🛠 STL

1. STL 初识

1.1 STL的诞生

• 长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西

• C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升

• 大多情况下，数据结构和算法 (opens new window)都未能有一套标准，导致被迫从事大量重复工作

• 为了建立数据结构和算法的一套标准，诞生了STL

1.2 STL基本概念

• STL (Standard Template Library, 标准模板库)
• STL 从广义上分为： 容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)
• 容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接。
• STL 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数

1.3 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胶合剂。
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。

1.4 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 / 线性结构：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 / 非线性结构：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： 问题之解法也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(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、寻找极值等等

迭代器： 容器和算法之间粘合剂

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。

每个容器都有自己专属的迭代器

迭代器使用非常类似于指针，初学阶段我们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

1.5 容器算法迭代器初识

了解STL中容器、算法、迭代器概念之后，我们利用代码感受STL的魅力

STL中最常用的容器为Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器

1.6 vector存放内置数据类型

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector<int>::iterator

➰ 示例：

#include <algorithm>  // for_each
#include <vector> // vector
...
void fun(int val) {
	cout << val << endl;
}
...
vector<int> v;	// 创建vector容器，元素类型为int
// 添加数据
v.push_back(10); 
v.push_back(20); 
// 通过迭代器访问容器 

// 第一种遍历方式
vector<int>::iterator itBegin = v.begin();	// 起始迭代器，指向容器中第一个元素 
vector<int>::iterator itEnd = v.end();	// 结束迭代器，指向容器中最后一个元素的下一个元素
while (itBegin != itEnd) {
	cout << *itBegin << endl;
	itBegin++;
}

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

// 第三种遍历方式 
for_each(v.begin(), v.end(), fun);	// fun 回调函数 

1.7 Vector存放自定义数据类型

学习目标：vector中存放自定义数据类型，并打印输出

➰ 示例：

// v存放User类
void fun1() {
  vector<User> v; // User——用户类
  User u1("Tom1", 20);
  User u2("Tom2", 30);
  User u3("Tom3", 40);
  User u4("Tom4", 50);
  // 添加数据
  v.push_back(u1); 
  v.push_back(u2); 
  v.push_back(u3); 
  v.push_back(u4); 
  // 遍历
  for (vector<User>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) 
    cout << (*it).name << " " << it->age << endl;
}

// v存放User指针
void fun2() {
  vector<User *> v;
	User u1("Tom1", 20);
	User u2("Tom2", 30);
	User u3("Tom3", 40);
	User u4("Tom4", 50);
	// 添加数据
	v.push_back(&u1); 
	v.push_back(&u2); 
	v.push_back(&u3); 
	v.push_back(&u4); 
	// 遍历
	for (vector<User *>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) 
		cout << (*it)->name << " " << (*it)->age << endl;
}

// v存放vector容器，即容器嵌套
void fun3() {
	vector< vector<int> >  v;

	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
  // 插入数据
	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		v1.push_back(i + 1);
		v2.push_back(i + 2);
	}
	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
  /* v:
      {1 2 3 4}
      {2 3 4 5}  */
  // 打印输出
	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;
	}
}