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STL(“容器”集合)讲解

关键词:容器讲解集合STL  阅读(448) 赞(10)

[摘要]本文是对STL(“容器”集合)讲解的讲解,对学习Java编程技术有所帮助,与大家分享。

STL(模板库)

【题外话】:心血来潮,忽然想深入研究一下关于Map[]数组,就去上百度,上博客忽然发现Map[]数组类属于STL。相信提到Map[]数组大家想必不会陌生,但是这个STL是个什么鬼,想必大家和我一样,一脸懵逼。莫慌,接下来让我带着你们一起剥光她,看个清楚、看个透彻。。。。

一、STL概念(来源于度大婶)

  STL是Standard Template Library的简称,中文名标准模板库,是由惠普实验室开发的一系列软件的统称。它是由Alexander Stepanov、Meng Lee和David R Musser在惠普实验室工作时所开发出来的。从根本上说,STL是一些“容器”的集合,这些“容器”有list,vector,set,map等,STL也是算法和其他一些组件的集合。这里的“容器”和算法的集合指的是世界上很多聪明人很多年的杰作。STL的目的是标准化组件,这样就不用重新开发,可以使用现成的组件。STL现在是C++的一部分,因此不用安装额外的库文件。

二、STL组成部分

  STL可分为容器(containers)、迭代器(iterators)、空间配置器(allocator)、配接器(adapters)、算法(algorithms)、仿函数(functors)六个部分。

2.1容器

    STL容器就为我们提供了很多方便,它允许我们重复利用已有的实现构造自己的特定类型下的数据结构,通过设置一些模板类,STL容器对最常用的数据结构提供了支持,这些模板的参数允许我们指定容器中元素的数据类型,可以将我们许多重复而乏味的工作简化。  

  容器部分主要由头文件<vector>,<list>,<deque>,<set>,<map>,<stack>和<queue>组成。对于常用的一些容器和容器适配器(可以看作由其它容器实现的容器),可以通过下表总结一下它们和相应头文件的对应关系。  

序列式容器
向量(vector) 连续存储的元素<vector>
列表(list) 由节点组成的双向链表,每个结点包含着一个元素<list>
双端队列(deque) 连续存储的指向不同元素的指针所组成的数组<deque>
适配器容器
栈(stack) 后进先出的值的排列 <stack>
队列(queue) 先进先出的值的排列 <queue>
优先队列(priority_queue) 元素的次序是由作用于所存储的值对上的某种谓词决定的的一种队列 <queue>
关联式容器
集合(set) 由节点组成的红黑树,每个节点都包含着一个元素,节点之间以某种作用于元素对的谓词排列,没有两个不同的元素能够拥有相同的次序 <set>
多重集合(multiset) 允许存在两个次序相等的元素的集合 <set>
映射(map) 由{键,值}对组成的集合,以某种作用于键对上的谓词排列 <map>
多重映射(multimap) 允许键对有相等的次序的映射 <map>    

2.2迭代器  

  迭代器(iterator)是一种对象,它能够用来遍历标准模板库容器中的部分或全部元素,每个迭代器对象代表容器中的确定的地址。迭代器修改了常规指针的接口,所谓迭代器是一种概念上的抽象:那些行为上像迭代器的东西都可以叫做迭代器。然而迭代器有很多不同的能力,它可以把抽象容器和通用算法有机的统一起来。

  说到迭代器,咋们再往深研究一下,迭代器从作用上来说是最基本的部分。不过,在研究迭代器之前,我们得先搞清楚软件设计的一个最基本的原则。软件设计有一个基本原则,所有的问题都可以通过引进一个间接层来简化,这种简化在STL中就是用迭代器来完成的。概括来说,迭代器在STL中用来将算法和容器联系起来,起着一种黏和剂的作用。几乎STL提供的所有算法都是通过迭代器存取元素序列进行工作的,每一个容器都定义了其本身所专有的迭代器,用以存取容器中的元素。

  迭代器部分主要由头文件<utility>,<iterator>和<memory>组成。<utility>是一个很小的头文件,它包括了贯穿使用在STL中的几个模板的声明,<iterator>中提供了迭代器使用的许多方法,而对于<memory>的描述则十分的困难,它以不同寻常的方式为容器中的元素分配存储空间,同时也为某些算法执行期间产生的临时对象提供机制,<memory>中的主要部分是模板类allocator,它负责产生所有容器中的默认分配器。

2.3算法 

  STL提供了大约100个实现算法的模版函数,比如算法for_each将为指定序列中的每一个元素调用指定的函数,stable_sort以你所指定的规则对序列进行稳定性排序等等。这样一来,只要我们熟悉了STL之后,许多代码可以被大大的化简,只需要通过调用一两个算法模板,就可以完成所需要的功能并大大地提升效率。
  算法部分主要由头文件<algorithm>,<numeric>和<functional>组成。<algorithm>是所有STL头文件中最大的一个(尽管它很好理解),它是由一大堆模版函数组成的,可以认为每个函数在很大程度上都是独立的,其中常用到的功能范围涉及到比较、交换、查找、遍历操作、复制、修改、移除、反转、排序、合并等等。<numeric>体积很小,只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数,包括加法和乘法在序列上的一些操作。<functional>中则定义了一些模板类,用以声明函数对象。

三、STL之顺序容器vector、deque、list、forward_list、array、string

  一个容器就是一些特定类型对象的集合。顺序容器(sequential Container)为程序员提供了控制元素存储和访问顺序的能力,这种访问顺序是不依赖元素的值,而是与元素假如容器时的位置相对应。

  标准库中提供了以下顺序容器,所有顺序容器都提供了快速顺序访问元素的能力,如下。

顺序容器类型
vector
可变大小数组。支持快速随机访问。在尾部之外的位置插入或删除元素可能很慢。
deque 双端队列。支持快速快速访问。在头尾位置插入/删除速度很快。
list 双向链表。只支持双向顺序访问。在list中任何位置进行插入/删除操作速度都很快。
forward_list 单向链表。只支持单向顺序访问。在链表任何位置进行插入/删除操作速度都很快。
array 固定大小数组。支持快速随机访问,不能添加或删除元素。
string 与vector相似的容器,但专门用于保存字符。随机访问快,在尾部插入/删除都很快。


以下是一些选择容器的基本原则(具体视情况而定,这里只是一般情况):

1、通常vector是最好的选择,除非你有很好的理由选择其他容器;

2、如果程序有很多小的元素,且空间额外开销很重要,则不要使用list或forward_list容器;

3、如果程序要求随机访问,应使用vector或deque容器;

4、如果程序要在头尾位置插入/删除,且不会在中间位置进行插入/删除操作,则应使用deque容器。





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