35《C++语言程序设计》第十章：C++标准模板库

第十章C++标准模板库C++语言程序设计2主要内容泛型程序设计与标准模板库有关的概念和术语C++标准模板库中的容器迭代器标准C++库中的算法函数对象3泛型程序设计将程序写得尽可能通用将算法从特定的数据结构中抽象出来，成为通用的C++的模板为泛型程序设计奠定了关键的基础STL是泛型程序设计的一个范例–容器(container)–迭代器(iterator)–算法（algorithms）–函数对象（functionobject）4命名空间（Namespace）一个命名空间将不同的标识符集合在一个命名作用域（namedscope）内–为了解决命名冲突–例如，声明一个命名空间NS：namspaceNS{classFile;voidFun();}则引用标识符的方式如下，NS::Fileobj;NS::Fun();没有声明命名空间的标识符都处于无名的命名空间中概念和术语5命名空间（Namespace）可以用using来指定命名空间–例如，经过以下声明：usingNS::File;在当前作用域中就可以直接引用File–usingnamespacestd;命名空间std中所有标识符都可直接引用在新的C++标准程序库中，所有标识符都声明在命名空间std中，头文件都不使用扩展名概念和术语6容器容器类是容纳、包含一组元素或元素集合的对象。异类容器类与同类容器类顺序容器与关联容器七种基本容器：–向量（vector）、双端队列（deque）、列表（list）、集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）概念和术语7容器的接口通用容器运算符–==，!=，，=，，=，=方法（函数）–迭代方法begin()，end()，rbegin()，rend()–访问方法size()，max_size()，swap()，empty()8适配器适配器是一种接口类–为已有的类提供新的接口。–目的是简化、约束、使之安全、隐藏或者改变被修改类提供的服务集合。三种类型的适配器：–容器适配器用来扩展7种基本容器，它们和顺序容器相结合构成栈、队列和优先队列容器–迭代器适配器–函数对象适配器。概念和术语9迭代器迭代器是面向对象版本的指针，它们提供了访问容器、序列中每个元素的方法。概念和术语10算法C++标准模板库中包括70多个算法–其中包括查找算法，排序算法，消除算法，记数算法，比较算法，变换算法，置换算法和容器管理等等。这些算法的一个最重要的特性就是它们的统一性，并且可以广泛用于不同的对象和内置的数据类型。概念和术语11顺序容器顺序容器的接口–插入方法push_front()，push_back()，insert()，运算符“=”–删除方法pop()，erase()，clear()–迭代访问方法使用迭代器–其它顺序容器访问方法（不修改访问方法）front()，back()，下标[]运算符容器12顺序容器——向量向量属于顺序容器，用于容纳不定长线性序列（即线性群体），提供对序列的快速随机访问（也称直接访问）向量是动态结构，它的大小不固定，可以在程序运行时增加或减少。例10-1–求范围2~N中的质数，N在程序运行时由键盘输入。容器//10_1.cpp#includeiostream#includeiomanip#includevector//包含向量容器头文件usingnamespacestd;intmain(){vectorintA(10);intn;intprimecount=0,i,j;coutEnteravalue=2asupperlimit:;cinn;A[primecount++]=2;13for(i=3;in;i++){if(primecount==A.size())A.resize(primecount+10);if(i%2==0)continue;j=3;while(j=i/2&&i%j!=0)j+=2;if(ji/2)A[primecount++]=i;}for(i=0;iprimecount;i++)//输出质数{coutsetw(5)A[i];if((i+1)%10==0)//每输出10个数换行一次coutendl;}coutendl;}1415顺序容器——双端队列双端队列是一种放松了访问权限的队列。元素可以从队列的两端入队和出队，也支持通过下标操作符“[]”进行直接访问。例10-2–使用双端队列容器保存双精度数值序列容器16顺序容器——列表列表主要用于存放双向链表，可以从任意一端开始遍历。列表还提供了拼接（splicing）操作，将一个序列中的元素从插入到另一个序列中。例10-3改写例9-7–从键盘输入10个整数，用这些整数值作为结点数据，生成一个链表，按顺序输出链表中结点的数值。然后从键盘输入一个待查找整数，在链表中查找该整数，若找到则删除该整数所在的结点（如果出现多次，全部删除），然后输出删除结点以后的链表。在程序结束之前清空链表。容器//10_3.cpp#includeiostream#includelistusingnamespacestd;intmain(){listintLink;//构造一个列表用于存放整数链表inti,key,item;for(i=0;i10;i++)//输入10个整数依次向表头插入{cinitem;Link.push_front(item);}coutList:;//输出链表17listint::iteratorp=Link.begin();while(p!=Link.end())//输出各节点数据，直到链表尾{cout*p;p++;//使P指向下一个节点}coutendl;cout请输入一个需要删除的整数:;cinkey;Link.remove(key);coutList:;//输出链表p=Link.begin();//使P重新指向表头while(p!=Link.end()){cout*p;p++;//使P指向下一个节点}coutendl;}1819容器适配器容器适配器是用来扩展7种基本容器的栈容器–使用适配器与一种基础容器相结合来实现–例10-4：应用标准库中的deque顺序容器生成一个整数栈stack。队列容器–使用适配器与一种基础容器相结合来实现的先进先出数据结构。–例10-5：应用标准库中的deque顺序容器生成一个整数标准队列Queue。容器20什么是迭代器迭代器是面向对象版本的指针–指针可以指向内存中的一个地址–迭代器可以指向容器中的一个位置STL的每一个容器类模版中，都定义了一组对应的迭代器类。使用迭代器，算法函数可以访问容器中指定位置的元素，而无需关心元素的具体类型。迭代器21迭代器的类型输入迭代器–可以用来从序列中读取数据输出迭代器–允许向序列中写入数据前向迭代器–既是输入迭代器又是输出迭代器，并且可以对序列进行单向的遍历双向迭代器–与前向迭代器相似，但是在两个方向上都可以对数据遍历随机访问迭代器–也是双向迭代器，但能够在序列中的任意两个位置之间进行跳转。迭代器22迭代器适配器迭代器适配器是用来扩展（或调整）迭代器功能的类。它本身也被称为迭代器，只是这种迭代器是通过改变另一个迭代器而得到的逆向迭代器–通过重新定义递增运算和递减运算，使其行为正好倒置插入型迭代器–将赋值操作转换为插入操作。通过这种迭代器，算法可以执行插入行为而不是覆盖行为例10-6–应用逆向迭代器和后插迭代器来操作向量容器中的元素迭代器23迭代器相关的辅助函数advance()函数–将迭代器的位置增加，增加的幅度由参数决定Distance()函数–返回迭代器之间的距离函数iter_swap()–交换两个迭代器所指向的元素值例10-7–用三个迭代器辅助函数来操作列表容器中的元素。迭代器24标准C++库中的算法算法本身是一种函数模板不可变序列算法（Non-mutatingalgorithms）–不直接修改所操作的容器内容的算法可变序列算法（Mutatingalgorithms）–可以修改它们所操作的容器的元素。排序相关算法数值算法算法25算法应用举例例10-9–应用不可变序列算法对数据序列进行分析例10-10–以可变序列算法对数据序列进行复制，生成，删除，替换，倒序，旋转等可变性操作。例10-11–应用排序相关算法对序列进行各项操作例10-12–应用数值算法对数据序列进行操作算法26函数对象一个行为类似函数的对象，它可以不需参数，也可以带有若干参数，其功能是获取一个值，或者改变操作的状态。任何普通的函数和任何重载了调用运算符operator()的类的对象都满足函数对象的特征STL中也定义了一些标准的函数对象，如果以功能划分，可以分为算术运算、关系运算、逻辑运算三大类。为了调用这些标准函数对象，需要包含头文件functional。