【C++】STL容器详解【下】

一、list容器

[1.1 list基本概念](#1.1 list基本概念)

[1.2 list构造函数](#1.2 list构造函数)

[1.3 list数据元素插入和删除操作](#1.3 list数据元素插入和删除操作)

[1.4 list大小操作](#1.4 list大小操作)

[1.5 list赋值操作](#1.5 list赋值操作)

[1.6 list数据的存取](#1.6 list数据的存取)

[1.7 list反转排序](#1.7 list反转排序)

[二、set[红黑树] / multiset[红黑树] / unordered_set[哈希表]容器](#二、set[红黑树] / multiset[红黑树] / unordered_set[哈希表]容器)

[2.1 set基本概念](#2.1 set基本概念)

[2.2 set构造函数](#2.2 set构造函数)

[2.3 set赋值操作](#2.3 set赋值操作)

[2.4 set大小操作](#2.4 set大小操作)

[2.5 set插入和删除操作](#2.5 set插入和删除操作)

[2.6 查找操作](#2.6 查找操作)

[2.7 set自定义排序](#2.7 set自定义排序)

三、对组pair

[四、map[红黑树] / multimap[红黑树] / unordered_map[哈希表]容器](#四、map[红黑树] / multimap[红黑树] / unordered_map[哈希表]容器)

[4.1 map基本概念](#4.1 map基本概念)

[4.1 map构造函数](#4.1 map构造函数)

[4.2 map赋值操作](#4.2 map赋值操作)

[4.3 map大小操作](#4.3 map大小操作)

[4.4 插入数据元素操作](#4.4 插入数据元素操作)

[4.5 map删除元素操作](#4.5 map删除元素操作)

[4.5 map查找元素操作](#4.5 map查找元素操作)

[4.6 map自定义排序](#4.6 map自定义排序)

五、priority_queue优先队列

[5.1 pirority_queue基本概念](#5.1 pirority_queue基本概念)

[5.2 pirority_queue构造函数](#5.2 pirority_queue构造函数)

[5.3 priority_queue赋值操作](#5.3 priority_queue赋值操作)

[5.4 priority_queue大小操作](#5.4 priority_queue大小操作)

[5.5 priority_queue插入元素操作](#5.5 priority_queue插入元素操作)

[5.6 priority_queue删除元素操作](#5.6 priority_queue删除元素操作)

[5.7 priority_queue查找元素操作](#5.7 priority_queue查找元素操作)

[5.8 priority_queue自定义排序](#5.8 priority_queue自定义排序)

一、list容器

1.1 list基本概念

链表是一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针连接次序实现的。链表由一系列节点（链表中每一个元素称为节点）组成，节点可以在运行时动态生成。每个节点包括两个部分：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个节点地址的指针域。相较于vector的连续线性空间，list就显得负责许多，它的好处就是每次插入或者删除一个元素，就配置或者释放一个元素空间。因此，list相对于空间运用由绝对的精确，一点都不浪费。而且，对于任何位置的元素插入或者移除，list永远都是常数时间。List和Vector是两个最常用的容器。List容器是一个双向链表。

1.2 list构造函数

cpp 复制代码

list<T> lstT; //list 用模板类实现，对象的默认构造形式
list(begin, end); //构造函数将[begin, end)区间的元素拷贝给本身
list(n, elem); //构造函数将m个elem拷贝给本身
list(const list &lst); //拷贝构造函数

1.3 list数据元素插入和删除操作

cpp 复制代码

push_back(elem); //在容器尾部追加一个元素
pop_back(); //删除容器中最后一个元素
push_front(elem); //在容器头部插入一个元素
pop_front(); //在容器头部删除第一个元素
insert(pos,elem); //在pos位置插入elem元素的拷贝，返回新数据的位置
insert(pos, n, elem); //在pos位置插入n个elem元素，无返回值
insert(pos, begin, end); //在pos位置插入[begin, end)区间的数据，无返回值
clear(); //移除容器中的所有数据
erase(begin, end); //删除[begin, end)区间的元素
erase(pos); //删除pos位置的元素
remove(elem); //删除容器中所有于elem匹配的元素

1.4 list大小操作

cpp 复制代码

size(); //返回容器中元素的个数
empty(); //判断容器是否为空
resize(num); //重新指定容器长度为num，若容器边长，则以默认值填充新位置，若变短，直接截断
resize(num, elem); //重新指定容器长度为num，若容器边长，则以elem填充新位置，若变短，直接截断

1.5 list赋值操作

cpp 复制代码

assign(begin, end); //将[begin,end)区间中的数据拷贝给本身
assign(n, elem); //将n个elem拷贝给本身
list& operator=(const list &lst); //重载等号操作符
swap(lst); //将lst与本身交换

1.6 list数据的存取

cpp 复制代码

front(); // 返回第一个元素
back(); //返回最后一个元素

1.7 list反转排序

cpp 复制代码

reverse(); //反转链表
sort(); //list排序

二、set[红黑树] / multiset[红黑树] / unordered_set[哈希表]容器

2.1 set基本概念

set特性是，所有元素都会根据元素的键值自动排序，set的元素既是键值又是实值。set不允许有两个相同的键值。

multiset特性及用法和set完全一致，唯一差别在于它允许键值重复。

unordered_set和set操作类似，不同在于unordered_不会自动按照键值排序。因此，没有lower_bound和upper_bound操作。

2.2 set构造函数

cpp 复制代码

set<T, less<T>> st; //set升序排序
set<T, greater<T>> st; //set降序排序
multiset<T> mst; //multiset默认构造函数
set(const set &st); //拷贝构造函数

2.3 set赋值操作

cpp 复制代码

set& operator=(const set &st); //重载等号操作符
swap(st); //交换两个集合容器

2.4 set大小操作

cpp 复制代码

size(); //返回容量中元素的数目
empty(); //判断容器是否为空

2.5 set插入和删除操作

cpp 复制代码

insert(elem); //在容器中插入元素
clear(); //清除所有的元素
erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器
erase(begin, end); //删除[begin, end)区间的所有元素，返回下一个元素的迭代器
erase(elem); //删除容器中值为elem的元素

2.6 查找操作

cpp 复制代码

find(key); //查找键key是否存在，若存在，返回键的元素的迭代器，若不存在，但会set.end()
count(key); //查找键key的的元素个数
lower_bound(keyElem); //返回第一个key>=keyElem元素的迭代器
upper_bound(keyElem); //返回第一个key>keyElem元素的迭代器
equal_range(keyElem); //返回容器中key与keyElem相等的上下限的两个迭代器

2.7 set自定义排序

cpp 复制代码

// 自定义比较器，按降序排列健
struct DescendingCompare{
    bool operator<(const int& lhs, const int& rhs)const {
        return lhs > rhs; //降序排列
    }
};

int main(){
    // 使用自定义比较器的map
    std::set<int, DescendingCompare> st;
    return 0;
}

三、对组pair

对组pair将一堆值组合成一个值，这一对值可以具有不同的数据类型，两个值可以分别用piar的两个公共属性first和second模板：template<class T1, class T2>stryct pair。

如何创建pair队组？

cpp 复制代码

//第一种方法创建一个对组
pair<string, int> pair1(string("name"), 20);
cout<<pair1.first<<endl;
cout<<pair1.second<<endl;
//第二种
pair<string, int> pair2 = make_pair("name", 10);
cout<<pair2.first<<endl;
cout<<pair2.second<<endl;
//pair=赋值
pair<string, int> pair3 = pair2;
cout<<pair3.first<<endl;
cout<<pair3.second<<endl;

四、map[红黑树] / multimap[红黑树] / unordered_map[哈希表]容器

4.1 map基本概念

map的特性是，所有的元素都会根据元素的键值自动排序，Map所有的元素都是pair，同事拥有实键和键值，pair的第一个元素被视为键值，第二元素被视为实值，map不允许两个元素有相同的键值。

我们可以通过map的迭代器改变map的键值吗？

答案是不行的，因为map的键值关系到map的排序规则，任意改变map键值将会严重破坏map的组织。如果想要修改元素的实值，那么是可以的。Map和list拥有相同的某些性质，当它的容器元素进行新增操作或者删除操作时，操作之前的所有迭代器，在操作之后依然有效，当然被删除的那个元素的迭代器必然是个例外。

Multimap和map操作类似，唯一的区别multimap键值可以重复。

unordered_map和map操作类似，不同在于unordered_map不会自动按照键值排序。因此，没有lower_bound和upper_bound操作。

4.1 map构造函数

cpp 复制代码

map<T1, T2, less<T1>> mapTT; //map升序排序
map<T1, T2, greater<T1>> mapTT; //map降序排序
map(const map &mp); //拷贝构造函数

4.2 map赋值操作

cpp 复制代码

map& operator=(const map &mp); //重载等号操作符
swap(mp); //交换两个集合容器

4.3 map大小操作

cpp 复制代码

size(); //返回容器元素的数目
empty(); //判断容器是否为空

4.4 插入数据元素操作

cpp 复制代码

map.insert(...); //往容器种插入元素，返回pair<iterator, bool>
map<int, string> mapStu;
//第一种 通过pair的方式插入对象
mapStu.insert(pair<int, string)(3, "校长");
//第二种 通过pair的方式插入对象
mapStu.insert(make_pair(-1,"小河"));
//第三种 通过value_type方式插入对象
mapStu.insert(map<int, string>::value_type(1,"夏鸥"));
//第四种 通过数组的方式
mapStu[3] = "阿迪斯"

4.5 map删除元素操作

cpp 复制代码

clear(); //清除所有的元素
erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器
erase(begin, end); //删除[begin, end)区间的所有元素，返回下一个元素的迭代器
erase(elem); //删除容器中key为elem的元素

4.5 map查找元素操作

cpp 复制代码

find(key); //查找键key是否存在，若存在，返回键的元素的迭代器，若不存在，但会map.end()
count(key); //查找键key的的元素个数
lower_bound(keyElem); //返回第一个key>=keyElem元素的迭代器
upper_bound(keyElem); //返回第一个key>keyElem元素的迭代器
equal_range(keyElem); //返回容器中key与keyElem相等的上下限的两个迭代器

4.6 map自定义排序

自定义比较器是一个可调用对象（如函数对象、lambda 表达式或函数指针），它需要重载 operator() 并接受两个键作为参数，返回一个布尔值。这个布尔值表示第一个键是否应该在第二个键之前。

cpp 复制代码

// 自定义比较器，按降序排列健
struct DescendingCompare{
    bool operator<(const int& lhs, const int& rhs)const {
        return lhs > rhs; //降序排列
    }
};

int main(){
    // 使用自定义比较器的map
    std::map<int, std::string, DescendingCompare> mp;
    return 0;
}

五、priority_queue优先队列

5.1 pirority_queue基本概念

优先队列与queue不同的就在于我们可以自定义其中数据的优先级，让优先级高的排在队列前面，优先出队。

priority_queue具有queue的所有特性，包括基本操作，只是在这基础上添加了内部的一个排序，本质是一个堆实现的。

5.2 pirority_queue构造函数

cpp 复制代码

priority_queue<T, vector<T>, greater<T>> que; //构造升序队列
priority_queue<T, vector<T>, less<T>> que; //构造降序队列
// greater和less是std实现的两个仿函数
//（就是使一个类的使用看上像一个函数，其实现就是类中实现一个operator()，这个类就有了类似函数的行为，就是一个仿函数类了）
priority_queue& (const priority_queue other); //拷贝构造函数

5.3 priority_queue赋值操作

cpp 复制代码

priority_queue& operator=(const priority_queue &que); //重载等号操作符
swap(priority_queue &que); //将que与自身交换

5.4 priority_queue大小操作

cpp 复制代码

size(); //返回队列内元素个数
empty(); //判断队列是否为空

5.5 priority_queue插入元素操作

cpp 复制代码

push(elem); //插入元素到队尾(并自动排序)
emplace(elem); //就地构造一个新元素并插入到优先队列中

5.6 priority_queue删除元素操作

cpp 复制代码

pop(); //弹出对头元素

5.7 priority_queue查找元素操作

cpp 复制代码

top(); //访问队头元素

5.8 priority_queue自定义排序

cpp 复制代码

// 自定义比较器，小顶堆
struct DescendingCompare{
    bool operator<(const int& lhs, const int& rhs)const {
        return lhs > rhs; //降序排列
    }
};

int main(){
    // 使用自定义比较器的priority_queue
    priority_queue<int, vector<int>, DescendingCompare> mp;
    return 0;
}