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【C++提高】常用容器

作者：Cpp五条 | 2024-04-22 21:01:15

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【C++提高】常用容器

常用容器

引言：迭代器的使用

迭代器在函数如何使用？

  1. 如果函数的参数是一个普通引用，则函数内部只需使用普通迭代器对象即可。
  2. 如果函数的参数是一个常量引用，则函数内部必须使用常量迭代器对象才行。

如何判断迭代器是随机访问的还是前向的还是双向的？

  1. 定义迭代器，如果可以进行+操作和-操作，就是随机访问的。
  2. 定义迭代器，如果仅能进行++操作，就是前向非随机访问的。
  3. 定义迭代器，如果仅能进行++操作和--操作，就是双向非随机访问的。

所有容器都可以使用算法库中的算法吗？

  1. 只有容器的迭代器是随机访问迭代器才可以使用算法库中的算法。
  2. 容器的迭代器不是随机访问迭代器时，容器通常会自己实现和算法库中算法作用相同的函数。

一、vector容器

1. vector基本概念

vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组。vector与普通数组区别是：数组是静态空间，而vector可以动态扩展。动态扩展并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间。
在这里插入图片描述

2. vector的迭代器

vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器。

3. vector构造函数

vector的构造函数有以下几种：

  1. vector<T> v; ：采用模板实现类实现，默认构造函数。
  2. vector(v.begin(), v.end()); ：将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
  3. vector(n, elem);：构造函数将n个elem拷贝给本身。
  4. vector(const vector &vec);：拷贝构造函数。
#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int> v1; //无参构造
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v2);

	vector<int> v3(10, 100);
	printVector(v3);
	
	vector<int> v4(v3);
	printVector(v4);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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4. vector赋值操作

vector容器可以通过如下三种方式进行赋值：

  1. vector& operator=(const vector &vec);：重载等号操作符
  2. assign(beg, end); ：将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  3. assign(n, elem);：将n个elem拷贝赋值给本身。
#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//赋值操作
void test01()
{
	vector<int> v1; //无参构造
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector<int>v2;
	v2 = v1;
	printVector(v2);

	vector<int>v3;
	v3.assign(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v3);

	vector<int>v4;
	v4.assign(10, 100);
	printVector(v4);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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5. vector容量和大小

vector提供了对自身的数据数目进行判断和对空间大小进行指定的方法，如下：

  1. empty(); ：判断容器是否为空。
  2. capacity();：容器的容量。
  3. size();：返回容器中元素的个数。
  4. resize(int num);：重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
  5. resize(int num, elem);：重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);
	if (v1.empty())
	{
		cout << "v1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "v1不为空" << endl;
		cout << "v1的容量 = " << v1.capacity() << endl;
		cout << "v1的大小 = " << v1.size() << endl;
	}

	//resize 重新指定大小 ，若指定的更大，默认用0填充新位置，可以利用重载版本替换默认填充
	v1.resize(15,10);
	printVector(v1);

	//resize 重新指定大小 ，若指定的更小，超出部分元素被删除
	v1.resize(5);
	printVector(v1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}


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6. vector插入和删除

vector容器同样可以进行插入、删除操作。具体方法如下（注意，位置使用的都是迭代器）：

  1. push_back(ele);：尾部插入元素ele。
  2. pop_back();：删除最后一个元素。
  3. insert(const_iterator pos, ele);：迭代器指向位置pos插入元素ele。
  4. insert(const_iterator pos, int count,ele);：迭代器指向位置pos插入count个元素ele。
  5. erase(const_iterator pos);：删除迭代器指向的元素。
  6. erase(const_iterator start, const_iterator end);：删除迭代器从start到end之间的元素。
  7. clear();：删除容器中所有元素。

#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
	vector<int> v1;
	//尾插
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(30);
	v1.push_back(40);
	v1.push_back(50);
	printVector(v1);
	//尾删
	v1.pop_back();
	printVector(v1);
	//插入
	v1.insert(v1.begin(), 100);
	printVector(v1);

	v1.insert(v1.begin(), 2, 1000);
	printVector(v1);

	//删除
	v1.erase(v1.begin());
	printVector(v1);

	//清空
	v1.erase(v1.begin(), v1.end());
	v1.clear();
	printVector(v1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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7. vector数据存取

vector可以对其中的数据的存取操作（存取意味着读和写），具体方法如下：

  1. at(int idx); ：返回索引idx所指的数据，也可以修通过该方法改数据。
  2. operator[]; ：返回索引idx所指的数据，也可以修通过该方法改数据。
  3. front(); ：返回容器中第一个数据元素，也可以修通过该方法改数据。
  4. back();：返回容器中最后一个数据元素，也可以修通过该方法改数据。
#include <vector>

void test01()
{
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}

	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		cout << v1[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		cout << v1.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "v1的第一个元素为： " << v1.front() << endl;
	cout << "v1的最后一个元素为： " << v1.back() << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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8. vector互换容器

功能描述：

vector实现两个容器内元素进行互换，本质上是进行了指针的互换，具体方法如下：

  1. swap(vec); ：将vec与本身的元素互换
#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector<int>v2;
	for (int i = 10; i > 0; i--)
	{
		v2.push_back(i);
	}
	printVector(v2);

	//互换容器
	cout << "互换后" << endl;
	v1.swap(v2);
	printVector(v1);
	printVector(v2);
}

void test02()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v.push_back(i);
	}

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

	v.resize(3);

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

	//收缩内存
	vector<int>(v).swap(v); //匿名对象

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
}

int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}


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9. vector预留空间

为了减少vector在动态扩展容量时的扩展次数，vector提供了预留空间的方法，方法介绍如下：

  1. reserve(int len);：容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。
#include <vector>

void test01()
{
	vector<int> v;

	//预留空间
	v.reserve(100000);

	int num = 0;
	int* p = NULL;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v.push_back(i);
		if (p != &v[0]) {
			p = &v[0];
			num++;
		}
	}

	cout << "num:" << num << endl;
}

int main() {

	test01();
    
	system("pause");

	return 0;
}

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二、deque容器

1. deque容器的基本概念

deque容器实际上是一个双端数组（或者说双端队列），可以对头端进行插入删除操作，也可以对尾端进行插入删除操作。
在这里插入图片描述
与vector相比，deque对头部的插入删除速度更快，但访问速度会慢，这与两个容器的底层实现有关。对于deque而言，其内部有个中控器，维护每段缓冲区中的内容，缓冲区中存放真实数据；中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用deque时像一片连续的内存空间。
在这里插入图片描述

2. deque容器的迭代器

deque容器的迭代器也是支持随机访问的迭代器。

3. deque构造函数

deque的构造函数主要有以下四种：

  1. deque<T> deqT;：默认构造形式。
  2. deque(beg, end);：构造函数将其他deque的[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  3. deque(n, elem);：构造函数将n个elem拷贝给本身。
  4. deque(const deque &deq);：拷贝构造函数。
#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}
//deque构造
void test01() {

	deque<int> d1; //无参构造函数
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);
	deque<int> d2(d1.begin(),d1.end());
	printDeque(d2);

	deque<int>d3(10,100);
	printDeque(d3);

	deque<int>d4 = d3;
	printDeque(d4);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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4. deque赋值操作

deque容器进行赋值主要有以下三种方式：

  1. deque& operator=(const deque &deq); ：重载等号操作符
  2. assign(beg, end);：将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  3. assign(n, elem);：将n个elem拷贝赋值给本身。
#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}
//赋值操作
void test01()
{
	deque<int> d1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	deque<int>d2;
	d2 = d1;
	printDeque(d2);

	deque<int>d3;
	d3.assign(d1.begin(), d1.end());
	printDeque(d3);

	deque<int>d4;
	d4.assign(10, 100);
	printDeque(d4);

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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5. deque大小操作

  1. deque.empty();：判断容器是否为空。
  2. deque.size();：返回容器中元素的个数。
  3. deque.resize(num);：重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
  4. deque.resize(num, elem);：重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
	deque<int> d1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	//判断容器是否为空
	if (d1.empty()) {
		cout << "d1为空!" << endl;
	}
	else {
		cout << "d1不为空!" << endl;
		//统计大小
		cout << "d1的大小为：" << d1.size() << endl;
	}

	//重新指定大小
	d1.resize(15, 1);
	printDeque(d1);

	d1.resize(5);
	printDeque(d1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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6. deque的插入和删除

deque容器中插入和删除数据的操作方式如下（注意，位置全部使用的是迭代器）：

  1. push_back(elem);：在容器尾部添加一个数据。
  2. push_front(elem);：在容器头部插入一个数据。
  3. pop_back();：删除容器最后一个数据。
  4. pop_front();：删除容器第一个数据。
  5. insert(pos,elem);：在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置，返回的也是迭代器。
  6. insert(pos,n,elem);：在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
  7. insert(pos,beg,end);：在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
  8. clear();：清空容器的所有数据。
  9. erase(beg,end);：删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置，返回的也是迭代器。
  10. erase(pos);：删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置，返回的也是迭代器。
#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}
//两端操作
void test01()
{
	deque<int> d;
	//尾插
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	//头插
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);

	printDeque(d);

	//尾删
	d.pop_back();
	//头删
	d.pop_front();
	printDeque(d);
}

//插入
void test02()
{
	deque<int> d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);
	printDeque(d);

	d.insert(d.begin(), 1000);
	printDeque(d);

	d.insert(d.begin(), 2,10000);
	printDeque(d);

	deque<int>d2;
	d2.push_back(1);
	d2.push_back(2);
	d2.push_back(3);

	d.insert(d.begin(), d2.begin(), d2.end());
	printDeque(d);

}

//删除
void test03()
{
	deque<int> d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);
	printDeque(d);

	d.erase(d.begin());
	printDeque(d);

	d.erase(d.begin(), d.end());
	d.clear();
	printDeque(d);
}

int main() {

	//test01();

	//test02();

    test03();
    
	system("pause");

	return 0;
}


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7. deque数据存取

deque可以对数据进行存取操作，操作方法如下：

  1. at(int idx); ：返回索引idx所指的数据。
  2. operator[]; ：返回索引idx所指的数据。
  3. front(); ：返回容器中第一个数据元素。
  4. back();：返回容器中最后一个数据元素。
#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}

//数据存取
void test01()
{

	deque<int> d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);

	for (int i = 0; i < d.size(); i++) {
		cout << d[i] << " ";
	}
	cout << endl;


	for (int i = 0; i < d.size(); i++) {
		cout << d.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "front:" << d.front() << endl;

	cout << "back:" << d.back() << endl;

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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8. deque排序

可以利用算法sort实现对deque容器进行排序，使用前需要包含头文件algorithm，具体用法如下：

  1. sort(iterator beg, iterator end)：对beg和end区间内元素进行排序。
#include <deque>
#include <algorithm>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}

void test01()
{

	deque<int> d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);

	printDeque(d);
	sort(d.begin(), d.end());
	printDeque(d);

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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三、stack容器

1. stack基本概念

stack是一种先进后出（First In Last Out FILO）的数据结构，它只有一个出口。
在这里插入图片描述栈中只有顶端的元素才可以被外界使用，因此栈不允许有遍历行为。栈中进入数据称为入栈push，栈中弹出数据称为出栈pop。

2. stack的常用方法

2.1 构造函数：

  1. stack<T> stk; ：stack采用模板类实现， stack对象的默认构造形式。
  2. stack(const stack &stk);：拷贝构造函数。

2.2 赋值操作：

  1. stack& operator=(const stack &stk);：重载等号操作符。

2.3 数据存取：

  1. push(elem);：向栈顶添加元素。
  2. pop();：从栈顶移除第一个元素。
  3. top(); ：返回栈顶元素。

2.4 大小操作：

  1. empty();：判断堆栈是否为空。
  2. size(); ：返回栈的大小。

2.5 代码展示

#include <stack>

//栈容器常用接口
void test01()
{
	//创建栈容器 栈容器必须符合先进后出
	stack<int> s;

	//向栈中添加元素，叫做 压栈 入栈
	s.push(10);
	s.push(20);
	s.push(30);

	while (!s.empty()) {
		//输出栈顶元素
		cout << "栈顶元素为： " << s.top() << endl;
		//弹出栈顶元素
		s.pop();
	}
	cout << "栈的大小为：" << s.size() << endl;

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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四、queue容器

1. queue基本概念

Queue是一种先进先出（First In First Out FIFO）的数据结构，它有两个出口。
在这里插入图片描述
队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素。队列中只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为。队列中进数据称为入队push，队列中出数据称为出队pop。

2. queue常用接口

2.1 构造函数

  1. queue<T> que;：queue采用模板类实现，queue对象的默认构造形式。
  2. queue(const queue &que);：拷贝构造函数。

2.2 赋值操作

  1. queue& operator=(const queue &que);：重载等号操作符。

2.3 数据存取

  1. push(elem);：往队尾添加元素。
  2. pop();：从队头移除第一个元素。
  3. back();：返回最后一个元素。
  4. front(); ：返回第一个元素。

2.4 大小操作

  1. empty();：判断堆栈是否为空。
  2. size(); ：回栈的大小。

2.5 代码展示

#include <queue>
#include <string>
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test01() {

	//创建队列
	queue<Person> q;

	//准备数据
	Person p1("唐僧", 30);
	Person p2("孙悟空", 1000);
	Person p3("猪八戒", 900);
	Person p4("沙僧", 800);

	//向队列中添加元素  入队操作
	q.push(p1);
	q.push(p2);
	q.push(p3);
	q.push(p4);

	//队列不提供迭代器，更不支持随机访问	
	while (!q.empty()) {
		//输出队头元素
		cout << "队头元素-- 姓名： " << q.front().m_Name 
              << " 年龄： "<< q.front().m_Age << endl;
        
		cout << "队尾元素-- 姓名： " << q.back().m_Name  
              << " 年龄： " << q.back().m_Age << endl;
        
		cout << endl;
		//弹出队头元素
		q.pop();
	}

	cout << "队列大小为：" << q.size() << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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五、 list容器

1. list基本概念

list主要用于将数据进行链式存储。所谓链表，是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的。链表由一系列结点组成；结点又由数据域和指针域组成，其中数据域用于存储数据元素，指针域用于存储下一个结点地址。STL中的链表是一个双向循环链表。下图为双向不循环链表的示意图：
在这里插入图片描述
list采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出；同时，链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素；但是，它对空间（指针域）和时间（遍历）额外耗费较大。

2. list的迭代器

由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器。List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。这是由于vector再插入时如果发生了扩容，可能会导致地址的变化，此时迭代器指向的位置还是老地址的位置，也就失效了。

3. list构造函数

  1. list<T> lst;：list采用采用模板类实现，对象的默认构造形式。
  2. list(beg,end);：构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  3. list(n,elem);：构造函数将n个elem拷贝给本身。
  4. list(const list &lst);：拷贝构造函数。
#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	printList(L1);

	list<int>L2(L1.begin(),L1.end());
	printList(L2);

	list<int>L3(L2);
	printList(L3);

	list<int>L4(10, 1000);
	printList(L4);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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4. list赋值和交换

  1. assign(beg, end);：将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  2. assign(n, elem)：将n个elem拷贝赋值给本身。
  3. list& operator=(const list &lst);：重载等号操作符。
  4. swap(lst);：将lst与本身的元素互换。
#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//赋值和交换
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);

	//赋值
	list<int>L2;
	L2 = L1;
	printList(L2);

	list<int>L3;
	L3.assign(L2.begin(), L2.end());
	printList(L3);

	list<int>L4;
	L4.assign(10, 100);
	printList(L4);

}

//交换
void test02()
{

	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	list<int>L2;
	L2.assign(10, 100);

	cout << "交换前： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L2);

	cout << endl;

	L1.swap(L2);

	cout << "交换后： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L2);

}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

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5. list大小操作

  1. size(); ：返回容器中元素的个数。
  2. empty(); ：判断容器是否为空。
  3. resize(num);：重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
  4. resize(num, elem); ：重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。
#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	if (L1.empty())
	{
		cout << "L1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "L1不为空" << endl;
		cout << "L1的大小为： " << L1.size() << endl;
	}

	//重新指定大小
	L1.resize(10);
	printList(L1);

	L1.resize(2);
	printList(L1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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6. list插入和删除

list容器以进行数据的插入和删除（注意，插入和删除的位置用的都是迭代器）：

  1. push_back(elem);：/在容器尾部加入一个元素
  2. pop_back();：删除容器中最后一个元素
  3. push_front(elem);：在容器开头插入一个元素
  4. pop_front();：从容器开头移除第一个元素
  5. insert(pos,elem);：在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
  6. insert(pos,n,elem);：在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
  7. insert(pos,beg,end);：在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
  8. clear();：移除容器的所有数据
  9. erase(beg,end);：删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
  10. erase(pos);：删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
  11. remove(elem);：删除容器中所有与elem值匹配的元素。
#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
	list<int> L;
	//尾插
	L.push_back(10);
	L.push_back(20);
	L.push_back(30);
	//头插
	L.push_front(100);
	L.push_front(200);
	L.push_front(300);

	printList(L);

	//尾删
	L.pop_back();
	printList(L);

	//头删
	L.pop_front();
	printList(L);

	//插入
	list<int>::iterator it = L.begin();
	L.insert(++it, 1000);
	printList(L);

	//删除
	it = L.begin();
	L.erase(++it);
	printList(L);

	//移除
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	printList(L);
	L.remove(10000);
	printList(L);
    
    //清空
	L.clear();
	printList(L);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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7. list数据存取

  1. front(); ：返回第一个元素。
  2. back();：返回最后一个元素。
#include <list>

//数据存取
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	
	//cout << L1.at(0) << endl;//错误 不支持at访问数据
	//cout << L1[0] << endl; //错误  不支持[]方式访问数据
	cout << "第一个元素为： " << L1.front() << endl;
	cout << "最后一个元素为： " << L1.back() << endl;

	//list容器的迭代器是双向迭代器，不支持随机访问
	list<int>::iterator it = L1.begin();
	//it = it + 1;//错误，不可以跳跃访问，即使是+1
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}


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8. list反转和排序

  1. reverse();：反转链表。
  2. sort();：链表排序。
void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

bool myCompare(int val1 , int val2)
{
	return val1 > val2;
}

//反转和排序
void test01()
{
	list<int> L;
	L.push_back(90);
	L.push_back(30);
	L.push_back(20);
	L.push_back(70);
	printList(L);

	//反转容器的元素
	L.reverse();
	printList(L);

	//排序
	L.sort(); //默认的排序规则 从小到大
	printList(L);

	L.sort(myCompare); //指定规则，从大到小
	printList(L);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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注意，此时反转和排序用的是自定义的方法，而不是算法库中的算法。如果需要自定义排序规则，可以自己书写一个函数作为参数传入即可。比如让元素从大到小排序，只需要指定传入函数的第一个参数大于第二个参数时，返回true即可。

六、set/multiset容器

1. set/multiset基本概念

set/multiset属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现。使用时，元素都会在插入时自动被排序。其中，set不允许容器中有重复的元素，而multiset允许容器中有重复的元素。

2. set构造和赋值

构造：

  1. set<T> st;：默认构造函数。
  2. set(const set &st); ：拷贝构造函数。

赋值：

  1. set& operator=(const set &st);：重载等号操作符。
#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
	for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//构造和赋值
void test01()
{
	set<int> s1;

	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	printSet(s1);

	//拷贝构造
	set<int>s2(s1);
	printSet(s2);

	//赋值
	set<int>s3;
	s3 = s2;
	printSet(s3);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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3. set大小和交换

  1. size();：返回容器中元素的数目。
  2. empty();：判断容器是否为空。
  3. swap(st);：换两个集合容器。
#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
	for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//大小
void test01()
{

	set<int> s1;
	
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);

	if (s1.empty())
	{
		cout << "s1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "s1不为空" << endl;
		cout << "s1的大小为： " << s1.size() << endl;
	}

}

//交换
void test02()
{
	set<int> s1;

	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);

	set<int> s2;

	s2.insert(100);
	s2.insert(300);
	s2.insert(200);
	s2.insert(400);

	cout << "交换前" << endl;
	printSet(s1);
	printSet(s2);
	cout << endl;

	cout << "交换后" << endl;
	s1.swap(s2);
	printSet(s1);
	printSet(s2);
}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

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4. set插入和删除

set提供了对其内部的数据的相关操作，如下（注意，位置使用的都是迭代器）：

  1. insert(elem);：在容器中插入元素。。
  2. clear();：清除所有元素。
  3. erase(pos);：删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
  4. erase(beg, end);：删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
  5. erase(elem);：删除容器中值为elem的元素。
#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
	for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
	set<int> s1;
	//插入
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	printSet(s1);

	//删除
	s1.erase(s1.begin());
	printSet(s1);

	s1.erase(30);
	printSet(s1);

	//清空
	//s1.erase(s1.begin(), s1.end());
	s1.clear();
	printSet(s1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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5. set查找和统计

  1. find(key);：查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();。
  2. count(key);：统计key的元素个数。
#include <set>

//查找和统计
void test01()
{
	set<int> s1;
	//插入
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	
	//查找
	set<int>::iterator pos = s1.find(30);

	if (pos != s1.end())
	{
		cout << "找到了元素 ： " << *pos << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到元素" << endl;
	}

	//统计
	int num = s1.count(30);
	cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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6. set和multiset区别

set不可以插入重复数据，而multiset可以；set插入数据的同时会返回插入结果（pair类型），表示插入是否成功；multiset不会检测数据，因此可以插入重复数据，

#include <set>

//set和multiset区别
void test01()
{
	set<int> s;
	pair<set<int>::iterator, bool>  ret = s.insert(10);
	if (ret.second) {
		cout << "第一次插入成功!" << endl;
	}
	else {
		cout << "第一次插入失败!" << endl;
	}

	ret = s.insert(10);
	if (ret.second) {
		cout << "第二次插入成功!" << endl;
	}
	else {
		cout << "第二次插入失败!" << endl;
	}
    
	//multiset
	multiset<int> ms;
	ms.insert(10);
	ms.insert(10);

	for (multiset<int>::iterator it = ms.begin(); it != ms.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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7. set容器排序

set容器默认排序规则为从小到大，利用仿函数，可以改变排序规则。

基本数据类型可控制排序方式：

#include <set>

class MyCompare 
{
public:
	bool operator()(int v1, int v2) {
		return v1 > v2;
	}
};
void test01() 
{    
	set<int> s1;
	s1.insert(10);
	s1.insert(40);
	s1.insert(20);
	s1.insert(30);
	s1.insert(50);

	//默认从小到大
	for (set<int>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	//指定排序规则
	set<int,MyCompare> s2;
	s2.insert(10);
	s2.insert(40);
	s2.insert(20);
	s2.insert(30);
	s2.insert(50);

	for (set<int, MyCompare>::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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自定义数据类型必须指定排序规则：


#include <set>
#include <string>

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;

};
class comparePerson
{
public:
	bool operator()(const Person& p1, const Person &p2)
	{
		//按照年龄进行排序  降序
		return p1.m_Age > p2.m_Age;
	}
};

void test01()
{
	set<Person, comparePerson> s;

	Person p1("刘备", 23);
	Person p2("关羽", 27);
	Person p3("张飞", 25);
	Person p4("赵云", 21);

	s.insert(p1);
	s.insert(p2);
	s.insert(p3);
	s.insert(p4);

	for (set<Person, comparePerson>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age << endl;
	}
}
int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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七、map/multimap容器

1. pair的基本使用

pair指的是成对出现的数据，利用对组可以返回两个数据。pair的创建方式如下：

  1. pair<type, type> p ( value1, value2 );
  2. pair<type, type> p = make_pair( value1, value2 );
#include <string>

//对组创建
void test01()
{
	pair<string, int> p(string("Tom"), 20);
	cout << "姓名： " <<  p.first << " 年龄： " << p.second << endl;

	pair<string, int> p2 = make_pair("Jerry", 10);
	cout << "姓名： " << p2.first << " 年龄： " << p2.second << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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2. map/multimap基本概念

map/multimap属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现。容器中所有元素都是pair；pair中第一个元素为key（键值），起到索引作用，第二个元素为value（实值）；所有元素都会根据元素的键值自动排序。map不允许容器中有重复key值元素，multimap允许容器中有重复key值元素。

3. map构造和赋值

构造：

  1. map<T1, T2> mp;：map默认构造函数。
  2. map(const map &mp);：拷贝构造函数。

赋值：

  1. map& operator=(const map &mp); ：重载等号操作符。
#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
	for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	map<int,int>m; //默认构造
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));
	printMap(m);

	map<int, int>m2(m); //拷贝构造
	printMap(m2);

	map<int, int>m3;
	m3 = m2; //赋值
	printMap(m3);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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4. map大小和交换

  1. size();：返回容器中元素的数目。
  2. empty();：判断容器是否为空。
  3. swap(st);：交换两个集合容器。
#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
	for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	map<int, int>m;
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));

	if (m.empty())
	{
		cout << "m为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "m不为空" << endl;
		cout << "m的大小为： " << m.size() << endl;
	}
}


//交换
void test02()
{
	map<int, int>m;
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));

	map<int, int>m2;
	m2.insert(pair<int, int>(4, 100));
	m2.insert(pair<int, int>(5, 200));
	m2.insert(pair<int, int>(6, 300));

	cout << "交换前" << endl;
	printMap(m);
	printMap(m2);

	cout << "交换后" << endl;
	m.swap(m2);
	printMap(m);
	printMap(m2);
}

int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

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5. map插入和删除

map容器可以进行插入数据和删除数据，方法如下（注意，所有位置参数用的都是迭代器）：

  1. insert(elem);：在容器中插入元素。
  2. clear();：清除所有元素。
  3. erase(pos);：删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
  4. erase(beg, end);：删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
  5. erase(key);：删除容器中值为key的元素。
#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
	for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	//插入
	map<int, int> m;
	//第一种插入方式
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	//第二种插入方式
	m.insert(make_pair(2, 20));
	//第三种插入方式
	m.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));
	//第四种插入方式
	m[4] = 40; 
	printMap(m);

	//删除
	m.erase(m.begin());
	printMap(m);

	m.erase(3);
	printMap(m);

	//清空
	m.erase(m.begin(),m.end());
	m.clear();
	printMap(m);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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不建议使用第四种插入方式，尽管简单，但是如果我们map中没有该key值，会自动插入一个key为该值，value为0的对组。

6. map查找和统计

  1. find(key);：查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();。
  2. count(key);：统计key的元素个数。
#include <map>

//查找和统计
void test01()
{
	map<int, int>m; 
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));

	//查找
	map<int, int>::iterator pos = m.find(3);

	if (pos != m.end())
	{
		cout << "找到了元素 key = " << (*pos).first << " value = " << (*pos).second << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到元素" << endl;
	}

	//统计
	int num = m.count(3);
	cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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注意，对于multimap，如果存放多个key相同的pair，则会返回指向第一个查找到的pair的迭代器。

int main() 
{
	multimap<int, int> m_map;
	m_map.insert(pair<int, int>(1, 18));
	m_map.insert(pair<int, int>(1, 15));
	auto it = m_map.find(1);
	cout << it->second << endl;
	cin.get();
}

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7. map容器的取用

  1. 利用[key]符号可以对map容器中指定key对应的value进行访问。
  2. 利用[key]=new_value的方式可以对指定key对应的value进行修改。
  3. multimap不可以使用上述方式进行访问。
#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;

int main() 
{
	map<int, int> m;
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m[1] = 15;
	cout << m[1] << endl;
	//不允许
	//multimap<int, int> m_map;
	//m_map.insert(pair<int, int>(1, 10));
	//m_map[1];
	cin.get();
}

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8. map容器排序

map容器默认排序规则为按照key值进行从小到大排序，通过仿函数可以改变规则。下面展示内置数据类型的规则定义和使用方式，自定义数据类型也类似，不再举例。

#include <map>

class MyCompare {
public:
	bool operator()(int v1, int v2) {
		return v1 > v2;
	}
};

void test01() 
{
	//默认从小到大排序
	//利用仿函数实现从大到小排序
	map<int, int, MyCompare> m;

	m.insert(make_pair(1, 10));
	m.insert(make_pair(2, 20));
	m.insert(make_pair(3, 30));
	m.insert(make_pair(4, 40));
	m.insert(make_pair(5, 50));

	for (map<int, int, MyCompare>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
		cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
	}
}
int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

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