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二、STL三大组件
1、容器
容器,置物之所也。
研究数据的特定排列方式,以利于搜索或排序或其他特殊目的,这一门学科我们称为数据结构。大学信息类相关专业里面,与编程最有直接关系的学科,首推数据结构与算法。几乎可以说,任何特定的数据结构都是为了实现某种特定的算法。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(array),链表(list),tree(树),栈(stack),队列(queue),集合(set),映射表(map),根据数据在容器中的排列特性,这些数据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,除非用删除或插入的操作改变这个位置。Vector容器、Deque容器、List容器等。
- 关联式容器是非线性的树结构,更准确的说是二叉树结构。各元素之间没有严格的物理上的顺序关系,也就是说元素在容器中并没有保存元素置入容器时的逻辑顺序。关联式容器另一个显著特点是:在值中选择一个值作为关键字key,这个关键字对值起到索引的作用,方便查找。Set/multiset容器Map/multimap容器
容器可以嵌套容器!
2、算法
算法,问题之解法也。
以有限的步骤,解决逻辑或数学上的问题,这一门学科我们叫做算法(Algorithms)。
广义而言,我们所编写的每个程序都是一个算法,其中的每个函数也都是一个算法,毕竟它们都是用来解决或大或小的逻辑问题或数学问题。STL收录的算法经过了数学上的效能分析与证明,是极具复用价值的,包括常用的排序,查找等等。特定的算法往往搭配特定的数据结构,算法与数据结构相辅相成。
算法分为:质变算法 和 非质变算法。
- 质变算法:是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:是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
3、迭代器
迭代器(iterator)是一种抽象的设计概念,现实程序语言中并没有直接对应于这个概念的实物。iterator定义如下: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。
迭代器的设计思维–STL的关键所在,STL的中心思想在于将容器(container)和算法(algorithms)分开,彼此独立设计,最后再一贴胶着剂将他们撮合在一起。从技术角度来看,容器和算法的泛型化并不困难,C++的class template和function template可分别达到目标,如何设计出两这个之间的良好的胶着剂,才是大难题。
迭代器的种类:
迭代器类型 | 操作特性 | 操作支持 |
---|---|---|
输入迭代器 | 提供对数据的只读访问 | 只读,支持++、==、!= |
输出迭代器 | 提供对数据的只写访问 | 只写,支持++ |
前向迭代器 | 提供读写操作,并能向前推进迭代器 | 读写,支持++、==、!= |
双向迭代器 | 提供读写操作,并能向前和向后操作 | 读写,支持++、– |
随机访问迭代器 | 提供读写操作,并能以跳跃的方式访问容器的任意数据,是功能最强的迭代器 | 读写,支持++、–、[n]、-n、<、<=、>、>= |