C++ 标准模板库 STL 顺序容器详解

C++ 标准模板库 STL 顺序容器

容器 数据结构 顺序性 重复性 支持迭代器 vector 动态数组 无序 可重复 随机访问迭代器 deque 双向队列 无序 可重复 随机访问迭代器 list 双向链表 无序 可重复 双向迭代器

动态数组 vector

​ vector #include <vector> 动态数组：其元素在内存中是连续存放的，随机存取任何元素都可以在常数时间内完成，在该容器的尾部增删元素也几乎能够在常数时间内完成具有较好的性能。

​ 一个 vector 常用函数使用实例如下：

#include <iostream>#include <vector>using namespace std;template<class T>void printVector(T s, T e){    for(;s != e; ++s){        cout << *s << ' ';    }    cout << endl;}int main(){    int a[5] = {1,2,3,4,5};    vector<int> v(a,a+5);    cout << "1)" << v.end() - v.begin() << endl;    cout << "2)";    printVector(v.begin(), v.end());    v.insert(v.begin()+3, 100); // insert()函数插入元素    cout << "3)";    printVector(v.begin(), v.end());    vector<int> v2(5,0);    v2.insert(v2.begin()+2,v.begin(),v.end()); // insert() 函数数据块插入      cout << "4)";    printVector(v2.begin(), v2.end());       v.erase(v.begin()+3); // erase() 函数删除元素     cout << "5)";    printVector(v.begin(), v.end());    v.erase(v.begin()+2,v.begin()+4); // erase() 函数删除数据块    cout << "6)";    printVector(v.begin(), v.end());     return 0;}

构造函数

函数 函数描述 vector 构造函数创建一个 vector，可以设定大小 nSize vector(const vector&) 拷贝构造函数，可以对区间内另一个数组的元素进行拷贝 operator= 将新内容分配给容器，替换其当前内容，并相应地修改其大小 assign 将新内容分配给 vector，替换其当前内容，并相应地修改其 size

容量管理函数

函数 函数描述 size 返回容器中元素的数量 max_size 返回容器可容纳的最大元素数 resize 调整容器的大小，使其包含 n（参数）个元素 capacity 返回当前为 vector 分配的存储空间（容量）的大小 empty 返回 vector 是否为空 reserve 请求 vector 容量至少足以包含 n（参数）个元素 shrink_to_fit 要求容器减小其 capacity（容量）以适应其 size（元素数量）

增删函数

函数 函数描述 push_back 在容器的最后一个元素之后添加一个新元素 pop_back 删除容器中的最后一个元素，有效地将容器 size 减少一个 insert 通过在指定位置的元素之前插入新元素来扩展该容器，通过插入元素的数量有效地增加容器大小 erase 从 vector 中删除单个元素（position）或一系列元素（[first，last)），这有效地减少了被去除的元素的数量，从而破坏了容器的大小 clear 从 vector 中删除所有的元素（被销毁），留下 size 为 0 的容器 emplace 通过在 position（参数）位置处插入新元素 args（参数）来扩展容器 emplace_back 在 vector 的末尾插入一个新的元素，紧跟在当前的最后一个元素之后

索引函数

函数 函数描述 operator[] 返回容器中第 n（参数）个位置的元素的引用 at 返回容器中第 n（参数）个位置的元素的引用 front 返回对容器中第一个元素的引用 back 返回对容器中最后一个元素的引用 data 返回指向容器中第一个元素的指针

迭代器函数

函数 函数描述 begin 返回指向容器中第一个元素的迭代器 end 返回指向容器中最后一个元素之后的理论元素的迭代器 rbegin 返回指向容器中最后一个元素的反向迭代器 rend 返回一个反向迭代器，指向中第一个元素之前的理论元素 cbegin 返回指向容器中第一个元素的常量迭代器（const_iterator） cend 返回指向容器中最后一个元素之后的理论元素的常量迭代器（const_iterator） crbegin 返回指向容器中最后一个元素的常量反向迭代器（const_reverse_iterator） crend 返回指向容器中第一个元素之前的理论元素的常量反向迭代器（const_reverse_iterator）

用 vector 实现二维数组

#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){    vector<vector<int>> arr(3); // arr中有 3 个元素，每个元素都是 vector<int> 容器    for(int i=0; i<arr.size(); ++i){        for(int j=0; j<3; ++j){            arr[i].push_back(j);        }    }    for(int i=0; i<arr.size(); ++i){        for(int j=0; j<3; ++j){            cout << arr[i][j] << ' ';        }        cout << endl;    }    return 0;}

双向队列 deque

​ deque #include <deque> 双向队列：其元素在内存中是连续存放的，随机存取任何元素都可以在常数时间内完成，在该容器的两端增删元素也几乎能够在常数时间内完成具有较好的性能。

​ 所有适用于 vector 的操作都适用于 deque，除此之外，deque 还有 push_front / pop_front 在最前端插入或删除元素的操作，复杂的都是 O ( 1 ) O(1) O(1) 。

函数 函数描述 deque 构造函数 push_back 在容器的末尾添加一个新元素 push_front 在容器的开头插入一个新元素 pop_back 删除容器中的最后一个元素，同时将容器大小减少一个 pop_front 删除容器中的第一个元素，同时将容器大小减少一个 emplace_front 在容器的开头插入一个新的元素 emplace_back 在容器的末尾插入一个新的元素

双向链表 list

​ list #include <list> 双向链表：其元素在内存中是不连续存放的，不支持随机存取，在该容器的任何位置增删元素几乎都能够在常数时间内完成具有较好的性能。

​ list 除了具有所有顺序容器都有的成员函数之外，还支持以下8个成员函数：

函数 函数描述 push_front 在容器的开头插入一个新元素 pop_front 删除容器中的第一个元素 sort 元素排序，值得注意的是 list 不支持 STL 算法中的 sort remove 删除和指定值相等的所有元素 unique 删除所有和前一个元素相同的元素，使得元素不重复，使用之前需要sort merge 合并两个链表，并清空被合并的那个链表 reverse 颠倒链表内容 splice 在指定位置前面插入另一链表中的一个或多个元素，并在该链表中删除这些元素

​ 一个 list 的成员函数使用实例如下：

#include <iostream>#include <list>#include <algorithm>using namespace std;class A{    private:        int n;    public:        A(int n_){n = n_;}        friend bool operator<(const A & a1, const A & a2);        friend bool operator==(const A & a1, const A & a2);        friend ostream& operator<<(ostream & o, const A & a2);};bool operator<(const A & a1, const A & a2){    return a1.n < a2.n;}bool operator==(const A & a1, const A & a2){    return a1.n == a2.n;}ostream& operator<<(ostream & o, const A & a2){    o << a2.n;    return o;}template <class T>void printList(T start, T end){    for(;start != end; ++start){        cout << *start << ',';    }    cout << endl;}int main(){    list<A> lst1, lst2;    lst1.push_back(1); lst1.push_back(3);    lst1.push_back(2); lst1.push_back(4);    lst1.push_back(2);    lst2.push_back(10); lst2.push_back(50);    lst2.push_back(30); lst2.push_back(30);      lst2.push_back(40); lst2.push_back(40);     lst2.push_back(30); lst2.push_back(20);    cout << "1) ";    printList(lst1.begin(),lst1.end());    cout << "2) ";    printList(lst2.begin(),lst2.end());    lst2.sort(); // 调用 sort 成员函数进行 lst2 排序    cout << "3) ";    printList(lst2.begin(),lst2.end());    lst2.unique(); // 删除 lst2 中所有和前一个元素相等的元素    cout << "4) ";    printList(lst2.begin(),lst2.end());    lst2.pop_front(); // 将 lst2 的第一个元素删除    cout << "5) ";    printList(lst2.begin(),lst2.end());    lst1.remove(2); // 删除 lst1 中所有值为 2 的元素    cout << "6) ";    printList(lst1.begin(),lst1.end());    lst2.merge(lst1); // 将 lst1 中的元素合并到 lst2 并将 lst1 清空    cout << "7) ";    printList(lst2.begin(),lst2.end());    lst2.reverse(); // 颠倒 lst2    cout << "8) ";    printList(lst2.begin(),lst2.end());        lst1.push_back(100); lst1.push_back(200);     lst1.push_back(300); lst1.push_back(400);    cout<<"9) ";    printList(lst1.begin(),lst1.end());    // 找到列表中的指定元素    list<A>::iterator p1,p2,p3;    p1 = find(lst2.begin(),lst2.end(),4);    p2 = find(lst1.begin(),lst1.end(),200);    p3 = find(lst1.begin(),lst1.end(),400);    lst2.splice(p1,lst1,p2,p3); // 将 lst1 中 [p2,p3) 区间内的元素插入到 lst2 中 p1 位置之前，并将这些元素从 lst1 中删除    cout<<"10) ";    printList(lst1.begin(),lst1.end());    cout<<"11) ";    printList(lst2.begin(),lst2.end());        return 0;}

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沿途跟着一条河，你看着它在晨光暮霭中变换着色彩，