10min快速回顾C++语法（八）STL专题

timerring 2023-06-07 原文

C++语法基础（八）STL

⭐写在前面的话：本系列文章旨在短时间内回顾C/C++语法中的重点与易错点，巩固算法竞赛与写题过程中常用的语法知识，精准地解决学过但有遗忘的情况，为算法刷题打下坚实的基础。

本文目录

- C++语法基础（八）STL

11.1 #include <vector>

vector是变长数组，支持随机访问，不支持在任意位置 O(1)插入。为了保证效率，元素的增删一般应该在末尾进行。队尾插入O（1），如果插入队头，则是O（n）的。

11.1.1 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

11.1.2 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。

11.1.3 clear

clear函数把vector清空。

除了队列，优先队列和栈之外，其他都有clear函数

a.clear//把当前数组清空

11.1.4 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;

//如果想取值的话，使用
*it //当作指针来看即可

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。

11.1.5 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”。
简而言之，end就是最后一个元素的下一个。

*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;//相当于取值
//此外vector还有范围遍历，类似于string
for(int x : a)cout << x << endl;

11.1.6 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]。

11.1.7 push_back()和pop_back()

a.push_back(x)把元素x插入到vector a的尾部。
b.pop_back()删除vector a的最后一个元素。

11.2 #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。

优先队列：会优先弹出所有数的最大值。

11.2.1 声明

queue<int> q;
struct rec{…}; queue<rec> q;                        //结构体rec中必须定义小于号（重载小于号）
priority_queue<int> q;                              // 大根堆
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q;   // 小根堆
priority_queue<pair<int, int>>q;	//二元组

struct Rec
{
    int a,b;
    bool operator < (const Rec& t)const
    {
        return a < t.a;
    }
};
priority_queue<Rec> d;
d.push({1, 2});

11.2.2 循环队列queue

队尾插入，队头弹出

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

queue<int> q;
q.push(1);
q.pop();
q.front;
cout << q.back() <<endl;

11.2.3 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）

priority_queue<int> a;
a.push(1);
a.pop();//删除最大值
a.top();//查询最大值

//由于没有clear函数，因此如果想要清除的话，重新初始化一个队列即可
q = queue<int>();

11.3 #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
pop // 弹出栈顶元素

#include<stack>
using namespace std;
int main()
{
	stack<int> stk;
	stk.push(1);
	stk.top();
	stk.pop();
	
	return 0;
}

11.4 #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。

运行效率不如前面几者。

[] // 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<deque>
using namespace std;

int main()
{
    deque<int> a;
    a.begin();a.end();
    a.front();a.back();
    
    a.push_back(1),a.push_front(2);
    a[0];
    a.pop_back(),a.pop_front();
    a.clear;
    
    return 0;
}

11.5 #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。

11.5.1 声明

set<int> s;
struct rec{…}; set<rec> s;  // 结构体rec中必须定义小于号
multiset<double> s;

#include<set>
using namespace std;
int main()
{
	set<int> a;
	multiset<int> b;
	
	struct Rec
	{
		int x,y;
		bool operater < (const Rec& t)const
		{
			return x < t.x;
		}
	};
	set<Rec> c;
}

11.5.2 size/empty/clear

与vector类似

11.5.3 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。(找该节点的前驱或者后继)

设it是一个迭代器，例如set::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。

11.5.4 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。

11.5.5 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。

11.5.6 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)。

因此可以通过这个性质判断x在a中是否存在。

if(a.find(X) == a.end())

11.5.7 lower_bound/upper_bound

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)。两个二分查找。

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。

11.5.8 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。

11.5.9 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。

对于set来讲，不存在重复的元素，因此如果结果为1，代表存在，为0代表不存在。

11.6#include <map>

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。

可以像用数组一样用其他的变量。

11.6.1 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;

#include<map>
using namespace std;
int main()
{
	map<string,vector<int>> a;
    a["yxc"] = vector<int>({1, 2});
    cout << a["yxc"].size() <<endl;
    return 0;
}

11.6.2 size/empty/clear/begin/end

均与set类似。

11.6.3 insert/erase

与set类似，但其参数均是pair<key_type, value_type>。

11.6.4 find

h.find(x)在变量名为h的map中查找key为x的二元组。

cout << ( a.find("timerring") == a.end()) <<endl;