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  • vector类、迭代器、bitset类(转载)

     

    vector容器类型

       vector容器是一个模板类,可以存放任何类型的对象(但必须是同一类对象)。vector对象可以在运行时高效地添加元素,并且vector中元素是连续存储的。
     
       与对string类对象的介绍一样,仍然使用简化原型(主要是抛弃了分配器模板参数,使用默认的)。
     
    vector的构造
     
    函数原型:
    template<typename T>
       explicit vector();                                 // 默认构造函数,vector对象为空
       explicit vector(size_type n, const T& v = T());    // 创建有n个元素的vector对象
       vector(const vector& x);
       vector(const_iterator first, const_iterator last);

    注:vector容器内存放的所有对象都是经过初始化的。如果没有指定存储对象的初始值,那么对于内置类型将用0初始化,对于类类型将调用其默认构造函数进行初始化(如果有其它构造函数而没有默认构造函数,那么此时必须提供元素初始值才能放入容器中)。
     
    举例:
    vector<string> v1;         // 创建空容器,其对象类型为string类
    vector<string> v2(10);     // 创建有10个具有初始值(即空串)的string类对象的容器
    vector<string> v3(5, "hello"); // 创建有5个值为“hello”的string类对象的容器
    vector<string> v4(v3.begin(), v3.end());  // v4是与v3相同的容器(完全复制)
     
    vector的操作(下面的函数都是成员函数)
     
    bool empty() const;                    // 如果为容器为空,返回true;否则返回false
    size_type max_size() const;            // 返回容器能容纳的最大元素个数
    size_type size() const;                // 返回容器中元素个数 
    size_type capacity() const;            // 容器能够存储的元素个数,有:capacity() >= size() 
    void reserve(size_type n);             // 确保capacity() >= n
    void resize(size_type n, T x = T());   // 确保返回后,有:size() == n;如果之前size()<n,那么用元素x的值补全。
     
    reference front();                     // 返回容器中第一个元素的引用(容器必须非空)
    const_reference front() const;                  
    reference back();                      // 返回容器中最后一个元素的引用(容器必须非空)
    const_reference back() const;
     
    reference operator[](size_type pos);   // 返回下标为pos的元素的引用(下标从0开始;如果下标不正确,则属于未定义行为。
    const_reference operator[](size_type pos) const;
    reference at(size_type pos);           // 返回下标为pos的元素的引用;如果下标不正确,则抛出异常out_of_range
    const_reference at(size_type pos) const;
               
    void push_back(const T& x);            // 向容器末尾添加一个元素         
    void pop_back();                       // 弹出容器中最后一个元素(容器必须非空)
     
    // 注:下面的插入和删除操作将发生元素的移动(为了保持连续存储的性质),所以之前的迭代器可能失效
    iterator insert(iterator it, const T& x = T());        // 在插入点元素之前插入元素(或者说在插入点插入元素)
    void insert(iterator it, size_type n, const T& x);     // 注意迭代器可能不再有效(可能重新分配空间)
    void insert(iterator it, const_iterator first, const_iterator last);
     
    iterator erase(iterator it);           // 删除指定元素,并返回删除元素后一个元素的位置(如果无元素,返回end())
    iterator erase(iterator first, iterator last); // 注意:删除元素后,删除点之后的元素对应的迭代器不再有效。
     
    void clear() const;                    // 清空容器,相当于调用erase( begin(), end())
     
    void assign(size_type n, const T& x = T());   // 赋值,用指定元素序列替换容器内所有元素
    void assign(const_iterator first, const_iterator last);
     
    const_iterator begin() const;          // 迭代序列
    iterator begin();
    const_iterator end() const;
    iterator end();
     
    const_reverse_iterator rbegin() const;
    reverse_iterator rbegin();
    const_reverse_iterator rend() const;
    reverse_iterator rend();
     
    vector对象的比较(非成员函数)
     
       针对vector对象的比较有六个比较运算符:operator==、operator!=、operator<、operator<=、operator>、operator>=。
     
       其中,对于operator==和operator!=,如果vector对象拥有相同的元素个数,并且对应位置的元素全部相等,则两个vector对象相等;否则不等。
       对于operator<、operator<=、operator>、operator>=,采用字典排序策略比较。

    注:其实只需要实现operator==和operator!=就可以了,其它可以根据这两个实现。因为,operator!=(lhs, rhs) 就是 !(lhs == rhs),operator<=(lhs, rhs) 就是 !(rhs < lhs),operator>(lhs, rhs) 就是 (rhs < lhs),operator>=(lhs, rhs) 就是 !(lhs, rhs)。
     
    vector类的迭代器

       vector类的迭代器除了支持通用的前缀自增运算符外,还支持算术运算:it + n、it - n、it2 - it1。注意it2 - it1返回值为difference_type(signed类型)。
     
       注意,任何改变容器大小的操作都可能造成以前的迭代器失效。
     
    应用示例
     

    #include <iostream>
    #include <cassert>
    #include <vector>

    using namespace std;

    int main()
    {
        vector<string> v(5, "hello");
        vector<string> v2(v.begin(), v.end());
        
        assert(v == v2);
        
        cout<<"> Before operation"<<endl;
        for(vector<string>::const_iterator it = v.begin(); it < v.end(); ++it)
            cout<<*it<<endl;
        
        v.insert(v.begin() + 3, 4, "hello, world");
        cout<<"> After insert"<<endl;
        for(vector<string>::size_type i = 0; i < v.size(); ++i)
            cout<<v[i]<<endl;
        
        vector<string>::iterator it = v.erase(v.begin() + 3, v.begin() + 6);
        assert(*it == "hello, world");
        cout<<"> After erase"<<endl;
        for(vector<string>::size_type i = 0; i != v.size(); ++i)
            cout<<v[i]<<endl;
        
        assert(v.begin() + v.size() == v.end());
        assert(v.end() - v.size() == v.begin());
        assert(v.begin() - v.end() == -vector<string>::difference_type(v.size()));
        
        return 0;
    }

    程序说明:上面程序中用了三个循环输出容器中的元素,每个循环的遍历方式是不一样的。特别需要说明的是,第二个循环在条件判断中使用了size()函数,而不是在循环之前先保存在变量中再使用。之所以这样做,有两个原因:其一,如果将来在修改程序时,在循环中修改了容器元素个数,这个循环仍然能很好地工作,而如果先保存size()函数值就不正确了;其二,由于这些小函数(其实现只需要一条返回语句)基本上都被声明为inline,所以不需要考虑效率问题。


    迭代器

       迭代器(iterator)是用来遍历容器内所有元素的数据类型。标准库为每一种标准容器定义了一种迭代器类型。迭代器类型提供了比下标操作更通用的方法:所有标准容器类都定义了相应的迭代器类型,而只有少数的容器支持下标操作。所以,在编写C++程序时,用迭代器遍历容器是一种更通用的方法,也更加安全。一般提供两种类型:iterator和const_iterator。

    begin()和end()操作

       每种容器都定义了一对命名为begin()和end()的函数,用来返回容器的迭代序列。其中,begin返回的迭代器指向第一个元素,end返回的迭代器指向最后一个元素的下一个位置(实际上是一个不存在的元素),所以迭代序列为[begin(), end())。如果容器为空,那么begin()返回与end()一样的迭代器。

    访问容器元素(operator*)

       假如迭代器it指向容器的一个元素,那么解引用*it就是该元素的值(注意,不能对end()解引用)。

    下一个元素(operator++)

       所有迭代器都支持前缀自增运算符,如++it,表示把迭代器移到容器中的下一个元素的位(同样不能对end()运算)。

    比较 (operator == or operator !=)

       所有迭代器都支持迭代器之间的比较:
       operator ==:如果两个迭代器指向同一元素,那么返回true;否则返回false。(operator != 类似)


    bitset模板类

    template<size_t N>
        class bitset;

       bitset也是类模板,其模板参数N必须是常量表达式(能够在编译时计算出其值),表示bitset类对象的长度(位的个数)。bitset对象用来作为位容器,方便对位的操作,其元素为位。bitset对象元素的位置编号从 0 到 N - 1,对应着位串从低位到高位。

    bitset类对象的构造

    它有三个构造函数:

    bitset();   

       初始化所有位都为0    
           
    bitset(unsigned long val);   

       用unsigned long初始化bitset对象,初始化bitset对象为val的位模式。
           如果bitset对象的长度小于val的位数,那么val中多余的高位被丢弃;
           如果bitset对象的长度大于val的位数,那么bitset对象的高位将被置为0    

    explicit bitset(const string& str, size_t pos = 0, size_t n = -1);

       用string对象中从pos下标开始的n个字符来初始化bitset对象(这些字符必须是0或者1)。如果str.size() < pos,那么将抛出out_of_range异常。如果指定的字符序列[pos, pos + n)中有非0、1字符,那么将抛出invalid_argument异常。如果n > str.size() - pos,就只使用str.size() - pos位来初始化bitset对象。如果指定的字符序列中字符个数比bitset对象位数要多,则只使用前面的字符。

       初始化规则:[pos, pos + n)序列中最后一个字符对应着bitset对象的低位(第一位),而第一个字符对应着高位。(这点符合我们看待字符串形式的位串的方式:左边是高位,右边是低位)


    举例:
    bitset<16> bs1;                   // bs1有16位,并全部初始化为0

    bitset<16> bs2(0xFFFF);           // bs2有16位,并全部初始化为1
    bitset<32> bs3(0xFFFF);           // bs3有32位,低16位(0-15)为1,高16位(16-31)为0
    bitset<8>  bs4(0xFFFF);           // bs4有8位,并全部初始化为1

    string test("111110000011");
    bitset<8> bs5(test);              // bs5有8位,并且只使用test串的前八个字符"11111000"来初始化,
                                      //   所以0-7位为:0001 1111(注意与源串反向)
    bitset<8> bs6(test, 4, 3);        // bs6有8位,并且用"100"来初始化,所以0-7位为:0010 0000

    位的测试

    bool any() const;                 // 如果容器内有任意位被置为1,则返回true;否则返回false。
    bool none() const;                // 如果容器内没有位被置为1,则返回true;否则返回false。
    bool test(size_t pos, bool val = true);      // 测试位置pos处的位是否为val(默认测试是否为1)
                                                 // 如果pos >= size(),那么将抛出异常out_of_range

    bool at(size_type pos) const;     // 返回指定位;如果pos无效,那么将抛出异常out_of_range。
    reference at(size_type pos);
    bool operator[](size_type pos) const;
    reference operator(size_type pos);


    static const size_t bitset_size = N; //容器内的位个数N
    size_t size() const;              // 返回容器内的位个数N
    size_t count() const;             // 返回被置为1的位的个数

    bitset<N>& flip();                // 将容器内所有位全部取反
    bitset<N> operator~();            // 返回this->flip();
    bitset<N>& flip(size_t pos);      // 将位置pos处的位取反;如果pos >= size(),那么将抛出异常out_of_range。

    bitset<N>& reset();               // 将容器内所有位重置为0
    bitset<N>& reset(size_t pos);     // 将位置pos处的位置为0;如果pos >= size(),那么将抛出异常out_of_range
    bitset<N>& set();                 // 将容器内所有位重置为1
    bitset<N>& set(size_t pos, bool val = true); // 将位置pos处的位置为val(默认为1);
                                                 // 如果pos >= size(),那么将抛出异常out_of_range


    unsigned long to_ulong() const;   // 返回对应的unsigned long值;如果溢出,则抛出overflow_error
    string to_string() const;         // 把bitset对象转换成string对象,其规则是:字符串的第一字符对应容器中最后一位。
            
    bool operator ==(const bitset<N>& rhs) const;   // 如果两容器的位序列完全相等,则返回true;否则返回false.
    bool operator !=(const bitset<N>& rhs) const;   // 如果两容器的位序列不完全相等,则返回true;否则返回false。

    bitset<N>& operator&=(const bitset<N>& rhs);    // 位串进行“与”运算
    bitset<N>& operator|=(const bitset<N>& rhs);    // “或”运算
    bitset<N>& operator^=(const bitset<N>& rhs);

    bitset<N>& operator<<=(size_t pos);          // 逻辑左移pos位(向高位方向移动)
    bitset<N>& operator>>=(size_t pos);          // 逻辑右移pos位(向低位方向移动)
    bitset<N> operator<<(size_t pos) const;      // 返回 bitset<N>(*this) <<= pos.
    bitset<N> operator>>(size_t pos) const;      // 返回 bitset<N>(*this) >>= pos.

    非成员函数
    ostream& operator<<(ostream& os, const bitset<N>& x);
       相当于调用return os<<x.to_string();
    istream& operator>>(istream& is, bitset<N>& x);
       相当于调用: string str; is>>str; x = bitset<N>(str); return is;
          其中,当从输入流is提取的字符个数已经有N个时,提取结束;当遇到文件尾时,提取结束;当is中当前字符不是0也不是1时,提取结束。
       如果没有提取到任何字符就结束了(此时x不变),那么将调用is.setstate(ios_base::failbit)。

    bitset<N> operator&(const bitset<N>& lhs, const bitset<N>& rhs);    // 返回 bitset<N>(lhs) &= rhs.
    bitset<N> operator|(const bitset<N>& lhs, const bitset<N>& rhs);    // 返回 bitset<N>(lhs) |= rhs.
    bitset<N> operator^(const bitset<N>& lhs, const bitset<N>& rhs);    // 返回 bitset<N>(lhs) ^= rhs.

    另外, bitset中的reference定义如下:
    class reference {
    public:
        reference& operator=(bool b};
        reference& operator=(const reference& x);
        bool operator~() const;
        operator bool() const;
        reference& flip();
    };

    其使用举例如下:
    bitset<8> bs(string("111110000011"));
    bs[2] = 0;           // 此时bs[0]-bs[7]为00011011
    bool b = ~x[2];      // b == 1, bs不变
    x[2].flip();         // bs改变:bs[0]-bs[7]为00011111

    应用示例

    #include <iostream>
    #include <cassert>
    #include <bitset>

    using namespace std;

    int main()
    {
        bitset<16> bs1; // bs1有16位,并全部初始化为0

        assert(bs1.none());
        bitset<16> bs2(0xFFFF); // bs2有16位,并全部初始化为1

        assert(bs2.count() == 16);
        bitset<32> bs3(0xFFFF); // bs3有32位,低16位(0-15)为1,高16位(16-31)为0

        assert(bs3.to_ulong() == 0xFFFF);
        bitset<8> bs4(0xFFFF); // bs4有8位,并全部初始化为1

        assert(bs4.count() == 8);
        string test("111110000011");
        bitset<8> bs5(test); // bs5有8位,并且只使用test串的前八个字符"11111000"来初始化,

                                          // 所以0-7位为:0001 1111(注意与源串反向)

        assert(bs5.to_ulong() == 0xF8);
        bitset<8> bs6(test, 4, 3); // bs6有8位,并且用"100"来初始化,所以0-7位为:0010 0000

        assert(bs6.to_ulong() == 0x04);
        
        assert((bs5 & bs6) == bitset<8>());
        assert((bs5 | bs6) == bitset<8>(string("11111100")));
        assert((bs5 ^ bs6) == bitset<8>(string("11111100")));
        
        bs5[1] = 1; // 此时bs[0]-bs[7]为01011111

        assert(bs5.to_ulong() == 0xFA);
        bool b = ~bs5[1]; // b == 0, bs不变

        assert(!b);
        assert(bs5.to_ulong() == 0xFA);
        bs5[1].flip(); // bs改变:bs[0]-bs[7]为00011111

        assert(bs5.to_ulong() == 0xF8);
        
        assert((bs5 << 4) == bitset<8>(string("10000000")));
        bitset<8> bs7(bs5);
        bs7 >>= 4;
        assert(bs7 == bitset<8>(string("00001111")));    
        
        bitset<16> bs8;
        cout<<"Before input: "<<bs8<<endl;
        cout<<"Please input: "<<endl;
        cin>>bs8;
        cout<<"After input: "<<bs8<<endl;

        cout<<"OK! All tests passed."<<endl;
        
        return 0;
    }

    转载自:http://blog.chinaunix.net/u/18517/showart_232126.html

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