10min快速回顾C++语法（八）STL专题

C++语法基础（八）STL

11.1 #include <vector>

vector是变长数组，支持随机访问，不支持在任意位置 O(1)插入。为了保证效率，元素的增删一般应该在末尾进行。队尾插入O（1），如果插入队头，则是O（n）的。

11.1.1 声明

#include <vector>   // 头文件
vector<int> a;      // 相当于一个长度动态变化的int数组
vector<int> b[233]; // 相当于第一维长233，第二位长度动态变化的int数组
struct rec{…};
vector<rec> c;      // 自定义的结构体类型也可以保存在vector中

11.1.2 size/empty

• size函数返回vector的实际长度（包含的元素个数）

• empty函数返回一个bool类型，表明vector是否为空。

• 二者的时间复杂度都是 O(1)。

  所有的STL容器都支持这两个方法，含义也相同，之后我们就不再重复给出。

11.1.3 clear

clear函数把vector清空。

除了队列，优先队列和栈之外，其他都有clear函数

a.clear//把当前数组清空

11.1.4 迭代器

迭代器就像STL容器的“指针”，可以用星号*操作符解除引用。

一个保存int的vector的迭代器声明方法为：

vector<int>::iterator it;

//如果想取值的话，使用
*it //当作指针来看即可

vector的迭代器是“随机访问迭代器”，可以把vector的迭代器与一个整数相加减，其行为和指针的移动类似。可以把vector的两个迭代器相减，其结果也和指针相减类似，得到两个迭代器对应下标之间的距离。

11.1.5 begin/end

• begin函数返回指向vector中第一个元素的迭代器。

  例如a是一个非空的vector，则*a.begin()与a[0]的作用相同。

• 所有的容器都可以视作一个“前闭后开”的结构，end函数返回vector的尾部，即第n 个元素再往后的“边界”。

• 简而言之，end就是最后一个元素的下一个。

  *a.end()与a[n]都是越界访问，其中n = a.size()。

下面两份代码都遍历了vector<int> a，并输出它的所有元素。

for (int i = 0; i < a.size(); i ++)
    cout << a[i] << endl;

for (vector<int>::iterator it = a.begin(); it != a.end(); it ++)
    cout << *it << endl;//相当于取值
//此外vector还有范围遍历，类似于string
for(int x : a)cout << x << endl;

11.1.6 front/back

• front函数返回vector的第一个元素，等价于*a.begin()和a[0]。
• back函数返回vector的最后一个元素，等价于*--a.end()和a[a.size() – 1]。

11.1.7 push_back()和pop_back()

• a.push_back(x)把元素x插入到vector a的尾部。
• b.pop_back()删除vector a的最后一个元素。

11.2 #include <queue>

头文件queue主要包括循环队列queue和优先队列priority_queue两个容器。

优先队列：会优先弹出所有数的最大值。

11.2.1 声明

queue<int> q;
struct rec{…}; queue<rec> q;                        //结构体rec中必须定义小于号（重载小于号）
priority_queue<int> q;                              // 大根堆
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;   // 小根堆
priority_queue<pair<int, int>>q;    //二元组

struct Rec
{
    int a,b;
    bool operator < (const Rec& t)const
    {
        return a < t.a;
    }
};
priority_queue<Rec> d;
d.push({1, 2});

11.2.2 循环队列queue

队尾插入，队头弹出

• push // 从队尾插入
• pop // 从队头弹出
• front // 返回队头元素
• back // 返回队尾元素

queue<int> q;
q.push(1);
q.pop();
q.front;
cout << q.back() <<endl;

11.2.3 优先队列priority_queue

push // 把元素插入堆
pop // 删除堆顶元素
top // 查询堆顶元素（最大值）

priority_queue<int> a;
a.push(1);
a.pop();//删除最大值
a.top();//查询最大值

//由于没有clear函数，因此如果想要清除的话，重新初始化一个队列即可
q = queue<int>();

11.3 #include <stack>

头文件stack包含栈。声明和前面的容器类似。

push // 向栈顶插入
pop // 弹出栈顶元素

#include<stack>
using namespace std;
int main()
{
    stack<int> stk;
    stk.push(1);
    stk.top();
    stk.pop();

    return 0;
}

11.4 #include <deque>

双端队列deque是一个支持在两端高效插入或删除元素的连续线性存储空间。

它就像是vector和queue的结合。与vector相比，deque在头部增删元素仅需要 O(1)的时间；与queue相比，deque像数组一样支持随机访问。

运行效率不如前面几者。

• [] // 随机访问
• begin/end // 返回deque的头/尾迭代器
• front/back // 队头/队尾元素
• push_back // 从队尾入队
• push_front // 从队头入队
• pop_back // 从队尾出队
• pop_front // 从队头出队
• clear // 清空队列

#include<deque>
using namespace std;

int main()
{
    deque<int> a;
    a.begin();a.end();
    a.front();a.back();

    a.push_back(1),a.push_front(2);
    a[0];
    a.pop_back(),a.pop_front();
    a.clear;

    return 0;
}

11.5 #include <set>

头文件set主要包括set和multiset两个容器，分别是“有序集合”和“有序多重集合”，即前者的元素不能重复，而后者可以包含若干个相等的元素。

set和multiset的内部实现是一棵红黑树，它们支持的函数基本相同。

11.5.1 声明

set<int> s;
struct rec{…}; set<rec> s;  // 结构体rec中必须定义小于号
multiset<double> s;

#include<set>
using namespace std;
int main()
{
    set<int> a;
    multiset<int> b;

    struct Rec
    {
        int x,y;
        bool operater < (const Rec& t)const
        {
            return x < t.x;
        }
    };
    set<Rec> c;
}

11.5.2 size/empty/clear

与vector类似

11.5.3 迭代器

set和multiset的迭代器称为“双向访问迭代器”，不支持“随机访问”，支持星号*解除引用，仅支持++和--两个与算术相关的操作。(找该节点的前驱或者后继)

设it是一个迭代器，例如set<int>::iterator it;</int>

若把it ++，则it会指向“下一个”元素。这里的“下一个”元素是指在元素从小到大排序的结果中，排在it下一名的元素。同理，若把it --，则it将会指向排在“上一个”的元素。

11.5.4 begin/end

返回集合的首、尾迭代器，时间复杂度均为 O(1)。

s.begin()是指向集合中最小元素的迭代器。

s.end()是指向集合中最大元素的下一个位置的迭代器。换言之，就像vector一样，是一个“前闭后开”的形式。因此-- s.end()是指向集合中最大元素的迭代器。

11.5.5 insert

s.insert(x)把一个元素x插入到集合s中，时间复杂度为 O(logn)。

在set中，若元素已存在，则不会重复插入该元素，对集合的状态无影响。

11.5.6 find

s.find(x)在集合s中查找等于x的元素，并返回指向该元素的迭代器。

若不存在，则返回s.end()。时间复杂度为 O(logn)。

因此可以通过这个性质判断x在a中是否存在。

if(a.find(X) == a.end())

11.5.7 lower_bound/upper_bound

这两个函数的用法与find类似，但查找的条件略有不同，时间复杂度为 O(logn)。两个二分查找。

s.lower_bound(x)查找大于等于x的元素中最小的一个，并返回指向该元素的迭代器。

s.upper_bound(x)查找大于x的元素中最小的一个，并返回指向该元素的迭代器。

11.5.8 erase

设it是一个迭代器，s.erase(it)从s中删除迭代器it指向的元素，时间复杂度为 O(logn)。

设x是一个元素，s.erase(x)从s中删除所有等于x的元素，时间复杂度为 O(k+logn)，其中 k 是被删除的元素个数。

11.5.9 count

s.count(x)返回集合s中等于x的元素个数，时间复杂度为 O(k+logn)，其中 k 为元素x的个数。

对于set来讲，不存在重复的元素，因此如果结果为1，代表存在，为0代表不存在。

11.6#include <map>

map容器是一个键值对key-value的映射，其内部实现是一棵以key为关键码的红黑树。Map的key和value可以是任意类型，其中key必须定义小于号运算符。

可以像用数组一样用其他的变量。

11.6.1 声明

map<key_type, value_type> name;

//例如：
map<long, long, bool> vis;
map<string, int> hash;
map<pair<int, int>, vector<int>> test;

#include<map>
using namespace std;
int main()
{
    map<string,vector<int>> a;
    a["yxc"] = vector<int>({1, 2});
    cout << a["yxc"].size() <<endl;
    return 0;
}

11.6.2 size/empty/clear/begin/end

均与set类似。

11.6.3 insert/erase

与set类似，但其参数均是pair<key_type, value_type>。

11.6.4 find

h.find(x)在变量名为h的map中查找key为x的二元组。

cout << ( a.find("timerring") == a.end()) <<endl;

s.find(x)在集合s中查找等于x的元素，并返回指向该元素的迭代器。

11.6.5 []操作符

h[key]返回key映射的value的引用，时间复杂度为 O(logn)。

[]操作符是map最吸引人的地方。我们可以很方便地通过h[key]来得到key对应的value，还可以对h[key]进行赋值操作，改变key对应的value。

11.7 #include<unordered_set>

由于是无序的set，因此没有lower/upper_bound，其他基本与set一致。

其余所有函数都是O（1）的复杂度，因此相较于set更加高效。

#include<unordered_set>
using namespace std;
int main()
{
    unordered_set<int> a;//哈希表，不能存储重复元素
    unordered_multiset<int> b; //哈希表，可以存储重复元素
    return 0;
}

11.8 #include<unordered_map>

也是一个哈希表，好处是它的效率更高。需要在C++10中才能支持。

#include<unordered_set>
using namespace std;
int main()
{
    unordered_map<int,int > a;//哈希表，不能存储重复元素
    return 0;
}

11.9 #include<bitset>

#include<bitset>
using namespace std;
int main()
{
    bitset<1000> a;//长度为1000位的01串
    a[0] = 1;
    a[1] = 1;
    //可以做位运算
    a &= b;
    a |= b;

    return 0;
}

11.9.1 count

返回串中1的个数

11.9.2 set/reset

• set可以将该位置为一
• reset可以将该位置为零

a.set(3);
cout << a[3] <<endl;

11.10 pair

using namespace std;
int main()
{
    pair<int， string> a,b;
    a = {3，"timerring"};

    if ( a == b)
    cout << a.first << ' ' << a.second << endl;a = make_pair(4， "abc" );
    cout << a.first <<' ' << a.second << endl;
    return 0;
}

输出第一个值为a.first。第二个值为a.second。