解构C++ STL容器和算法：深入剖析与丰富示例

后端

2023-11-07 20:56:20

C++ STL容器详解

C++ STL容器是用于存储数据的对象，它提供了多种容器类型，每种类型都具有不同的特性和适用场景。最常用的容器类型包括：

vector ：动态数组，可以在运行时调整大小。它的优点在于可以快速地访问元素，缺点是在插入和删除元素时需要移动后面的元素。
map ：关联数组，用于存储键值对。它的优点在于可以快速地查找和访问元素，缺点是在插入和删除元素时需要重新平衡树。
set ：无序集合，用于存储唯一元素。它的优点在于可以快速地查找和删除元素，缺点是在插入元素时需要重新平衡树。
list ：双向链表，用于存储元素的顺序集合。它的优点在于可以在常数时间内插入和删除元素，缺点是在随机访问元素时需要遍历链表。
stack ：后进先出（LIFO）栈，用于存储元素的顺序集合。它的优点在于可以在常数时间内压入和弹出元素，缺点是在随机访问元素时需要遍历栈。
queue ：先进先出（FIFO）队列，用于存储元素的顺序集合。它的优点在于可以在常数时间内压入和弹出元素，缺点是在随机访问元素时需要遍历队列。

C++ STL算法详解

C++ STL算法是用于处理数据的函数，它提供了丰富的算法，可以帮助我们轻松地解决各种编程问题。最常用的算法包括：

find() ：查找第一个满足给定条件的元素。
count() ：计算满足给定条件的元素的数量。
sort() ：对容器中的元素进行排序。
reverse() ：反转容器中的元素顺序。
merge() ：合并两个已排序的容器。
binary_search() ：在已排序的容器中查找元素。
lower_bound() ：查找第一个大于或等于给定元素的元素。
upper_bound() ：查找第一个大于给定元素的元素。
make_heap() ：将容器中的元素构建成堆。
push_heap() ：将元素推入堆。
pop_heap() ：将堆顶元素弹出。

C++ STL容器和算法实例演示

为了更好地理解C++ STL容器和算法，我们来看几个具体的示例。

示例1：使用vector存储和操作整数

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

int main() {
  // 创建一个vector来存储整数
  vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

  // 使用push_back()在vector的末尾添加元素
  numbers.push_back(6);

  // 使用pop_back()删除vector末尾的元素
  numbers.pop_back();

  // 使用[]运算符访问vector中的元素
  cout << numbers[2] << endl; // 输出：3

  // 使用find()查找vector中第一个等于3的元素
  auto it = find(numbers.begin(), numbers.end(), 3);

  // 如果找到元素，则输出元素的位置
  if (it != numbers.end()) {
    cout << "Found element 3 at position " << (it - numbers.begin()) << endl; // 输出：2
  } else {
    cout << "Element 3 not found" << endl;
  }

  // 使用sort()对vector中的元素进行排序
  sort(numbers.begin(), numbers.end());

  // 使用binary_search()在已排序的vector中查找元素
  if (binary_search(numbers.begin(), numbers.end(), 3)) {
    cout << "Found element 3 using binary search" << endl;
  } else {
    cout << "Element 3 not found using binary search" << endl;
  }

  // 使用for循环遍历vector中的元素
  for (auto& number : numbers) {
    cout << number << " "; // 输出：1 2 3 4 5
  }

  cout << endl;

  return 0;
}

示例2：使用map存储和操作键值对

#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;

int main() {
  // 创建一个map来存储键值对
  map<string, int> ages = {{"John", 25}, {"Mary", 30}, {"Bob", 28}};

  // 使用[]运算符访问map中的元素
  cout << ages["John"] << endl; // 输出：25

  // 使用find()查找map中第一个键等于"Mary"的元素
  auto it = ages.find("Mary");

  // 如果找到元素，则输出元素的值
  if (it != ages.end()) {
    cout << "Found element with key \"Mary\" and value " << it->second << endl; // 输出：Found element with key "Mary" and value 30
  } else {
    cout << "Element with key \"Mary\" not found" << endl;
  }

  // 使用insert()插入一个新的键值对
  ages.insert(pair<string, int>("Alice", 22));

  // 使用erase()删除一个键值对
  ages.erase("Bob");

  // 使用for循环遍历map中的元素
  for (auto& age : ages) {
    cout << age.first << " is " << age.second << " years old" << endl; // 输出：Alice is 22 years old John is 25 years old Mary is 30 years old
  }

  cout << endl;

  return 0;
}