C++ 是初学者可能遇到的最强大、最令人生畏的编程语言之一。原因很简单。它需要大量代码来实现所需的输出。标准模板库或 STL 可以帮助您解决这个难题。
考虑到为排序和搜索等功能编写代码所消耗的时间和精力，STL 可以帮助您只用一行代码执行所有这些操作。这个库对于解决问题和准备技术面试非常有用。
什么是标准模板库？
标准模板库或 STL 是一个 C++ 库，由预构建的函数和容器组成。它包括一些用于常见数据结构（如向量、堆栈、队列）的突出模板类，以及一些方便的算法函数（如二进制搜索），以使编程更容易。
C++ 中的标准模板库由四个组件组成：
- 算法
- 容器
- 功能
- 迭代器
让我们更深入地了解一下算法和容器，因为它们是 STL 中最常用的组件。
STL 中的算法
<algorithm>头文件是 STL的一部分，它由几个算法函数组成，可以使用这些算法函数来代替手动编码它们。包括的一些算法是二进制搜索、排序和反向，它们非常有用。
首先，您需要在 C++ 文件中导入<algorithm>标头。语法如下：
- 1.
对于即将出现的方法，以具有 {6, 2, 9, 1, 4} 值的数组变量为例。
int arr[] = {6, 2, 9, 1, 4};- 1.
sort()
sort()函数可帮助您按升序对指定数据结构内的所有元素进行排序。这个函数有两个参数：开始迭代器和结束迭代器。
语法：
sort(start_iterator, end_iterator);- 1.
这是一个简单的例子：
sort(arr, arr+5);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
cout << arr[i] << " ";
}- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
输出：
1 2 4 6 9- 1.
reverse()
reverse()函数反转指定数据结构中元素的 顺序。它接受两个参数：开始迭代器和结束迭代器。
语法：
reverse(start_iterator, end_iterator);- 1.
这是上述方法的一个简短示例：
reverse(arr, arr+5);
for(int i = 0; i < 5; i++) {
cout << arr[i] << " ";
}- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
输出：
4 1 9 2 6- 1.
*min_element() 和 *max_element()
函数 *max_element() 和*min_element() 分别返回指定数据结构内的最大值和最小值。这两个函数都接受两个参数：开始迭代器和结束迭代器。
语法：
*max_element(start_iterator, end_iterator);
*min_element(start_iterator, end_iterator);- 1.
- 2.
让我们找出这些函数在示例数组上调用它们时返回的值：
cout << *max_element(arr, arr+5) << endl;
cout << *min_element(arr, arr+5) << endl;- 1.
- 2.
输出：
9
1- 1.
- 2.
binary_search()
binary_search ()方法用于查找指定值是否存在于数据结构中。它接受三个参数：开始迭代器、结束迭代器和要查找的值。
二进制搜索仅适用于已排序的数据结构。因此，您需要先调用sort()方法，然后再调用binary_search()方法。
语法：
binary_search(start_iterator, end_iterator, value_to_find)- 1.
这是此方法的演示：
sort(arr, arr+5);
binary_search(arr, arr+5, 2) ? cout << "Element found" : cout << "Element not found";
binary_search(arr, arr+5, 7) ? cout << "Element found" : cout << "Element not found";- 1.
- 2.
- 3.
输出：
Element found
Element not found- 1.
- 2.
count()
count()方法返回数据结构中指定值的出现次数。它接受三个参数：开始迭代器、结束迭代器和要计数的值。
语法：
count(start_iterator, end_iterator, value_to_count);- 1.
这是此方法的示例：
cout << count(arr, arr+5, 2) << endl;- 1.
输出：
1- 1.
STL 中的容器
容器是存储对象和数据的数据结构。向量、列表、堆栈、队列、集合和映射是根据指定的原始数据类型在其中存储数据的一些示例。您可以通过在 C++ 文件中导入它们各自的标头来使用这些容器。
在初始化容器变量时，您需要在 <>括号内提及原始数据，例如 int、 char、 string 。
让我们更详细地探索其中一些容器：
向量 Vector
向量是可调整大小且使用灵活的动态数组。当您从向量中插入或删除元素时，它会自动调整向量的大小。这类似于 Java 中的ArrayList 数据结构。
句法：
#include <vector>
vector<data_type> vaiable_name;
以下是一些重要的向量方法：
- push_back(value)：此方法将数据附加到向量。
- pop_back()：此方法从向量中删除最后一个元素。
- insert(index, value)：此方法在指定位置的元素之前插入新元素。
- size()：此方法返回向量的大小。
- empty()：此方法检查向量是否为空。
- front()：此方法返回向量的第一个值。
- back() : back 方法返回向量的最后一个值。
- at(index)：该方法返回指定位置的值。
- erase(index)：擦除方法从给定索引中删除元素。
- clear()：此方法清除向量中的所有项目。
vector < int > v = { 23, 12, 56, 10 };
v.push_back(5);
v.push_back(25);
v.pop_back();
auto i = v.insert(v.begin() + 1, 7);
cout << "The size of the given vector " << v.size() << endl;
if (v.empty()) {
cout << "Vector is empty" << endl;
} else {
cout << "Vector is not empty" << endl;
}
cout << "Element at the first position is " << v.front() << endl;
cout << "Element at the last position is " << v.back() << endl;
cout << "Element at the given position is " << v.at(4) << endl;
v.erase(v.begin() + 1);
for (int i = 0; i < v.size(); i++) {
cout << v[i] << " ";
}- 1.
- 2.
- 3.
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- 12.
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- 14.
- 15.
- 16.
- 17.
- 18.
输出：
The size of the given vector 6
Vector is not empty
Element at the first position is 23
Element at the last position is 5
Element at the given position is 10
23 12 56 10 5- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
- 5.
- 6.
队列 Queue
在队列数据结构中，元素从后面插入，从前面删除。因此，它遵循 FIFO（“先进先出”）方法。
句法：
queue<data_type> variable_name;- 1.
- 2.
以下是一些重要的队列方法：
- push(value )：此方法将元素添加到队列中。
- pop()：此方法删除队列的第一个元素。
- size()：此方法返回队列的大小。
- front()：此方法返回队列的第一个元素。
- back()：此方法返回队列的最后一个元素。
queue < int > q;
q.push(30);
q.push(40);
q.push(50);
q.push(60);
q.push(70);
cout << "The first element is " << q.front() << endl;
cout << "The last element is " << q.back() << endl;
cout << "The size of queue is " << q.size() << endl;
q.pop();
cout << "Printing all the elements of the Queue" << endl;
while (!q.empty()) {
cout << q.front() << " ";
q.pop();
}- 1.
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- 3.
- 4.
- 5.
- 6.
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- 15.
输出：
The first element is 30
The last element is 70
The size of the queue is 5
Printing all the elements of the Queue
40 50 60 70- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
- 5.
堆 Stack
堆栈容器在 LIFO 方法上运行。LIFO 代表“后进先出”。数据从同一端推送和弹出。
语法：
stack<data_type> variable_name;- 1.
- 2.
以下是一些重要的堆栈方法：
- push(value )：此方法将元素压入堆栈。
- pop()：此方法删除堆栈的顶部元素。
- top()：此方法返回栈中最后一个元素的值。
- size()：此方法返回堆栈的大小。
- empty()：此方法检查堆栈是否为空。
stack < int > s;
s.push(30);
s.push(40);
s.push(50);
s.push(60);
cout << "The top of the stack contains " << s.top() << endl;
s.pop();
cout << "The top of the stack after performing pop operation: " << s.top() << endl;
cout << "Printing all elements of the stack" << endl;
while (!s.empty()) {
cout << s.top() << " ";
s.pop();
}- 1.
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- 12.
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输出：
The top of the stack contains 60
The top of the stack after performing pop operation: 50
Printing all elements of the stack
50 40 30- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
集合 Set
集合容器用于保存唯一值，元素的值一旦插入集合就不能更改。集合中的所有元素都以排序方式存储。set 容器类似于Python 中的 set 数据结构
句法：
#include <set>
set<data_type> variable_name;
以下是一些重要的设置方法：
- insert(value)：此方法在集合中插入元素。
- begin()：此方法将迭代器返回到集合的第一个元素。
- end()：此方法将迭代器返回到集合的最后一个元素。
- size()：此方法返回集合的大小。
- empty()：此方法检查集合是否为空。
- find(value)：此方法将迭代器返回到参数中传递的元素。如果未找到该元素，则此函数将迭代器返回到集合的末尾。
- erase(value)：此方法从集合中删除指定的元素。
set < int > s;
s.insert(20);
s.insert(30);
s.insert(40);
s.insert(50);
s.insert(60);
s.insert(60);
s.insert(60);
auto i = s.begin();
cout << "Element at the first position " << * i << endl;
cout << "The size of the set " << s.size() << endl;
s.find(20) != s.end() ? cout << "Element found" << endl : cout << "Element not found" << endl;
s.erase(30);
cout << "Printing all the elements" << endl;
for (auto i = s.begin(); i != s.end(); i++) {
cout << * i << " ";
}- 1.
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输出：
Element at the first position 20
The size of the set 5
Element found
Printing all the elements
20 40 50 60- 1.
- 2.
- 3.
- 4.
- 5.
C++ 不一定很难
就像所有其他技能一样，练习对于充分利用 STL 至关重要。这些容器和算法可以帮助您节省大量时间并且易于使用。从练习上面显示的示例开始，您最终也会开始在自己的项目中使用它。
但是，如果这是您第一次学习 C++，请先学习基础知识，然后再继续了解 STL。