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c++：STL介绍

news 来源：原创 2025/5/29 0:52:31

. STL简介

定义：STL（Standard Template Library）是C++标准库的重要组成部分，是一个可复用的组件库，包含数据结构和算法的软件框架。
版本：
- 原始版本：由Alexander Stepanov和Meng Lee在惠普实验室完成，开源，允许任意使用和修改。
- P. J. 版本：由P. J. Plauger开发，继承自HP版本，被Windows Visual C++采用，不可公开或修改，可读性低。
- RW版本：由Rouge Wage公司开发，继承自HP版本，被C++ Builder采用，不可公开或修改，可读性一般。
- SGI版本：由Silicon Graphics Computer Systems, Inc公司开发，继承自HP版本，被GCC (Linux)采用，可移植性好，可公开、修改甚至贩卖，阅读性高。

2. STL的六大组件

容器：存储数据的结构，如vector, list, map等。
迭代器：提供访问容器中元素的接口，如iterator, reverse_iterator等。
算法：对容器中的数据进行操作的函数，如sort, find, copy等。
函数对象：用于封装函数的类，如plus, multiplies等。
配接器：用于扩展容器或迭代器的功能，如stack, queue, priority_queue等。
存储器：管理内存分配和释放，如allocator。

1. 二叉树层序打印

问题描述：给定一个二叉树，按照层序遍历的顺序打印节点值。

解决方案：

使用std::queue实现层序遍历。

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;

struct TreeNode {
    int val;
    TreeNode* left;
    TreeNode* right;
    TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

void levelOrder(TreeNode* root) {
    if (!root) return;
    queue<TreeNode*> q;
    q.push(root);
    while (!q.empty()) {
        TreeNode* node = q.front();
        q.pop();
        cout << node->val << " ";
        if (node->left) q.push(node->left);
        if (node->right) q.push(node->right);
    }
}

2. 重建二叉树

问题描述：给定二叉树的前序遍历和中序遍历结果，重建二叉树。

解决方案：

使用std::map存储中序遍历的索引，方便快速查找。

#include <iostream>
#include <map>
using namespace std;

struct TreeNode {
    int val;
    TreeNode* left;
    TreeNode* right;
    TreeNode(int x) : val(x), left(nullptr), right(nullptr) {}
};

TreeNode* buildTree(vector<int>& preorder, vector<int>& inorder) {
    map<int, int> inorderMap;
    for (int i = 0; i < inorder.size(); ++i) {
        inorderMap[inorder[i]] = i;
    }
    return buildTreeHelper(preorder, 0, preorder.size() - 1, inorder, 0, inorder.size() - 1, inorderMap);
}

TreeNode* buildTreeHelper(vector<int>& preorder, int preStart, int preEnd, vector<int>& inorder, int inStart, int inEnd, map<int, int>& inorderMap) {
    if (preStart > preEnd || inStart > inEnd) return nullptr;
    TreeNode* root = new TreeNode(preorder[preStart]);
    int inRootIndex = inorderMap[root->val];
    int leftTreeSize = inRootIndex - inStart;
    root->left = buildTreeHelper(preorder, preStart + 1, preStart + leftTreeSize, inorder, inStart, inRootIndex - 1, inorderMap);
    root->right = buildTreeHelper(preorder, preStart + leftTreeSize + 1, preEnd, inorder, inRootIndex + 1, inEnd, inorderMap);
    return root;
}

3. 两个栈实现一个队列

问题描述：使用两个栈实现一个队列的功能，支持入队和出队操作。

解决方案：

使用std::stack实现队列的入队和出队操作。

#include <iostream>
#include <stack>
using namespace std;

class MyQueue {
    stack<int> inStack, outStack;
public:
    void push(int x) {
        inStack.push(x);
    }
    void pop() {
        if (outStack.empty()) {
            while (!inStack.empty()) {
                outStack.push(inStack.top());
                inStack.pop();
            }
        }
        outStack.pop();
    }
    int top() {
        if (outStack.empty()) {
            while (!inStack.empty()) {
                outStack.push(inStack.top());
                inStack.pop();
            }
        }
        return outStack.top();
    }
    bool empty() {
        return inStack.empty() && outStack.empty();
    }
};