v2.begin(),v2.end(),vTarget.begin());
    cout<<"v1 与 v2 的差集:";
    for_each(vTarget.begin(),itEnd,myPrint());
    cout<<endl;

    //v2 与 v1 的差集
    itEnd=set_difference(v2.begin(),v2.end(),v1.begin(),v1.end(),vTarget.begin());
    cout<<"v2 与 v1 的差集:";
    for_each(vTarget.begin(),itEnd,myPrint());
    cout<<endl;
}

注意:

  • 求差集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
  • set_difference返回值既是差集中最后一个元素的位置

综合案例

  1. 演进比赛流程管理系统

比赛规则
image.png
程序功能:
image.png

  1. 机房预约系统

image.png
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