STL

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STL

stl基本概念

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,但是在引入 c++之前该技术已经存在很长时间了。 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,这相比传统的由函数和类组成的库来说提供了更好的代码重用机会。STL(Standard Template Library)标准模板库,在我们 c++标准程序库中隶属于 STL 的占到了 80%以上。

 

stl六大组件

STL提供了六大组件,彼此之间可以组合套用,这六大组件分别是: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,用来存放数据,从实现角度来看,STL容器是一种class template。

算法:各种常用的算法,如sort、find、copy、for_each。从实现的角度来看,STL算法是一种function tempalte.

迭代器:扮演了容器与算法之间的胶合剂,共有五种类型,从实现角度来看,迭代器是一种将operator* , operator-> , operator++,operator--等指针相关操作予以重载的class template. 所有STL容器都附带有自己专属的迭代器,只有容器的设计者才知道如何遍历自己的元素。原生指针(native pointer)也是一种迭代器。

仿函数:行为类似函数,可作为算法的某种策略。从实现角度来看,仿函数是一种重载了operator()的class 或者class template

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。

空间配置器:负责空间的配置与管理。从实现角度看,配置器是一个实现了动态空间配置、空间管理、空间释放的class tempalte.

STL六大组件的交互关系,容器通过空间配置器取得数据存储空间,算法通过迭代器存储容器中的内容,仿函数可以协助算法完成不同的策略的变化,适配器可以修饰仿函数。

 

2. STL三大组件

2.1 容器

容器,置物之所也。

研究数据的特定排列方式,以利于搜索或排序或其他特殊目的,这一门学科我们称为数据结构。大学信息类相关专业里面,与编程最有直接关系的学科,首推数据结构与算法。几乎可以说,任何特定的数据结构都是为了实现某种特定的算法。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(array),链表(list),tree(树),栈(stack),队列(queue),集合(set),映射表(map),根据数据在容器中的排列特性,这些数据分为序列式容器关联式容器两种。

? 序列式容器强调值的排序,序列式容器中的每个元素均有固定的位置,除非用删除或插入的操作改变这个位置。Vector容器、Deque容器、List容器等。

? 关联式容器是非线性的树结构,更准确的说是二叉树结构。各元素之间没有严格的物理上的顺序关系,也就是说元素在容器中并没有保存元素置入容器时的逻辑顺序。关联式容器另一个显著特点是:在值中选择一个值作为关键字key,这个关键字对值起到索引的作用,方便查找。Set/multiset容器 Map/multimap容器

 

技术图片

 

 

 

2.2 算法

算法,问题之解法也。

以有限的步骤,解决逻辑或数学上的问题,这一门学科我们叫做算法(Algorithms).

广义而言,我们所编写的每个程序都是一个算法,其中的每个函数也都是一个算法,毕竟它们都是用来解决或大或小的逻辑问题或数学问题。STL收录的算法经过了数学上的效能分析与证明,是极具复用价值的,包括常用的排序,查找等等。特定的算法往往搭配特定的数据结构,算法与数据结构相辅相成。

算法分为:质变算法非质变算法

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

 

再好的编程技巧,也无法让一个笨拙的算法起死回生。

 

2.3 迭代器

迭代器(iterator)是一种抽象的设计概念,现实程序语言中并没有直接对应于这个概念的实物。在<<Design Patterns>>一书中提供了23中设计模式的完整描述,其中iterator模式定义如下: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。

迭代器的设计思维-STL的关键所在,STL的中心思想在于将容器(container)和算法(algorithms)分开,彼此独立设计,最后再一贴胶着剂将他们撮合在一起。从技术角度来看,容器和算法的泛型化并不困难,c++的class template和function template可分别达到目标,如果设计出两这个之间的良好的胶着剂,才是大难题。

 

迭代器的种类:

输入迭代器 提供对数据的只读访问 只读,支持++、==、!=
输出迭代器 提供对数据的只写访问 只写,支持++
前向迭代器 提供读写操作,并能向前推进迭代器 读写,支持++、==、!=
双向迭代器 提供读写操作,并能向前和向后操作 读写,支持++、--,
随机访问迭代器 提供读写操作,并能以跳跃的方式访问容器的任意数据,是功能最强的迭代器 读写,支持++、--、[n]、-n、<、<=、>、>=

2.3 案例

 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;
?
//STL 中的容器 算法 迭代器
void test01(){
vector<int> v; //STL 中的标准容器之一 :动态数组
v.push_back(1); //vector 容器提供的插入数据的方法
v.push_back(5);
v.push_back(3);
v.push_back(7);
//迭代器
vector<int>::iterator pStart = v.begin(); //vector 容器提供了 begin()方法 返回指向第一个元素的迭代器
vector<int>::iterator pEnd = v.end(); //vector 容器提供了 end()方法 返回指向最后一个元素下一个位置的迭代器
//通过迭代器遍历
while (pStart != pEnd){
cout << *pStart << " ";
pStart++;
}
cout << endl;
}
//STL 容器不单单可以存储基础数据类型,也可以存储类对象
class Teacher
{
public:
Teacher(int age) :age(age){};
~Teacher(){};
public:
int age;
};
void test02(){
vector<Teacher> v; //存储 Teacher 类型数据的容器
Teacher t1(10), t2(20), t3(30);
v.push_back(t1);
v.push_back(t2);
v.push_back(t3);
vector<Teacher>::iterator pStart = v.begin();
vector<Teacher>::iterator pEnd = v.end();
//通过迭代器遍历
while (pStart != pEnd){
cout << pStart->age << " ";
pStart++;
}
cout << endl;
}
//存储 Teacher 类型指针
void test03(){
vector<Teacher*> v; //存储 Teacher 类型指针
Teacher* t1 = new Teacher(10);
Teacher* t2 = new Teacher(20);
Teacher* t3 = new Teacher(30);
v.push_back(t1);
v.push_back(t2);
v.push_back(t3);
//拿到容器迭代器
vector<Teacher*>::iterator pStart = v.begin();
vector<Teacher*>::iterator pEnd = v.end();
//通过迭代器遍历
while (pStart != pEnd){
cout << (*pStart)->age << " ";
pStart++;
}
cout << endl;
}
//容器嵌套容器 难点(不理解,可以跳过)
void test04()
{
vector< vector<int> > v;
vector<int>v1;
vector<int>v2;
vector<int>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 subIt = (*it).begin(); subIt != (*it).end(); subIt ++)
{
cout << *subIt << " ";
}
cout << endl;
}
}
int main(){
//test01();
//test02();
//test03();
test04();
system("pause");
return EXIT_SUCCESS;
}  

 

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原文地址:https://www.cnblogs.com/beautiful7/p/14163597.html

版权声明:完美者 发表于 2020-12-25 11:54:42。
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