STL 学习

STL概述

STL的一个重要特点是数据结构和算法的分离。尽管这是个简单的概念，但这种分离确实使得STL变得非常通用。例如，由于STL的sort()函数是完全通用的，你可以用它来操作几乎任何数据集合，包括链表，容器和数组。

要点

STL算法作为模板函数提供。为了和其他组件相区别，在本书中STL算法以后接一对圆括弧的方式表示，例如sort()。

STL另一个重要特性是它不是面向对象的。为了具有足够通用性，STL主要依赖于模板而不是封装，继承和虚函数（多态性）——OOP的三个要素。你在STL中找不到任何明显的类继承关系。这好像是一种倒退，但这正好是使得STL的组件具有广泛通用性的底层特征。另外，由于STL是基于模板，内联函数的使用使得生成的代码短小高效。

提示

确保在编译使用了STL的程序中至少要使用-O优化来保证内联扩展。STL提供了大量的模板类和函数，可以在OOP和常规编程中使用。所有的STL的大约50个算法都是完全通用的，而且不依赖于任何特定的数据类型。下面的小节说明了三个基本的STL组件：

1）           迭代器提供了访问容器中对象的方法。例如，可以使用一对迭代器指定list或vector中的一定范围的对象。迭代器就如同一个指针。事实上，C++的指针也是一种迭代器。但是，迭代器也可以是那些定义了operator*()以及其他类似于指针的操作符地方法的类对象。

2）           容器是一种数据结构，如list，vector，和deques ，以模板类的方法提供。为了访问容器中的数据，可以使用由容器类输出的迭代器。

3）           算法是用来操作容器中的数据的模板函数。例如，STL用sort()来对一个vector中的数据进行排序，用find()来搜索一个list中的对象。函数本身与他们操作的数据的结构和类型无关，因此他们可以在从简单数组到高度复杂容器的任何数据结构上使用。

头文件

为了避免和其他头文件冲突， STL的头文件不再使用常规的.h扩展。为了包含标准的string类，迭代器和算法，用下面的指示符：

#include <string>

#include <iterator>

#include <algorithm>

如果你查看STL的头文件，你可以看到象iterator.h和stl_iterator.h这样的头文件。由于这些名字在各种STL实现之间都可能不同，你应该避免使用这些名字来引用这些头文件。为了确保可移植性，使用相应的没有.h后缀的文件名。表1列出了最常使用的各种容器类的头文件。该表并不完整，对于其他头文件，我将在本章和后面的两章中介绍。

表 1. STL头文件和容器类

#include	Container Class
<deque>	deque
<list>	list
<map>	map, multimap
<queue>	queue, priority_queue
<set>	set, multiset
<stack>	stack
<vector>	vector, vector<bool>

名字空间

你的编译器可能不能识别名字空间。名字空间就好像一个信封，将标志符封装在另一个名字中。标志符只在名字空间中存在，因而避免了和其他标志符冲突。例如，可能有其他库和程序模块定义了sort()函数，为了避免和STL地sort()算法冲突，STL的sort()以及其他标志符都封装在名字空间std中。STL的sort()算法编译为std::sort()，从而避免了名字冲突。

尽管你的编译器可能没有实现名字空间，你仍然可以使用他们。为了使用STL，可以将下面的指示符插入到你的源代码文件中，典型地是在所有的#include指示符的后面：

using namespace std;

迭代器

迭代器提供对一个容器中的对象的访问方法，并且定义了容器中对象的范围。迭代器就如同一个指针。事实上，C++的指针也是一种迭代器。但是，迭代器不仅仅是指针，因此你不能认为他们一定具有地址值。例如，一个数组索引，也可以认为是一种迭代器。

迭代器有各种不同的创建方法。程序可能把迭代器作为一个变量创建。一个STL容器类可能为了使用一个特定类型的数据而创建一个迭代器。作为指针，必须能够使用*操作符类获取数据。你还可以使用其他数学操作符如++。典型的，++操作符用来递增迭代器，以访问容器中的下一个对象。如果迭代器到达了容器中的最后一个元素的后面，则迭代器变成past-the-end值。使用一个past-the-end值得指针来访问对象是非法的，就好像使用NULL或为初始化的指针一样。

提示

STL不保证可以从另一个迭代器来抵达一个迭代器。例如，当对一个集合中的对象排序时，如果你在不同的结构中指定了两个迭代器，第二个迭代器无法从第一个迭代器抵达，此时程序注定要失败。这是STL灵活性的一个代价。STL不保证检测毫无道理的错误。

迭代器的类型

对于STL数据结构和算法，你可以使用五种迭代器。下面简要说明了这五种类型：

·        Input iterators 提供对数据的只读访问。

·        Output iterators 提供对数据的只写访问

·        Forward iterators 提供读写操作，并能向前推进迭代器。

·        Bidirectional iterators提供读写操作，并能向前和向后操作。

·        Random access iterators提供读写操作，并能在数据中随机移动。

尽管各种不同的STL实现细节方面有所不同，还是可以将上面的迭代器想象为一种类继承关系。从这个意义上说，下面的迭代器继承自上面的迭代器。由于这种继承关系，你可以将一个Forward迭代器作为一个output或input迭代器使用。同样，如果一个算法要求是一个bidirectional 迭代器，那么只能使用该种类型和随机访问迭代器。

转载学习 一下 各个函数怎么用的~_~

//STL_study.cpp
#include "stdafx.h"
 #include <iostream.h>
 #include <algorithm>
 #include <vector>
 
 using namespace std;

指针迭代器

 #define SIZE 100
 int iarray[SIZE];
  
 int main()
 {
   iarray[20] = 50;
   int* ip = find(iarray, iarray + SIZE, 50);
   if (ip == iarray + SIZE)
 	  cout << "50 not found in array" << endl;
   else
 	  cout << *ip << " found in array" << endl;
   return 0;
 }

容器迭代器

vector<int> intVector(100);
 
 int main()
 {
 	intVector[20] = 50;
 	vector<int>::iterator intIter = find(intVector.begin(), intVector.end(),50);
 	if (intIter != intVector.end())
 	{
 		cout<<"Vector contains value"<<*intIter <<endl;
 	}
 	else
 		cout<<"Vector does not contain 50";
 	return 0;
 }

常量迭代器

 vector<int> intVector(100);
 vector<int>::iterator first = intVector.begin();
 
 int main()
 {
 	*first = 50;
 	first = find(intVector.begin(), intVector.end(),50);
 	if (first != intVector.end())
 	{
 		cout<<"Vector contains value"<<*first <<endl;
 	}
 	else
 		cout<<"Vector does not contain 50";
 	return 0;
 }

输入迭代器

 template <class InputIterator, class T>
 InputIterator find(find模板定义
 				   InputIterator first, InputIterator last, const T& value) {
     while (first != last && *first != value) ++first;
     return first;
   }

输出迭代器

 double darray[10] =  {1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9};
 vector<double> vdouble(10);
 
 int main()
 {
 	vector<double>::iterator outputIterator = vdouble.begin();
 	copy(darray,darray+10,outputIterator);
 	while(outputIterator != vdouble.end())
 	{
 		cout<<*outputIterator<<endl;
 		outputIterator++;
 	}
 	return 0;
 }

前推迭代器

 template <class ForwardIterator, class T>
 void replace (ForwardIterator first,
               ForwardIterator last,
               const T& old_value,
               const T& new_value);
 使用replace()将[first,last]范围内的所有值为old_value的对象替换为new_value。:
双向迭代器
 template <class BidirectionalIterator>
 void reverse (BidirectionalIterator first,
               BidirectionalIterator last);
 使用reverse()函数来对容器进行逆向排序:
reverse(vdouble.begin(), vdouble.end());
随机访问迭代器
 random_shuffle() 函数随机打乱原先的顺序。申明为：
 
 template <class RandomAccessIterator>
 void random_shuffle (RandomAccessIterator first,
                      RandomAccessIterator last);
 使用方法：
 random_shuffle(vdouble.begin(), vdouble.end());

流和迭代器

#include <iostream>
 #include <stdlib.h>     Need random(), srandom()
 #include <time.h>       Need time()
 #include <algorithm>    Need sort(), copy()
 #include <vector>       Need vector
 
 using namespace std;
 
 void Display(vector<int>& v, const char* s);
 bool UDgreater ( int elem1, int elem2 )
 {
 	return elem1 > elem2;
 }
 
 int main()
 {
 	 Seed the random number generator
 	srand( time(NULL) );
 	
 	 Construct vector and fill with random integer values
 	vector<int> collection(10);
 	for (int i = 0; i < 10; i++)
 		collection[i] = rand() % 10000;;
 	
 	 Display, sort, and redisplay
 	Display(collection, "Before sorting");
 	sort(collection.begin(), collection.end(),UDgreater);
 	Display(collection, "After sorting");
 	return 0;
 }
 
  Display label s and contents of integer vector v
 void Display(vector<int>& v, const char* s)
 {
 	cout << endl << s << endl;
 	copy(v.begin(), v.end(),
 		ostream_iterator<int>(cout, "	"));The delimiter that is inserted into the output stream between values.
 	cout << endl;
 }

插入迭代器

 三种插入迭代器如下：
 
 ·        普通插入器 将对象插入到容器任何对象的前面。
 象插入到数据集的前面——例
 ·        Front inserters 将对如，链表表头。
 
 ·        Back inserters 将对象插入到集合的尾部——例如，矢量的尾部，导致矢量容器扩展。
 

#include <iostream>
 #include <algorithm>
 #include <list>
 
 using namespace std;
 
 int iArray[5] = {1,2,3,4,5};
 
 void Display(list<int>& v, const char* s);
 int main()
 {
 	list<int> iList,iList2;
 	 Copy iArray backwards into iList
 	copy(iArray, iArray + 5, front_inserter(iList));
 	Display(iList, "1 Before find and copy");
 
 	copy(iArray, iArray + 5, back_inserter(iList2));
 	Display(iList2, "2 Before find and copy");
 `
 	 Locate value 3 in iList
 	list<int>::iterator p = find(iList.begin(), iList.end(), 3);
 	 Copy first two iArray values to iList ahead of p
 	copy(iArray, iArray + 2, inserter(iList, p));
 	Display(iList, "After find and copy");
 	return 0;
 }
 
 void Display(list<int>& a, const char* s)
 {
 	cout << s << endl;
 	copy( a.begin(), a.end(),ostream_iterator<int>(cout, " ") );
 	cout << endl;
 }

混合迭代器函数

 advance() 按指定的数目增减迭代器。
 distance() 返回到达一个迭代器所需（递增）操作的数目。

#include <iterator>
 #include <list>
 #include <iostream>
 
 int main( )
 {
    using namespace std;
    int i;
 
    list<int> L;
    for ( i = -1 ; i < 9 ; ++i ) 
    {
       L.push_back ( 2 * i );
    }
    list <int>::iterator L_Iter, LPOS = L.begin ( );
 
    cout << "The list L is: ( ";
    for ( L_Iter = L.begin( ) ; L_Iter != L.end( ); L_Iter++ )
       cout << *L_Iter << " ";
    cout << ")." << endl;
    
    cout << "The iterator LPOS initially points to the first element: "
 	   << *LPOS << "." << endl;
    
    advance ( LPOS , 7 );寻找距离参数2的值
    cout << "LPOS is advanced 7 steps forward to point "
 	   << " to the eighth element: "
 	   << *LPOS << "." << endl;
    
    list<int>::difference_type Ldiff ;
    Ldiff = distance ( L.begin ( ) , LPOS );距离
    cout << "The distance from L.begin( ) to LPOS is: "
 	   << Ldiff << "." << endl;
 }
 The list L is: ( -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 ).
 The iterator LPOS initially points to the first element: -2.
 LPOS is advanced 7 steps forward to point  to the eighth element: 12.
 The distance from L.begin( ) to LPOS is: 7.

函数和函数对象 24个数 计算有多少负数

#include <iostream>
 #include <stdlib.h>      Need random(), srandom()
 #include <time.h>        Need time()
 #include <vector>        Need vector
 #include <algorithm>     Need for_each()
 
 using namespace std;
 #define VSIZE 24         Size of vector
 vector<long> v(VSIZE);   Vector object
 
  Set ri to a signed integer value
 void initialize(long &ri)
 {
 	ri = ( rand() - (RAND_MAX / 2) );
 	  ri = random();
 }
  Display value of ri
 void show(const long &ri)
 {
 	cout << ri << "  ";
 	printf("0x%x ",ri);
 }
  Returns true if ri is less than 0
 bool isMinus(const long &ri)
 {
 	return (ri < 0);
 }
 
 int main()
 {
 	srand( time(NULL) );   Seed random generator
 	for_each(v.begin(), v.end(), initialize);调用普通函数
 	cout << "Vector of signed long integers" << endl;
 	for_each(v.begin(), v.end(), show);
 	cout << endl;
 	
 	 Use predicate function to count negative values
 	
 	int count = 0;
 	vector<long>::iterator p;
 	p = find_if(v.begin(), v.end(), isMinus);调用断言函数
 	while (p != v.end()) {
 		count++;
 		p = find_if(p + 1, v.end(), isMinus);
 	}
 	cout << "Number of values: " << VSIZE << endl;
 	cout << "Negative values : " << count << endl;
 	
 	return 0;
 }

函数对象 10个数相加 相乘

#include <iostream>
 #include <numeric>       Need accumulate()
 #include <vector>        Need vector
 #include <functional>    Need multiplies() (or times())
 #include <algorithm>
 
 using namespace std;
 #define MAX 10
 vector<long> v(MAX);     Vector object
 
 void show(const long &ri)
 {
 	printf("%d ",ri);
 }
 int main()
 {
 	 Fill vector using conventional loop
 	
 	for (int i = 0; i < MAX; i++)
 		v[i] = i + 1;
 	for_each(v.begin(),v.end(),show);
 	 Accumulate the sum of contained values
 	long sum = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);该函数计算容器中所有值的总和
 	cout << "
Sum of values == " << sum << endl;55
 	
 	 Accumulate the product of contained values
 	long product = accumulate(v.begin(), v.end(), 1, multiplies<long>());注意这行 multiplies(1,v)计算乘积
 	cout << "Product of values == " << product << endl;3628800
 	
 	return 0;
 }
 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
 Sum of values == 55
 Product of values == 3628800

发生器函数对象 随机输出10个数

#include <iostream>
 #include <stdlib.h>     Need random(), srandom()
 #include <time.h>       Need time()
 #include <algorithm>    Need random_shuffle()
 #include <vector>       Need vector
 #include <functional>   Need ptr_fun()
  
 using namespace std;
   
  Data to randomize
 int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
 vector<int> v(iarray, iarray + 10);
   
  Display contents of vector vr
 void Display(vector<int>& vr, const char *s)
 {
 	cout << endl << s << endl;
 	copy(vr.begin(), vr.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
 	cout << endl;
 }
  Return next random value in sequence modulo n
 unsigned int RandInt(unsigned int n)
 {
 	return rand() % n;
 	return n;
 }
 int main()
 {
   srand( time(NULL) );   Seed random generator
   Display(v, "Before shuffle:");
   
   pointer_to_unary_function<unsigned int, unsigned int> ptr_RandInt = ptr_fun(RandInt);   Pointer to RandInt() 注意这行
   random_shuffle(v.begin(), v.end(), ptr_RandInt);
 
   Display(v, "After shuffle:");
   return 0;
 }

发生器函数类对象 随机输出10个数

 #include <iostream>
 #include <algorithm>    Need random_shuffle()
 #include <vector>       Need vector
 #include <functional>   Need unary_function
 
 using namespace std;
 
  Data to randomize
 int iarray[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
 vector<int> v(iarray, iarray + 10);
 
  Display contents of vector vr
 void Display(vector<int>& vr, const char *s)
 {
 	cout << endl << s << endl;
 	copy(vr.begin(), vr.end(), ostream_iterator<int>(cout, " "));
 	cout << endl;
 }
  The FiboRand template function-object class
 template <class Arg>
 class FiboRand : public unary_function<Arg, Arg> {
 	int i, j;
 	Arg sequence[18];
 public:
 	FiboRand();
 	Arg operator()(const Arg& arg);
 };
 
  FiboRand class constructor
 template<class Arg>
 FiboRand<Arg>::FiboRand()
 {
 	sequence[17] = 1;
 	sequence[16] = 2;
 	for (int n = 15; n > 0; n--)
 		sequence[n] = sequence[n + 1] + sequence[n + 2];
 	i = 17;
 	j = 5;
 }
 
  FiboRand class function operator
 template<class Arg>
 Arg FiboRand<Arg>::operator()(const Arg& arg)
 {
 	Arg k = sequence[i] + sequence[j];
 	sequence[i] = k;
 	i--;
 	j--;
 	if (i == 0) 
 		i = 17;
 	if (j == 0) 
 		j = 17;
 	return k % arg;
 }
 void main()
 {
 	FiboRand<int> fibogen;   Construct generator object
 	cout << "Fibonacci random number generator" << endl;
 	cout << "using random_shuffle and a function object" << endl;
 	Display(v, "Before shuffle:");
 	random_shuffle(v.begin(), v.end(), fibogen);
 	Display(v, "After shuffle:");
 }