STL简介

在大一大二学习数据结构这门课程的时候，每学习一个数据结构和算法的时候都会想有没有一个统一的标准，答案是有的，STL(Standard Template Library,标准模板库)，是惠普实验室开发的一系列软件的统称。现在主要出现在 c++中，但其实在c++之前该技术已经存在很长时间了。从名字就可以看出STL不止适用于某一种特定的数据结构，为了提高复用率，大量使用了模版类和模版函数。
STL有如下特性：

• STL 是 C++的一部分，编译器自带STL，不需要额外安装。
• STL 具有高可重用性，高性能，高移植性，跨平台的优点。
• 程序员可以把STL看作黑盒，不用考虑实现过程（当然还是要懂），只要会用就行。
  STL分为容器、算法和迭代器。容器和算法通过迭代器进行无缝连接。在此基础上，STL 提供六大组建： 容器 算法 迭代器 仿函数 适配器 空间配置器。

容器

个人理解中，容器就是数据结构，也就是数据抽象的存放形式以及它们之间的逻辑关系，比如vector、deque、set、map等。从实现上看，STL中的容器都是类模版。

算法

没什么好说的，就是提供了很多常用的算法，比如排序(sort)、查找(find)、复制(copy)等。在STL中，实现方式为模版函数。

迭代器

这个是最抽象也是最难理解的。首先从定义上来看：迭代器就是连接容器和算法的工具，那么在面向对象的C++中，也是一个模版类。从名字上看，迭代器实现遍历功能，它是一种将operator* , operator-> , operator++,operator–等指针相关操作予以重载的模版类。
STL中的容器有不同的特性，比如有的能随机存取，有的不能随机存取，因此每种容器的迭代器都不相同。
值得一提的是，普通的指针也是一种迭代器，我们可以吧迭代器看作特殊的指针。

void test01()
{int array[5] = {1, 2, 3, 4, 5};int *p = array;//指针指向数组首地址for(int i = 0; i < 5; i++)cout << *(p++) << endl;for(int i = 0; i < 5; i++)cout << p++ << endl;}

运行结果如下：

上面的代码中p指针初始化指向数组首地址也就是数据1，p++就可以指向下一个数据的地址，而实际上p++并不止加1，而是增加了4个字节也就是sizeof(int),这也是为什么要重载operator* , operator-> , operator++,operator–运算符的原因。

vector

vector翻译为单端数组，它的数据结构如图：

可见它只能尾端出。
与数组的区别是：数组是静态的，在最初的定义阶段就已经确定好了空间，比如我们写一句：

int arr[100];

那么我们就不能在arr数组中放入大于100个元素，我们只能开辟更大的空间。而vector动态的，它有自己开辟空间的策略

1.构造vector

默认构造函数

vector<T> v; //默认构造函数,T代表数据类型

操作int数据类型

 vector<int> v;//声明一个容器 这个容器存放int类型的数据v.push_back(10);v.push_back(20);v.push_back(30);v.push_back(40);v.push_back(50);

操作自定义类型

class Person
{
public:Person(const string &mName, int mAge) : m_Name(mName), m_Age(mAge) {}string m_Name;int m_Age;
};void test03()
{vector<Person> v;Person p1("张三", 10);Person p2("李四", 20);Person p3("王五", 30);v.push_back(p1);v.push_back(p2);v.push_back(p3);

其他构造函数

函数1:

    vector(v.begin(), v.end());//将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。

这个方法可以把数组赋值给vector

int arr[] = {1, 3, 5, 5, 5};vector<int> v1(arr, arr + sizeof(arr)/sizeof(int));

也可以把一个vector的值复制到另一个vector

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

begin()和end()返回这个vector的头和尾

函数2:

vector(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。

如：

vector<int> v3(10, 100);//10个100

v3中有10个100

函数3:拷贝构造函数

vector(const vector &vec);//拷贝构造函数。

2.遍历方法

2.1 利用迭代器遍历容器中的数据

//    利用迭代器遍历容器中的数据vector<int>::iterator  itBegin = v.begin();//指向容器的初始位置vector<int>::iterator itEnd = v.end();//指向容器的最后一个位置的下一个位置while(itBegin != itEnd){cout << *itBegin << endl;//取值类似于指针itBegin++;}

for(vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)cout << *it << endl;

上面两种方法都可以访问v中的数据。
记住*it的数据类型就是<>中的int。

2.2 利用迭代器逆序遍历容器中的数据

注意逆序也是++

 for(vector<int>::reverse_iterator it = v.rbegin(); it != v.rend(); it ++)//逆序也是++，迭代器是reverse_iterator{cout << *it << endl;}

vector迭代器是随机访问的迭代器，支持跳跃式访问

vector<int>::iterator  itBegin = v.begin();itBegin = itBegin + 3;

如果上述写法不报错，这个迭代器可以支持随机访问迭代器，如list就不支持

2.3 利用for_each()算法

void myPrint(int a)
{cout << a << endl;
}
for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);

3.容器嵌套

也就是<>中的数据类型也是一个容器

void test05()
{vector<vector<int>> v;vector<int> v1, v2, v3;for(int i = 0; i < 5 ; i++){v1.push_back(i);v2.push_back(i + 10);v3.push_back(i + 100);}v.push_back(v1);v.push_back(v2);v.push_back(v3);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 << " ";}cout << endl;}}

4.vector的容量和大小

capacity()和siez()函数分别可以查看vector的容量和大小

void test01()
{vector<int> v;for(int i = 0; i < 10000; i++){v.push_back(i);cout << v.capacity() << endl;//容器的容量 永远大于等于其大小
//        一旦有新空间则原有的迭代器失效}}

运行结果如下：

可以看到vector的容量是在变化的，但并不是每次增加元素都会增加容量，而是每次增加一倍（在本人使用的编译器是这样，但不同编译器的vector容量增加的策略不尽相同）

5.其他常用函数

5.1 assign()函数

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。

5.2 swap()函数

swap(vec);// 将vec与本身的元素互换。

5.3 reserve()函数

reserve只是提供空间而不能访问

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。

5.4 erease()函数

erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
erase(const_iterator pos);//删除迭代器指向的元素
clear();//删除容器中所有元素

5.5 resize()函数

重新指定大小，变短就把后面的去掉,变长则默认填充0,如果填上第二个参数则填充第二个参数

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

5.5 巧用swap收缩空间

举一个极端的例子：
我们在v中添加100000个值，然后把v resize成3，那么v的容量很大而size很小，造成大量空间浪费，为了避免这一点，我们可以利用v来构造匿名对象然后swap(v)。

void test03(){vector<int>v;for (int i = 0; i < 100000; i++){v.push_back(i);}cout << "v的容量" << v.capacity() << endl;cout << "v的大小" << v.size()  << endl;v.resize(3);//cout << "v的容量" << v.capacity() << endl;cout << "v的大小" << v.size()  << endl;
//    容量比大小大太多vector<int>(v).swap(v);//()代表用v初始化匿名对象，而swap是交换指针，而匿名对象当前行会释放cout << "v的容量" << v.capacity() << endl;cout << "v的大小" << v.size()  << endl;
//    此时v的大小和容量都是3}