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C++ (STL,顺序容器，关联容器，容器适配器)

news 来源：原创 2025/4/26 10:56:57

STL

C++ 标准模板库（Standard Template Library，简称 STL）是一组泛型编程的模板类和函数，旨在提供常用的数据结构、算法和函数对象。STL 是 C++ 标准库的一部分，极大地提高了编程效率和代码的可重用性。STL 主要分为6个部分。
STL 的设计基于泛型编程的思想，通过使用模板，STL 提供了与类型无关的代码，从而实现了代码的高复用性和灵活性。

六大组件的基本应用

1.容器

顺序容器

顺序容器（Sequence Containers）是一类用于存储和管理具有顺序关系的元素的容器。这些容器允许在容器中的任意位置插入和删除元素，并且可以通过迭代器访问元素。C++ STL中的顺序容器主要包括以下几种：

1. std::vector vector（向量）

特性：动态数组，能够存储具有相同类型的元素序列。

优点：支持随机访问，访问速度快（O(1)时间复杂度）。

缺点：在容器中间插入或删除元素时，可能需要移动大量元素，效率较低（O(n)时间复杂度）。

#include <iostream>#include <vector>using namespace std;int main(){// Create a vector v1 with 3 elements of default value 0vector<int> v1(3);// operator[]v1[0] = 10;// 在向量末尾处添加一个元素v1.push_back(20);v1.push_back(50);// 返回对向量中第一个元素的引用cout << "front: " << v1.front() << endl;// 返回对向量中最后一个元素的引用cout << "back: " << v1.back() << endl;// 将一个元素或多个元素插入到指定位置的向量中/*void insert(const_iterator position,size_type count,const Type& value);*/v1.insert(v1.begin()+2,2,30);cout << "----------------------------------" << endl;// 遍历vectorvector<int>::iterator iter;for(iter = v1.begin();iter!=v1.end();iter++){cout << *iter;if(iter!=v1.end()-1){cout << ",";}}cout << endl;// 删除向量末尾处的元素v1.pop_back();// 遍历vector通过atcout << "返回对向量中指定位置的元素的引用const_reference at(size_type position) 
const;" << endl;for(int i=0;i<v1.size();i++){cout << i << " : " << v1.at(i);if(i!=v1.size()-1){cout << ",";}}cout << endl;// Create a vector containing stringvector<string> v2 = {"hello", "stl", "!"};vector<string>::iterator iter2;for(iter2 = v2.begin();iter2!=v2.end();iter2++){cout << *iter2;if(iter2!=v2.end()-1){cout << ",";}}cout << endl;return 0;}

2. std::deque（双端队列）

特性：支持在两端快速插入和删除元素的动态数组。

优点：支持随机访问，访问速度快（O(1)时间复杂度）。在两端插入和删除元素效率高（O(1)时间复杂度）。

缺点：在容器中间插入或删除元素时，效率较低（O(n)时间复杂度）。

deque的内存空间分布是小片连续，小片空间用链表相连。deque空间的重新分配比vector快，重新分配空间后，原有的元素是不需要拷贝的

#include <iostream>#include <deque>using namespace std;int main(){deque<int> d{ 1, 2, 3, 4 };// operator[]d[0] = 10;// 在deque末尾添加元素d.push_back(20);d.push_back(50);// 在deque头部添加元素d.push_front(100);d.push_front(200);// 返回对deque中第一个元素的引用cout << "front: " << d.front() << endl;// 返回对deque中最后一个元素的引用cout << "back: " << d.back() << endl;cout << "----------------------------------" << endl;// 遍历dequedeque<int>::iterator iter;for(iter = d.begin();iter!=d.end();iter++){cout << *iter;if(iter!=d.end()-1){cout << ",";}}cout << endl;// 反向遍历dequecout << "--------------------------------" << endl;deque<int>::const_reverse_iterator iter2;for(iter2 = d.crbegin();iter2!=d.crend();iter2++){cout << *iter2;if(iter2!=d.crend()-1){cout << ",";}}cout << endl;// 删除deque末尾处的元素d.pop_back();// 删除deque头部的元素d.pop_front();// 遍历deque通过atcout << "返回对向量中指定位置的元素的引用const_reference at(size_type position) 
const;" << endl;for(int i=0;i<d.size();i++){cout << i << " : " << d.at(i);if(i!=d.size()-1){cout << ",";}}cout << endl;return 0;}

3. std::list（双向链表）

特性：双向链表，因此它的内存空间可以不连续，通过指针来进行数据的访问，支持在任何位置快速插入和删除元素。

优点：在任何位置插入和删除元素效率高（O(1)时间复杂度）。

缺点： list没有了提供[]操作符的重载，不支持随机访问，访问元素需要从头节点开始遍历（O(n)时间复杂度）。

 #include <iostream>#include <list>using namespace std；
int main(){// Create a list containing integerslist<int> l = {7, 5, 16, 8};// Add an integer to the front of the listl.push_front(25);// Add an integer to the back of the listl.push_back(13);// 返回对list中第一个元素的引用cout << "front: " << l.front() << endl;// 返回对list中最后一个元素的引用cout << "back: " << l.back() << endl;cout << "----------------------------------" << endl;// 遍历listlist<int>::iterator iter;for(iter = l.begin();iter!=l.end();iter++){cout << *iter << " ";}cout << endl;// 反向遍历listcout << "--------------------------------" << endl;list<int>::const_reverse_iterator iter2;for(iter2 = l.crbegin();iter2!=l.crend();iter2++){cout << *iter2 << endl;}cout << "--------------------------------" << endl;// 删除list末尾处的元素l.pop_back();// 删除list头部的元素l.pop_front();for(iter = l.begin();iter!=l.end();iter++){cout << *iter << endl;}return 0;}

4. std::forward_list（单向链表）：

特性：单向链表，支持在任何位置快速插入和删除元素。

优点：在任何位置插入和删除元素效率高（O(1)时间复杂度），内存占用较少。

缺点：不支持随机访问，访问元素需要从头节点开始遍历（O(n)时间复杂度）。不支持反向遍历。

5. std::array（C++11引入）：

特性：固定大小的数组，大小在编译时确定，不支持动态调整大小

优点：支持随机访问，访问速度快（O(1)时间复杂度）。性能通常优于std::vector，因为不需要动态内存分配。

缺点：大小固定，不能动态调整。

关联容器

set：集合，自动排序且不允许重复元素

multiset：允许重复元素的集合

map：键值对集合，键自动排序且不允许重复