C++提高编程--STL初识、string容器详解

m0_716765232026-03-25 11:14

C++提高编程(二)

1 STL初识
1.1 STL的诞生
  • C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是代码复用性的提升
  • 为了建立数据结构和算法的一套标准，诞生了STL

知识点回顾：

  • 封装：把一些属性和行为类似的类型抽象出来作为一个整体，来实现这些事和物，提高了复用性，物以类聚，将数据和操作数据的函数结合成类，通过访问控制符限制外部对内部数据的直接访问，实现信息隐藏和模块化，叫做封装
  • 继承：子类继承父类，把父类中的所有属性和方法都拿过来一份，不用在重新声明一遍，提高了代码的复用性，子类可拥有父类的非私有成员，并能新增或重写成员
  • 多态：一个函数名称有多个接口，同样一个名称，由于对象不同，父类指针指向子类对象，同一个接口被不同类型的对象调用并产生不同的形态，提高了复用性
  • 模板：将类型参数化后，可以把它更通用化
1.2 STL的基本概念
  • STL(Standard Template LIbrary，标准模板库)
  • STL从广义上分为：容器(container)、算法(algorithm) 、迭代器 (iterator)
  • 容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接
  • STL几乎所有代码都采用了模板或者模板函数
1.3 STL六大组件

STL大体分为六大组件，分别是容器、算法、迭代器、仿函数、适配器(配接器)、空间配置器

  1. 容器：各种数据结构，如voctor、list、deque、set、map等，用来存放数据
  2. 算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等
  3. 迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂
  4. 返函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略
  5. 适配器：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西
  6. 空间配置器：负责空间的配置与管理
1.4 STL中的容器、算法、迭代器

STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来

常用的数据结构：数组、链表、树、栈、队列、集合、映射表等

这些容器分为序列式容器 和关联式容器两种：

  • 序列式容器：强调值的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置
  • 关联式容器：二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系

算法：问题的解法

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms)

算法分为质变算法 和非质变算法两种：

  • 质变算法：指运算过程中会更改区间内的元素的内容，例如拷贝，替换，删除等等
  • 非质变算法：指运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等

迭代器：容器和算法之间的粘合剂

  • 提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方式

  • 每个容器都有自己专属的迭代器

  • 迭代器使用非常类似指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针

1.5 容器算法迭代器初识

STL中最常用的容器是Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据，并遍历这个容器。

1.5.1 Vector存放内置数据类型

容器：vector

算法：for_each

迭代器：vector::interator

c++ 复制代码 
#include <iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>//标准算法头文件
using namespace std;

//vector容器存放内置数据类型

void myPrint(int val) {
    cout << val << endl;
}
void test01() {
    //创建了一个vector容器，数组
    vector<int>v;
    
    //向容器中插入数据
    v.push_back(10);
    v.push_back(88);
    v.push_back(66);

    //通过迭代器访问容器中的数据
    //vector<int>::iterator itBegin = v.begin();//起始迭代器，指向容器中第一个元素
    //vector<int>::iterator itEnd= v.end();//结束迭代器，指向容器中最后一个元素的下一个位置

    ////第一种遍历方式
    //while (itBegin!=itEnd) {
    //    cout << *itBegin << endl;
    //    itBegin++;
    //}
    
    //第二种遍历方式
    //for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
    //    cout << *it << endl;
    //}

    //第三种遍历方式 利用STL提供的遍历算法
    for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
    //回调技术，本质还是for循环

}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：

1.5.2 Vector存放自定义数据类型
C++ 复制代码 
#include <iostream>
#include<string>
#include<vector>
using namespace std;

//vector容器中存放自定义数据类型
class Person {
public:
    Person(string name,int age){
        this->m_Name = name;
        this->m_Age = age;
    }
    string m_Name;
    int m_Age;
};
void test01() {
    vector<Person>v;
    Person p1("aaa", 88);
    Person p2("aqa", 38);
    Person p3("afa", 58);
    Person p4("aga", 28);

    //向容器中添加数据
    v.push_back(p1);
    v.push_back(p2);
    v.push_back(p3);
    v.push_back(p4);

    //遍历容器中的数据
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        //cout << "姓名：" << (*it).m_Name << "年龄：" << (*it).m_Age << endl;
        cout << "姓名：" << it->m_Name << "年龄：" << it->m_Age << endl;

    }
}

//存放自定义数据类型的指针
void test02() {
    vector<Person*>v;
    Person p1("aaa", 88);
    Person p2("aqa", 38);
    Person p3("afa", 58);
    Person p4("aga", 28);

    //向容器中添加数据
    v.push_back(&p1);
    v.push_back(&p2);
    v.push_back(&p3);
    v.push_back(&p4);

    //遍历容器
    for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        cout << "aa姓名：" << (*it)->m_Name << "年龄：" << (*it)->m_Age << endl;
        //cout << "aa姓名：" << (*(*it)).m_Name << "年龄：" << (*(*it)).m_Age << endl;
  
    }

}
int main() {
    
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：

1.5.3 Vector容器嵌套容器
C++ 复制代码 
#include <iostream>
#include<vector>
using namespace std;

//容器嵌套容器
void test01() {
    vector<vector<int>>v;

    //创建小容器
    vector<int>v1;
    vector<int>v2;
    vector<int>v3;
    vector<int>v4;

    //向小容器中添加数据
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        v1.push_back(i + 1);
        v2.push_back(i + 2);
        v3.push_back(i + 3);
        v4.push_back(i + 4);
    }
    //将小容器插入到大容器中
    v.push_back(v1);
    v.push_back(v2);
    v.push_back(v3);
    v.push_back(v4);

    //通过大容器把所有数据遍历一遍
    for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
        //(*it)--小容器vector<int>
        for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++) {
            cout << *vit << " ";
        }
        cout << endl;
    }
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：

2 STL常用容器
2.1 string容器
2.1.1 string基本概念

本质：string是C++风格的字符串，而string本质是一个类

string和char*的区别

  • char*是一个指针
  • string是一个类，类内部封装了char*，管理这个字符串，是一个char *型的容器

特点：

  • string类内部封装了很多成员方法，例如：查找find，拷贝copy，删除delete，替换replace，插入insert
  • string管理char*所分配的内存，不用担心复制越界和取消越界等，由类内部进行负责
2.1.2 string 构造函数

构造函数原型：

  • string(); //创建一个字符串，例如：string str;
  • string(const char* s); //使字符串s初始化
  • string(const string&str); //使用一个string对象初始化另一个string对象
  • string(int n,char c); //使用n个字符c初始化
c++ 复制代码 
#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

//string容器的构造函数

  /*- string();						//创建一个字符串，例如：string str;
- string(const char* s);	        //使字符串s初始化
- string(const string&str);         //使用一个string对象初始化另一个string对象
- string(int n,char c);             //使用n个字符c初始化

*/
void test01() {
    string s1;//默认构造
    const char* str = "hell word";//类似与const int*a=1
    string s2(str);
    cout << "s2=" << s2 << endl;

    string s3(s2);//拷贝构造
    cout << "s3=" << s3 << endl;

    string s4(8, 'a');
    cout << "s4=" << s4<< endl;
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：

2.1.3 string赋值操作

功能描述：给string字符串进行赋值

赋值的函数类型：

  • string& operator=(const char* s); //给char*类型字符串赋值给当前字符串

  • string& operator=(const char& s); //把字符串s赋值给当前字符串

  • string& operator=(char c); //字符赋值给当前字符串

  • string& assign(const char* s); //把字符串s赋值给当前字符串

  • string& assign(const char* s,int n); //给字符串s的前n个字符赋值给当前字符串

  • string& assign(const char &s); //字符串s赋值给当前字符串

  • string& assign(int n,char c); //用n个字符c赋给当前字符串

c++ 复制代码 
#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

//string赋值操作

/*- string& operator=(const char* s);		  //给char*类型字符串赋值给当前字符串

- string& operator=(const char& s);		 //把字符串s赋值给当前字符串

- string& operator=(char c);		               //字符赋值给当前字符串

- string& assign(const char* s);		      //把字符串s赋值给当前字符串

- string& assign(const char* s,int n);	    //给字符串s的前n个字符赋值给当前字符串

- string& assign(const char &s);		     //字符串s赋值给当前字符串

- string& assign(int n,char c);		          //用n个字符c赋给当前字符串*/

void test01() {
    string str1;
    str1 = "hello world";//str1.operator=(const char*s)
    //=就是重载过的operator=，c++会帮我们简化写法，而"a"这种带引号的字符串在c++默认就是const char*a
    cout << "str1=" << str1<< endl;

    string str2;
    str2 = str1;//str2.operator=(str1)
    cout << "str2=" << str2 << endl;

    string str3;
    str3 = 'a';//str3.operator=(char c)
    cout << "str3=" << str3 << endl;

    string str4;
    str4.assign("hello C++");
    cout << "str4=" << str4 << endl;

    string str5;
    str5.assign("hello C++", 5);
    cout << "str5=" << str5 << endl;

    string str6;
    str6.assign(str5);
    cout << "str6=" <<str6 << endl;

    string str7;
    str7.assign(10, 'b');
    cout << "str7=" << str7 << endl;
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}
2.1.4 string 字符串拼接

功能描述：实现在字符串末尾拼接字符串

函数原型：

  • string& operator+=(const char*str); //重载+=操作符

  • string& operator+=(const char c); //重载+=操作符

  • string& operator+=(const string& str); //重载+=操作符

  • string& append(const char*s); //把字符串s连接到当前字符串结尾

  • string& append(const char*,int n); //把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾

  • string& append(const string &s); //重载+=操作符

  • string& append(const string &s,int pos,int n); //字符串s中pos开始的n个字符连接到字符串结尾

C++ 复制代码 
#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

//string字符串拼接
/*- string& operator+=(const char*str);          //重载+=操作符

- string& operator+=(const char c);                 //重载+=操作符

- string& operator+=(const string& str);            //重载+=操作符

- string& append(const char*s);                     //把字符串s连接到当前字符串结尾
- string& append(const char*,int n);                //把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾
- string& append(const string &s);                  //重载+=操作符
- string& append(const string &s,int pos,int n);    //字符串s中pos开始的n个字符连接到字符串结*/

void test01() {
    string str1 = "我";
    str1 += "爱玩游戏";
    cout << "str1=" << str1 << endl;

    str1 += '：';
    cout << "str1=" << str1 << endl;

    string str2 = "LOL DNF";
    str1 += str2;
    cout << "str1=" << str1 << endl;

    string str3 = "I";
    str3.append("love");
    cout << "str3=" << str3 << endl;

    str3.append("game abcde", 4);
    cout << "str3=" << str3 << endl;

    //str3.append(str2);

    //str3.append(str2, 0, 3);//只截取到LOL
    str3.append(str2, 4, 3);//只截取到DNF，参数2：从哪个位置开始截取，参数3：截取的个数
    cout << "str3=" << str3 << endl;
    

}
int main() {
   
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：

2.1.5 string查找和替换

功能描述：

  • 查找：查找指定字符串是否存在
  • 替换：在指定的位置替换字符串

函数原型：

C++ 复制代码 
#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

//字符串查找和替换
//查找
void test01() {
    string str1 = "abcdefgde";
   int pos= str1.find("de");//返回一个下标
   if (pos == -1) {
       cout << "未找到字符串" << endl;
   }
   else {
       cout << "找到字符串，pos=" << pos << endl;
   }
   
   //rfind和find的区别
   //rfind从右往左查找，find从左往右查找
   pos = str1.rfind("de");
   cout << "找到字符串，pos=" << pos << endl;
}

//2、替换
void test02() {
    string str1 = "abcdef";
    //从1号位置起，3个字符替换为"1111"
    str1.replace(1,3,"1111");
    cout << "str1=" << str1 << endl;
}
int main() {
    //test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：

2.1.6 string字符串比较

功能描述：字符串之间的比较

比较方式：按照字符的ASCII码进行对比

  • =返回0
  • 大于返回1
  • 小于返回-1

函数原型：

  • int compare(const string&s)const; //与字符串s比较
  • int compare(const char*s)const; //与字符串s比较
C++ 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

//字符串比较
void test01() {
    string str1 = "hello";
    string str2 = "xello";
    if (str1.compare(str2) == 0) {
        cout << "str1等于str2" << endl;
    }else if(str1.compare(str2) > 0) {
        cout << "str1大于str2" << endl;
    }
    else {
        cout << "str1小于str2" << endl;
    }
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：

2.1.7 string字符存取

string中单个字符存取方式有两种

  • char& operator[] (int n); //通过[]方式取字符
  • char& at(int n) //通过at方法取字符
C++ 复制代码 
#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

//string字符存取
void test01(){
    string str = "hello";
    //cout << "str=" <<str << endl;

    //1、通过[]访问单个字符
    for (int i = 0; i < str.size(); i++)
    {
        cout << str[i]<<" ";
    }
    cout << endl;
    //2、通过at方式访问单个字符
    for (int i = 0; i < str.size(); i++)
    {
        cout << str.at(i) << " ";
    }
    cout << endl;

    //修改单个字符
    str[0] = 'x';
    cout << "str=" << str << endl;
    str.at(1) = 'x';
    cout << "str=" << str << endl;
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：

2.1.8 string插入和删除

功能描述：对string字符串进行插入和删除字符操作

函数原型：

c++ 复制代码 
#include <iostream>
#include<string>
using namespace std;

//字符串 插入和删除
void test01() {
    string str = "hello";
    //插入
    str.insert(1, "111");
    cout << "str=" << str << endl;

    //删除
    str.erase(1, 3);//从第一个位置删3个字符
    cout << "str=" << str << endl;
}
int main() {
    test01();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：

2.1.9 string子串

功能描述：从字符串中获取想要的子串

函数原型：

string substr(int pos=0,int n=npos)const; //返回由pos开始的n个字符组成的字符串

C++ 复制代码 
#include <iostream>
using namespace std;

//string求子串
void test01() {
    string str = "abcdef";
    string subStr = str.substr(1, 3);
    cout << "subStr=" << subStr << endl;
}

//实用操作
void test02() {
    string email = "zhangsan@yzx.com";
    //从邮件地址中获取用户信息
   int pos= email.find("@");
   cout << pos << endl;
   string userName = email.substr(0, pos);
   cout << userName << endl;
}
int main() {
    test01();
    test02();
    system("pause");
    return 0;
}

输出结果为：

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