C++常用STL讲解

关于STL（标准模板库）

Standard Template Library,缩写：STL
STL是一个C++软件库，里面包含算法（algorithms)、容器(containers)、函数(functions)、迭代器(iterators)

C语言版本

#include<stdio.h>
int main(){int a,b;scanf("%d%d",&a,&b);printf("%d",a+b);return 0;
}

C++版本

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){int a,b;cin>>a>>b;cout<<a+b;return 0;
}

C++也可以兼容C语言

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){int a,b;scanf("%d%d",&a,&b);printf("%d",a+b);return 0;
}

C++中的引用

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;void swap2(int &a,int &b){int c=a;a=b;b=c;
}int main(){int a,b;cin>>a>>b;swap2(a,b);//交换两个数的值cout<<a<<""<<b;return 0;
}

引用是C++新增的内容，就同C语言的指针一样重要，但它的指针更加方和易用，有时候甚至是不可或缺的。同指针一样，引用能够减少数据的拷贝，提高数据的传递效率。

字符串（String）
String是STL中的一个重要的部分，主要用于字符串处理。可以使用输入输出流方式直接进行String读入输出，类似于C语言中的字符数组，由C++的算法库对String类也有着很好的支持，大多时候字符串处理的问题使用String要比字符数组更加方便。

博客推荐：https://www.cnblogs.com/nanyangzp/p/3607534.html

字符串(String)

创建String类型变量

String s;直接创建一个空的（大小为0）的String类型变量s
String s = *char;创建String时直接用字符串内容对其赋值，注意字符串要用双引号“”
String s(int n,char c);创建一个String，由n个c组成，注意c是字符型要用单括号‘ ’

读入String

cin>>s;读入s，遇到空格或回车停止，无论原先s是什么内容都会被新读入的数据替代
getline(cin,s)；读入s,空格也同样会读入，直到回车才会停止

输出String

cout<<s；将s全部输出到一行（不带回车）

赋值、比较、连接运算符：
赋值运算符：=将后面的字符串赋值给前面的字符串O(n)

比较运算符：== != < <= > >=比较的是两个字符串的字典序大小O(n)

连接运算符：+ +=将一个运算符加到另一个运算符后面O(n)

s[index]返回字符串s中下标为index的字符，String中下标也是从0开始O(1)
s.substr(p,n)返回从s的下标p开始的n个字符组成的字符串，如果n省略就取到底O(n)
s.length()返回字符串的长度O(1)
s.empty()判断s是否为空，空返回1,不空返回0,O(1)
s.erase(p0,len)删除s中从p0开始的len个字符，如果len省略就删到底O(n)
s.erase(s.begin()+i)删除下标为i个字符O(n)
s1.insert(p0,s2,pos,len)后两个参数截取s2,可以省略O(n)
s.insert(p0,n,c)在p0处插入n个字符c O(n)
s1.replace(p0,len0,s2,pos,len)删除p0开始的len0个字符，然后在p0处插入串s2中从pos开始的len个字符，后两个参数可以省略O(n)
s1.find（s2,pos）从前往后，查找成功时返回第一次出现的下标，失败返回string::npos的值（-1）O(n*m)
s1.rfind(s2，pos)从pos开始从后向前查找字符串s2中字符串在当前串后边第一次出现的下标O(n*m)

动态数组(vector)

vector容器是STL中最常用的容器之一，它和array容器非常类似，都可以看做是对C++普通数组的“升级版”。不同之处在于，array实现的是静态数组（容量固定的数组），而vector实现的是一个动态数组，即可以进行元素的插入和删除，在此过程中，vector会动态调整所占用的内存空间，整个过程无需人工干预。

博客推荐：http://blog.csdn.net/w_linux/article/details/71600574

vector<type> v创建动态数组v,后面可以加{}或()进行初始化
type v[index]获取v中第index个元素O(1)
v.push_back(type item)向v后面添加一个元素item O(1)
v.pop_back()删除v最后一个元素O(1)
v.size()获取v中元素个数,返回size_type类型O(1)
v.resize(int n)把v的长度设定为n个元素O(n)
v.empty()判断v是否为空,空返回1,不空返回0,O(1)
v.clear()清空v中的元素O(size)
v.insert(iterator it,type x)向迭代器it指向元素前增加一个元素x,O(n)
v.erase(iterator it)删除向量中迭代器指向元素,O(n)
v.front()返回首元素的引用O(1)
v.back()返回尾元素的引用O(1)
v.begin()返回首迭代器，指向第一个元素O(1)
v.end()返回尾迭代器，指向向量最后一个元素的下一个位置O(1)

vector创建代码样例：

//vector的创建
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){vector<int> v1;//创建一个存int类型的动态数组，int可以改成其他类型vector<double> v2{1,1,2,3,5,8};//创建一个存double类型的动态数组，长度为6,1 1 2 3 5 8分别存在v[0]-v[5]vector<long long> v3(20);//创建一个存long long类型的动态数组，长度为20,v[0]-v[19]默认为0vector<String> v4(20,"zzuacm");//创建一个存String类型的动态数组，长度为20，存的都是"zzuacm"vector<int> v5[3];//相当于存int的二维数组，一共3行，每行的列可变vector<vector<int>> v5{{1,2},{1},{1,2,3}};//存int的二维数组，行和列都可变，初始状态return 0;
}

int main(){vector int v;for(int i=1;i<=5;i++)v.push_back(i);//向动态数组中插入1~5cout<<v.size()endl;//输出数组的大小，有几个值for(int i=0;i<5;i++)cout<<v[i]<<" ";//输山v[0]~v[4]，也就是1~5cout<<endl;v.clear();//将v清空，此时size为0v.resize(10);//为v重新开辟大小为10的空间，初始为0for(int i=0;i<v.size();i++)cout<<v[i]<<" ";//遍历每一个元素while(!v.empty())//当v还不空的话，去掉v的最后一个元素，等同于v.clear()v.pop_back();return 0;
}

int main(){vector<int> v{0,1,2,3,4};v.erase(v.begin()+3);//删除v[3],v变为{0,1,2,4}v.insert(v.begin()+3,666);//在v[3]前加上666,v变成{0,1,2,666,4}v.front()=10;//将v[0]改成10，等同于v[0]=10;v.back()=20;//将v[4]改成20等同于v[v.size()-1]=20;for(int i=0;i<v.size();i++)cout<<v[i]<<" ";//使用下标访问的方法遍历vcout<<endl;for(auto i=v.begin();i!=v.end();i++)cout<<i<<" ";//使用迭代器，从v.begin()到v.end()-1cout<<endl;for(auto i:v)//使用C++新特性循环遍历v，如果需要改变i的值，还需要在前面加上&cout<<i<<" ";cout<<endl;return 0;
}

关于迭代器(iterator)

vector<int>::iterator it=v.begin();等价于auto it=v.begin();

在这里it类似于一个指针，指向v的第一个元素
it等价于&v[0]
*it等价于v[0]
it也可以进行加减操作，例如it+3指向第四个元素
it++后it指向的就是v的第二个元素（v[1]）了

队列（queue）
queue只能在容器的末尾添加新元素，只能从头部移除元素。

博客推荐：https://www.cnblogs.com/hdk1993/p/5809180.html

创建方法：
queue<type> q;建立一个存放数据类型为type的队列q

使用方法：

q.push(item)：在q的最后添加一个type类型元素item O(1)
q.pop()：使q最前面的元素出队O(1)
q.front()：获取q最前面的元素O(1)
q.size()：获取q中元素个数O(1)
q.empty()：判断q是否为空，空返回1,不空返回0 O(1)

优先队列(priority_queue)
priority_queue中出队顺序与插入顺序无关，与数据优先级有关，本质是一个堆

博客推荐：https://blog.csdn.net/qq_41822647/article/details/88899915

创建方法：
priority_queue<Type, Container, Functional>
// Type:数据类型
// Container:存放数据的容器，默认用的是 vector
//Functional：元素之间的比较方法，当type可以比较时后两个可以省略

使用方法:

pq.push(item)：在pq中添加一个元素 O(logn)
pq.top()：获取pq最大的元素 O(1)
pq.pop()：使pq中最大的元素出队 O(logn)
pq.size()：获取pq中元素个数 O(1)
pq.empty()：判断pq是否为空 O(1)

样例：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){priority_queue<int> pq;//priority_queue<int,vector<int>,greater<int>> pq;pq.push(1);pq.push(3);pq.push(2);while(!pq.empty()){cout<<pq.top()<<endl;pq.pop();}return 0;
}

Output:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
struct Node{int x,y;
};
bool operator<(Node a,Node b){return  a.x<b.x;
}
int main(){priority_queue<Node> pq;pq.push({1,3});pq.push({3,2});pq.push({2,1});while(!pq.empty()){cout<<pq.top().x<<' '<<pq.top().y<<endl;pq.pop();}return 0;
}

Output:

3 2

2 1

1 3

priority_queue中存的元素如果是结构体这样无法进行比较的类型，必须要重载运算符<，相当于先使得优先队列中的元素可以进行比较再建立pq，否则直接建优先队列是会报错的

集合（set）
集合（set）是一种包含对象的容器，可以快速地（logn）查询元素是否在已知几集合中。
set中所有元素是有序地，且只能出现一次，因为set中元素是有序的，所以存储的元素必须已经定义过[<]运算符（因此如果想在set中存放struct的话必须手动重载[<]运算符，和优先队列一样）
与set类似的还有：

multiset元素有序可以出现多次
unordered_set元素无序只能出现一次
unordered_multiset元素无序可以出现多次

博客推荐：https://www.cnblogs.com/zyxStar/p/4542835.html

集合（set）
建立方法：
*set<Type> s;
multiset<Type> s;
unorded_set<Type> s;
unorded_multiset<Type> s;
如果Type无法进行比较，还需要和优先队列一样定义<运算符

遍历方法：
for (auto i:s)cout<< i <<" ";
//和vector的类似

使用方法：

s.insert(item)：在s中插入一个元素 O(logn)
s.size()：获取s中元素个数 O(1)
s.empty()：判断s是否为空 O(1)
s.clear()：清空s O(n)
s.find(item)：在s中查找一个元素并返回其迭代器，找不到的话返回s.end() O(logn)
s.begin()：返回s中最小元素的迭代器，注意set中的迭代器和vector中的迭代器不同，无法直接加上某个数，因此要经常用到–和++ O(1)
s.end()：返回s中最大元素的迭代器的后一个迭代器 O(1)
s.count(item)：返回s中item的数量。在set中因为所有元素只能在s中出现一次，所以返回值只能是0 或1，在multiset中会返回存的个数 O(logn)
s.erase(position)：删除s中迭代器position对应位置的元素 O(logn)
s.erase(item)：删除s中对应元素 O(logn)
s.erase(pos1，pos2)：删除[pos1,pos2]这个区间的位置的元素 O(logn+pos2-pos1)
s.lower_bound(item)：返回s中第一个大于等于item的元素的迭代器，找不到就返回s.end() O(logn)
s.upper_bound(item)：返回 s中第一个大于item的元素的迭代器，找不到就返回s.end() O(logn)

映射（map）
map是照特定顺序存储由key和value的组合形成的元素的容器，map中元素按照key进行排序，每个key都是唯一的，并对应着一个value,value可以重复。
map的底层实现原理与set一样都是红黑树。
与map类似的还有unordered_map,区别在于key不是按照顺序排序

博客推荐：https://www.cnblogs.com/panweiwei/p/6657583.html

建立方法：

map<key,value> mp;

unordered_map<key,value> mp;

遍历方法：

for(auto i:mp)

cout<<i.first<<’ '<<i.second<<endl;

map的常用函数：

mp.size()：获取mp中元素个数 O(1)
mp.empty()：判断mp是否为空 O(1)
mp.clear()：清空mp O(1)
mp.begin()：返回mp中最小key的迭代器，和set一样，只可以用到–和++操作 O(1)
mp.end()：返回mp中最大key 的迭代器的后一个迭代器 O(1)
mp.find(key)：在mp中查找一个key 并返回其iterator,找不到的话返回s.end() O(logn)
mp.count(key)：在mp中找key的数量，因为map中key唯一，所以只会返回0或1 O(logn)
mp.erase(key)：在 mp 中删除key 所在的项，key和value都会被删除 O(logn)
mp.lower_bound(item)：返回mp中第一个key大于等于item的迭代器，找不到就返回mp.end()0(logn)
mp.upper_bound(item)：返回 mp中第一个key大于item的迭代器，找不到就返回mp.end() O(logn)
mp[key]：返回 mp中 key 对应的 value。如果key 不存在，则返回 value 类型的默认构造器(defaultconstructor)所构造的值，并该键值对插入到mp中 O(logn)
mp[key] = xxx：如果mp中找不到对应的key则将键值对(key：xxx)插入到mp中，如果存在key则将这个key对应的值改变为xxx O(logn)

unordered的作用：
set和map都可以在前面加上unorder_使得内部的元素改成不按顺序存储的，其余的功能都不改变，虽然无法顺序存储，但底层原理是hash，可以使得所有的查询、修改、删除操作都变成O(1)复杂度

二进制有序集（bitset）
bitset是一种类似数组的结构，它的每一个元素只能是0或1，每个元素仅用1bit空间。

博客推荐：https://blog.csdn.net/qq_52023825/article/details/122409539

建立方法：

bitset<n> b；//建立一个可以存n位二进制的有序集
bitset<n> b(unsigned long u)；//坐标从后往前计数，高位在前
bitset<n> b(String s)；//将由‘0’和‘1’组成的字符串赋值给支持所有位操作：| |= & &= << <<= >> >>=
cout<< b;//bitset可以直接用cout输出b[index];//可以用下标操作符来读或写某个索引位置的二进制位
//比如bitset<10>b(5);等价于bitset<10>b(“1010”);
//其中cout<<b输出0000001010
//for(int i=0;i<10;i++)cout<<b[i];输出0101000000

使用方法：

b.count();//count函数用来求bitset中1的位数
b.size();//size函数用求求bitset的大小
b.any();//any函数检否bitset中是否有1
b.none();//none函数检查bitset中是否没有1
b.all();//all函数检查bitset中是全部为1
foo.flip();//flip函数不指定参数时，将bitset每一位全部取反
foo.set();//set函数不指定参数时，将bitset的每一位全部置为1
foo.reset();//reset函数不传参数时将bitset的每一位全部置为0
String s = foo.to_string();//将bitset转换成String类型
unsigned long a=foo.to_ulong();//将bitset转换成unsigned long类型
unsigned long long b=foo.to_ullong();//将bitset转换成unsigned long long类型

常用函数：

max(val1,val2)：返回更大的数
min(val1,val2)：返回更小的数
swap(type,type)：交换两者的值，可以是两个值也可以是两个STL的容器

排序函数(sort)

sort(first, last, compare)

first：排序起始位置（指针或 iterator）
1ast：排序终止位置（指针或iterator）
compare：比较方式，可以省略，省略时默认按升序排序，如果排序的元素没有定义比较运算（如结构体），必须有compare

sort排序的范围是[first，last]，时间为 O(nlogn)

sort基本样例：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
bool cmp(int a,int b){return a>b;
}
int main(){int arr[]={3,2,5,1,4};sort(arr,arr+5);sort(arr,arr+5,greater<int>());sort(arr,arr+5,cmp);sort(arr,arr+5,[](int a,int b){returm a>b;});return 0;
}

去重函数（unique）
unique(first, last):

[first,last]范围内的值必须是一开始就提前排好序的
移除[first,last]内连续重复项
去重之后的返回最后一个元素的下一个地址（迭代器）

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){int arr[]{3,2,2,1,2},n;sort(arr,arr+5)；//需要先排序n=unique(arr,arr+5)-arr;//n是去重后的元素个数return 0;
}

二分函数(lower_bound/upper_bound)

lower_bound(first,last,value)

first：查找起始位置（指针或 iterator）
last：查找终止位置（指针或iterator）
value：查找的值
lower_bound 查找的范围是[first,last],返回的是序列中第一个大于等于value的元素的位置,时间为 O(logn)
[first,last]范围内的序列必须是提前排好序的，不然会错
如果序列内所有元素都比value小，则返回last

upper_bound(first, last, value)

upper_bound与 lower_bound相似,唯一不同的地方在于upper_bound查找的是序列中第一个大于value的元素

二分函数样例：

int main(){int arr[]={3,2,5,1,4};sort(arr,arr+5);//需要先排序cout<< *lower_bound(arr,arr+5,3);//输出数组中第一个大于等于3的值return 0;
}

next_permutation
next_permutation(first,last)
用于求序列[first,last]元素全排列中一个排序的下一个排序

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){int a[3] {0,1,2};do{for(int i=0;i<3;i++)cout<<a[i]<<' ';cout<<endl;}while(next_permutation(a,a+3));return 0;
}

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