C++ STL 和常用库函数
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Oct 21, 2024 04:50 PM
什么是STL？
除了从
C标准库保留下来的一些功能之外，C++还提供了一个基于模板实现的标准库模板（Standard Template Library，简称STL）STL 基于模板实现了一些面向序列数据的表示以及常用的操作STL支持了一种抽象的编程模式
- 隐藏了一些低级的程序元素，如数组、链表、循环等
STL包含什么？
- 容器类模板：容器用于存储序列化的数据，如：向量、队列、栈、集合等。
- 算法（函数）模板：算法用于对容器中的数据元素进行一些常用操作，如：排序、统计等。
- 迭代器类模板
- 抽象的指针
- 迭代器是容器和算法之间的桥梁
学习目标
- 熟知STL中的各种容器的名称和特点
- 熟知STL中提供了哪几类常用的算法
- 熟悉常用容器以及常用算法的常用API接口
- 对于不太常用的或者已经忘记的API，能够在需要的时候查文档或者再次翻阅教程解决问题
目录
vector
用法 | 含义 |
v[i] | 直接以下标方式访问容器中的元素 |
v.front() | 返回首元素 |
v.back() | 返回尾元素 |
v.push_back(x) | 向表尾插入元素x |
v.pop_back() | 删除表尾元素 |
v.begin() | 返回指向首元素的迭代器 |
v.end() | 返回指向尾元素的下一个位置的迭代器 |
v.size() | 返回表长 |
v.empty() | 当表空时，返回真，否则返回假 |
v.clear() | 删除容器中的所有的元素 |
v.insert(it, val) | 向迭代器it指向的元素前插入新元素val |
v.insert(it, n, x) | 向迭代器it指向的元素前插入n个x |
v.insert(it, first, last) | 将由迭代器first和last所指定的序列[first, last)插入到迭代器it指向的元素前面 |
v.erase(it) | 删除由迭代器it所指向的元素 |
v.erase(first, last) | 删除由迭代器first和last所指定的序列[first, last) |
v.resize(n) | 改变序列的长度，超出的元素将会被删除，如果序列需要扩展（原空间小于n），元素默认值将填满扩展出的空间 |
v.resize(n, val) | 改变序列的长度，超出的元素将会被删除，如果序列需要扩展（原空间小于n），将用val填满扩展出的空间 |
v.swap(v2) | 将s与另一个vector对象v2进行交换 |
v.assign(first, last) | 将序列替换成由迭代器first和last所指定的序列[first, last), [first, last)不能是原序列中的一部分 |
注意
- vector不自带v.find()函数
set & multiset & unordered_set
用法 | 含义 |
s.begin() | 返回指向第一个元素的迭代器 |
s.end() | 返回指向最后一个元素的迭代器 |
s.clear() | 清除所有元素 |
s.empty() | 如果集合为空，返回true |
s.count(val) | 返回值为val的元素的个数 |
s.erase(val) | 删除集合中所有值为val的元素 |
s.erase(it) | 删除集合中迭代器it指向的元素 |
s.erase(first,last) | 删除由迭代器first和last所指定的子集[first, last) |
s.equal_range(val) | 返回有序/升序集合中val元素第一次和最后一次出现的位置 |
s.find() | 返回一个指向被查找到元素的迭代器 |
s.insert(val) | 在集合中插入值为val的元素 |
s.max_size() | 返回集合能容纳的元素的最大限值 |
s.rbegin() | 返回指向集合中最后一个元素的反向迭代器 |
s.rend() | 返回指向集合中第一个元素的反向迭代器 |
s.size() | 集合中元素的数目 |
s.swap(s2) | 交换两个集合变量 |
s.upper_bound(val) | 返回大于val值元素的迭代器 |
s.lower_bound(val) | 返回指向大于（或等于）val值的第一个元素的迭代器 |
注意
- set无法用下标访问，迭代器也不能进行数的加减，无法直接访问第k个元素
- set/multiset自动有序，无法使用排序函数
- unordered_set只能使用前向迭代器
- set、multiset头文件均为set，unordered_set头文件为unordered_set
- multiset的erase,当传入的是值,将删除所有相同的值;若传入的是迭代器,则只删除对应元素
stack
用法 | 含义 |
st.empty() | 堆栈为空则返回真 |
st.pop() | 移除栈顶元素 |
st.push(val) | 在栈顶增加元素val |
st.size() | 返回栈中元素数目 |
st.top() | 返回栈顶元素 |
注意
- 栈满足先入后出原则
queue
用法 | 含义 |
q.push() | 入队 |
q.pop() | 出队 |
q.front() | 返回首元素 |
q.back() | 返回末元素 |
q.size() | 输出现有元素的个数 |
q.empty() | 队列为空返回1，反之返回0 |
注意
- 队列满足先入先出原则
- 队列可以用[]访问
priority_queue（优先队列）
用法 | 含义 |
p.empty() | 判断是否为空 |
p.push(val) | 队列尾部增加元素val |
p.pop() | 队列头部数据出队 |
p.top() | 返回头部数据 |
p.size() | 返回栈中元素个数 |
deque（双向队列）
用法 | 含义 |
d.assign(first, last) | 将[first, last)区间中的元素赋值给d |
d.assign(n,val) | 将n个val赋值给d |
d.at(index) | 传回索引index所指的元素，如果index越界，抛出out_of_range |
d.begin() | 返回首元素地址 |
d.end() | 返回尾元素地址 |
d.front() | 返回首元素 |
d.back() | 返回尾元素 |
d.clear() | 移除容器中所有元素 |
d.empty() | 判断容器是否为空 |
d.erase(pos) | 删除pos位置的元素，传回下一个元素的位置 |
d.erase(first, last) | 删除[first, last)区间的元素，传回下一个元素的位置 |
d.insert(pos,val) | 在pos位置插入val，传回新元素位置 |
d.insert(pos,n,val) | 在pos位置插入n个val元素，无返回值 |
d.insert(pos,first, last) | 在pos位置插入在[first, last)区间的元素，无返回值 |
d.pop_back() | 删除最后一个元素 |
d.pop_front() | 删除头部元素 |
d.push_back(val) | 在尾部加入一个元素 |
d.push_front(val) | 在头部插入一个元素 |
d.rbegin() | 传回一个逆向队列的第一个元素 |
d.rend() | 传回一个逆向队列的最后一个元素的下一个位置 |
d.resize(num) | 重新指定队列的长度 |
d.size() | 返回容器中实际元素的个数 |
map & multimap & unordered_map
用法 | 含义 |
mp[0] = x | 利用数组方式插入数据，0是键，x是值 |
mp.at(0) = x | 利用at执行插入操作 |
mp.insert(make_pair(key,x)) | 利用insert插入pair(键，值)数据 |
mp.emplace(make_pair(key,x)) | 在映射中不存在主键key时执行插入操作 |
mp.size() | 返回mp的大小 |
mp.count(key) | 统计键为key的元素存在的映射数，存在返回1，不存在返回0 |
mp.erase(it) | 根据迭代器删除元素 |
mp.clear() | 清空映射 |
mp.empty() | 判断映射是否为空 |
mp.find(key) | 根据键key查找元素，找到以后返回迭代器 |
mp.rbegin() | 返回反向迭代器 |
mp.rend() | 返回反向迭代器 |
mp.swap(mp2) | 将mp和mp2进行交换 |
mp.lower_bound(key) | 返回map中第一个大于或等于key的迭代器指针 |
mp.upper_bound(key) | 返回map中第一个大于key的迭代器指针 |
三种插入操作示例
注意
- map的键值key不可重复，具有严格的一一对应关系，而multimap可以一个键对应多个值
- map支持[ ]运算符，multimap不支持[ ]运算符
- map/multimap中的元素是自动按key升序排序，不能使用sort函数
list
用法 | 含义 |
l.begin() | 返回链表首地址 |
l.end() | 返回链表尾地址 |
l.front() | 返回首元素 |
l.back() | 返回尾元素 |
l.push_back(elem) | 插入元素到链表尾部 |
l.push_front(elem) | 插入元素到链表头部 |
l.empty() | 判断链表是否为空 |
l.insert(it, val1, val2)) | 在指定位置插入一个或多个元素 |
l.resize(n) | 调整链表大小为n，超出n删除，少于n补0 |
l.clear() | 清除 |
l.assign(len, val) | 替换所有元素 |
l.assign(l2.begin(), l2.end()) | 替换所有元素为链表l2 |
l.swap(l2) | 交换链表 |
l.merge(l2) | 合并两个有序链表中的元素，调用后l2为空，可用greater<int>() |
l.erase(it) | 删除（区域中的）元素 |
l.remove(val) | 删除值为val 的元素 |
lower_bound & upper_bound
用法 | 含义 |
lower_bound(first, last, val) | 在[first,last)区间进行二分查找，返回大于或等于val的第一个元素位置 |
upper_bound(first, last, val) | 在[first,last)区间进行二分查找，返回大于val的第一个元素位置 |
注意
- 只能作用于有序序列
- 如果所有元素都小于val，函数返回last的位置，此时last的位置是越界的！
- set::lower_bound()由于省略了再建树的过程，速度快于lower_bound()
pair
使用sort对pair类型进行排序
- std::pair::operator< 按标准规定会在两个 std::pair 的第一个元素互不小于对方的情况下比较第二个元素
unique
- 将数组的不重复元素移到前面来，返回重复元素的首地址
- 使用前必须排序！
其他
- __builtin_popcount() 计算一个数字的二进制中有多少个1，返回值1的个数。
- __gcd() 自带gcd
注意
- 以上可能不让用
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