- level 1:语法基础课
第 8 讲 STL
- 2023-12-1 11:06:59 @
STL是提高C++编写效率的一个利器。
-
#include <vector>
vector
是变长数组(基于倍增),支持随机访问,不支持在任意位置。为了保证效率,元素的增删一般应该在末尾进行。
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 vector<int> a({1, 2, 3}); // 初始化
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。
1.3
clear
clear
函数把vector
清空。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;
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。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”。*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; for (int x : a) cout << x << ' '; cout << endl;
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]
。1.7
push_back()
和pop_back()
a.push_back(x)
把元素x
插入到vector
b.pop_back()
删除vector a
的最后一个元素。
-
#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。2.1 声明
queue<int> q; struct rec{…}; queue<rec> q; //结构体 rec中必须定义小于号 priority_queue<int> q; // 大根堆 priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q; // 小根堆 priority_queue<pair<int, int>>q; struct Rec { int a, b; bool operator< (const Rec& t) const // 大根堆重载小于号 { return a < t.a; } }; priority_queue<Rec> q; q.push({1, 2});
2.2 循环队列
queue
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
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)
无
clear()
函数,清空则q = queue<int>();
-
#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 top // 查询栈顶元素 pop // 弹出栈顶元素
无
clear()
函数,清空则q = stack<int>();
-
#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。但常数大,效率比较低。
[] // 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 <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。5.1 声明
set<int> s; multiset<double> s; struct Rec { int x, y; bool operator< (const Rec& t) const { return x < t.x; } }; set<rec> s; // 结构体rec中必须定义小于号
5.2
size/empty/clear
与
vector
类似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。设
it
是一个迭代器,例如set<int>::iterator it
;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。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。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。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)。if (a.find(x) == a.end()) // 判断 x 在 a 中是否存在
5.7
lower_bound/upper_bound
二分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)。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。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。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。
-
#include <map>
O(logn)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。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; map<int, int> a; a[10000] = 1; cout << a[10000] << endl;
6.2
size/empty/clear/begin/end
均与
set
类似。6.3
insert/erase
与
set
类似,但其参数均是pair<key_type, value_type>
。6.4
find
h.find(x)
在变量名为h的map
中查找key
为x
的二元组。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
。
-
#include <unordered_set>
unordered_set<int> S; // 底层实现哈希表
和
set
一样的功能,只是没有lower_bound/upper_bound
unordered_multiset<int> a; // 可以存储重复元素
-
#include <unordered_map>
效率更高O(1)unordered_multimap<int, int> a; // 不常用
-
#include <bitset>
位运算定义一个很长的二进制串,默认为0,支持
[]
bitset<1000> a, b; a[0] = 1; cout << a[0] << endl;
count() // 返回元素1的个数 set(i) // 把第 i 位置为 1 reset(i) // 把第 i 位置为 0
pair<int, string> a;
二元组
a = {3, "wlc"};
cout << a.first << ' ' << a.second << endl;
支持双关键字字典序比较,> < >= <= == !=