理解容器和迭代器

第12章 理解容器与迭代器

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1、迭代器（五大类）：

（1）五大类：

读迭代器（输入迭代器）

写迭代器（输出迭代器）

前向迭代器

双向迭代器

随机访问迭代器

（2）公共迭代器typedef和方法

iterator、const_iterator

reverse_iterator、const_reverse_iterator

方法： begin()、end() （半开区间）

cbegin()、cend() （const）

注：end()返回的迭代器越过了vector容器的尾部，而不是引用容器中的最后一个元素

注：只有顺序容器、关联容器和无序关联容器提供了迭代器。容器适配器和bitset类都不支持迭代元素

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

2、C++11的变化

（1）引入无序关联容器（散列表）

（2）STL容器都包含了移动构造函数和移动赋值运算符，提高了性能。例如：

原： Element myElement(12, "Twelve");

vec.push_back(myElement);

C++11: vec.push_back({12, "Twelve"}); //等价于 vec.push_back(Element(12, "Twelve"));

// Or

vec.emplace_back(12, "Twelve");

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3、顺序容器（一）：vector 容器

（1）格式： template <class T, class Allocator = allocator<T> > class vector;

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（2）创建： 1)基本创建： vector<double> doubleVector(10); // Create a vector of 10 doubles.

2)指定初始值： vector<double> doubleVector(10, 0.0); // 10 doubles of value 0.0

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（3）访问元素: operator[]运算符： 类似于数组索引，不执行边界检查

at()： 等同于operator[]运算符，但是会执行边界检查

front()： 返回第一个元素

back()： 返回最后一个元素

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（4）动态长度： vector<double> doubleVector; // Create a vector with zero elements.

1)push_back(); doubleVector.push_back(temp);

2)size(); for (size_t i = 0; i < doubleVector.size(); i++)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（5）构造函数： 1)默认： 默认的构造函数创建一个带有0个元素的vector

如果没有提供默认值，那么新对象通过0初始化

3)初始化 initializer_list参数（C++11）： vector<int> intVector({1,2,3,4,5,6});

统一初始化： vector<int> intVector = {1,2,3,4,5,6};

4)堆分配： vector<Element>* elementVector = new vector<Element>(10);

delete elementVector; //通过delete(而不是delete[])释放vector，因为vector是一个基本类型，而非数组类型

5)堆分配(使用智能指针) shared_ptr<vector<Element> > elementVector(new vector<Element>(10));

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（6）复制和赋值:1)assign(); 删除所有现有的元素，添加任意数目的新元素

2)swap(); 交换两个vector的内容

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（7）迭代器：iterator： for (vector<double>::iterator iter = doubleVector.begin();

iter != doubleVector.end(); ++iter)

{

*iter /= max;

cout << *iter << " ";

}

注:1)尽量使用前递增而不要使用后递增，更为高效。因为iter++必须返回一个新的迭代器对象，而++iter只是返回对iter的引用

2)vector迭代器是随机访问的，可以向前向后移动，而且还可以随意跳跃：--iter;

------------------------------------------------------------------------------------------------------

1)使用auto关键字 for (auto iter = doubleVector.begin();

iter != doubleVector.end(); ++iter)

{

*iter /= max;

cout << *iter << " ";

}

------------------------------------------------------------------------------------------------------

2)基于区间的for循环 for (auto& d : doubleVector)

{

d /= max;

cout << d << " ";

}

------------------------------------------------------------------------------------------------------

3)访问对象元素中的字段 vector<string> stringVector(10, "hello");

for (auto it = stringVector.begin(); it != stringVector.end(); ++it)

{

it->append(" there");

}

// 或

vector<string> stringVector(10, "hello");

for (auto& str : stringVector)

{

str.append(" there");

}

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（8）迭代器：const_iterator 注：不能通过const_iterator修改元素

cbegin()、cend() vector<string> stringVector(10, "hello");

for (auto iter = stringVector.cbegin();

iter != stringVector.cend(); ++iter)

{

cout << *iter << endl;

}

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（9）添加和删除元素

push_back()、pop_back() 追加、删除

insert() （5种形式）从任意位置插入元素

insert(const_iterator pos, const T& x); //将值x插入位置pos

insert(const_iterator pos, size_type n, const T& x); //将值x在位置pos插入n次

insert(const_iterator pos, InputIterator first, InputIterator last); //将范围first,last内的元素插入位置pos

erase() （2种形式）从任意位置删除元素

clear() 删除所有元素

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（10）大小和容量

size() 返回元素的个数

capacity() 返回在重分配之前可以保存的元素个数。因此在重分配之前还能插入的元素个数为 capacity()-size()

empty() 查询是否为空

reserve() 分配保存指定数目元素的足够空间（不会创建真正的元素，因此不要越过vector大小访问元素）

resize() 指定vector要保存的元素数目

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（11）vector<bool>特化

flip() 取反

注：除非真的需要使用动态大小的位字段，否则应该避免使用vector<bool>，而是使用bitset

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3、顺序容器（二）：list

（1）描述： 双向链表 不提供operator[]的随机访问操作，只有通过迭代器才能访问单个元素

（2）访问元素 front() 返回list的第一个元素的引用

back() 返回list的最后一个元素的引用

begin() 返回第一个元素的迭代器

end() 返回最后一个元素之后一个元素的迭代器

（3）迭代器 不能进行加减操作和其他指针运算：可以通过++iter或--iter的方式遍历，而不能使用 iter+n或iter-n等

（4）添加和删除 push_front 在首端追加

pop_front 在首端移除

注：list支持和vector一样的添加和删除元素的方法

list适用于在数据结构上执行很多插入和删除操作，但不需要基于索引快睡访问元素的应用程序

（5）大小和容量 注：支持size()、empty()、resize()

不支持reserve()、capacity()

（6）特殊list操作

splice() 插入

remove()、remove_if() 从list中删除特定元素

unique() 从list删除连续重复元素

merge() 合并灵感list

sort() 对list中的元素执行稳定排序操作

reverse() 翻转list中元素的顺序

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

4、顺序容器（三）

（1）deque 双头序列 几乎和vector是等同的，使用得少。不要求元素连续保存在内存中

（2）array（C++11） 数组 和vector类似，区别在于大小固定的，这个类的目的是让array能分配在栈上，而不是像vector总是需要访问堆

（3）forward_list（C++11） 单链表 和list类似，区别在于只支持前向迭代

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5、容器适配器

（1）queue 队列 template <class T, class Container = deque<T> > class queue;

（2）priority_queue 优先级队列 template <class T, class Container = vector<T>,class Compare = less<T> >;

（3）stack 栈 template <class T, class Container = deque<T> > class stack;

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

5、关联容器（一）

（1）pair工具类 <utility> template <class T1, class T2> struct pair;

注：将两个可能属于不同类型的值组合起来，通过first和second公共数据成员访问这两个值

pair<string, int> myPair("hello", 5);

myOtherPair.first = "hello";

myOtherPair.second = 6;

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6、关联容器（二）：map

（1）插入元素 1)insert()

2)operator[]

（2）访问元素 1)operator[]

2)find()

3)count() 查找是否存在具有给定键的元素

（3）删除元素 1)erace()

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7、关联容器（三）：set

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

8、（C++11）无序关联容器/哈希表/散列表

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

9、其他容器：bitset

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

（done）