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c++stl——容器

news 来源：原创 2025/5/17 6:19:39

阅读提示：

看到这篇文章的大部分学者应该是学习了有关数据结构的知识的，所以关于顺序容器的特点我并没有写出来。如果你不是特别了解，你可以看我之前写的关于数据结构的文章。

目录

一、容器

1.1、顺序容器

1.1.1vector(动态数组）

1.1.2list(链表）

1.1.3queue(队列）

1.1.4stack(栈）

1.1.5array数组

1.2、关联容器

1.2.1set

1.2.2map

 

一、容器

1.1、顺序容器

1.1.1vector(动态数组）

1、基本概念

vector是一个模板类，存储在连续的内存空间中，因此它可以通过下标（[]）访问其中的元素。

2、头文件

#include<vector>

3、定义与初始化

vector<int>A;	//默认构造
vector<double>B(4);		//长度为4
vector<char>C(10, '#');	//长度为10，默认值为#
vector<int>D = { 1,2,3,4,5,6 };	//初始化列表进行初始
A = D;	//拷贝

4、常用操作

a)添加元素

  • push_back:像容器的末尾添加一个元素。
  • insert:在容器中的指定位置插入一个元素。
vector<int> vec = {1, 2, 3,4};
vec.push_back(5); // 添加元素5到末尾

// 在第二个位置插入元素7
vec.insert(vec.begin() + 1,7);

b) 访问元素

  • 使用下标（[]）来访问指定位置的元素。
  • 使用at() 来安全地访问元素，若越界则抛出异常。
  • 使用front()来返回容器中第一个元素。
  • 使用back()来返回最后一个元素。
vector<int>A = { 1,2,3,4,5,6 };	//初始化列表进行初始
cout < <A.at(0) << endl;    //1
cout << A.at(3) << endl;    //4
cout << A[4] << endl;        //5
cout << A.front() << endl;    //1
cout << A.back() << endl;    //6

c）删除元素

  • pop_back:删除容器末尾的元素。
  • clear:清空容器中所有元素。

d)获取长度

  • size()返回容器中当前存储的元素个数。
  • capacity():返回容器的容量，即当前容器可以容纳的最大元素数。
  • resize():重新设置容器大小。

1.1.2list(链表）

1、基本概念

list是一个序列容器，可以存储在非相邻的内存中，list容器底层为带头双向循环链表。

2、头文件

#include<list>

3、定义与初始化

list<int>L1;	//默认构造
vector<int>a = { 1,2,3,4,5 };
list<int>L2(a.begin(), a.end());	//区间构造
list<int>L3(L2);	//拷贝构造
list<int>L4(6, 9);	//带参构造，意为6个9存入list容器

4、常用操作

a)添加

  • push_back():在链表尾部插入元素。
  • push_front()：在链表头部插入元素。
  • insert()：在指定位置插入元素。
#include<iostream>
#include<vector>
#include<list>
using namespace std;
int main() {
	vector<int>a = {1,2,3,4,5};
	list<int>L(a.begin(), a.end());	//区间构造
	L.push_front(0);	//头部插入0
	L.push_back(7);		//尾部插入7
	auto ptr = L.begin();
	advance(ptr, 6);	//移到第7的位置
	L.insert(ptr, 6);	//在第7的位置上插入6
	list<int>::iterator it = L.begin();	//迭代器iterator
	while (it != L.end()) {
		cout << *it << endl;
		it++;
	}//01234567
	return 0;
}

b)访问

  • front():访问链表头部的元素。
  • back():访问链表尾部的元素。

c)删除

  • pop_front():删除链表头部元素。
  • pop_back():删除链表尾部元素。
  • erase():删除指定位置元素。
  • remove():删除所有等于指定值的元素。
#include<iostream>
#include<vector>
#include<list>
using namespace std;
int main() {
	vector<int>a = {1,2,2,3,4,4,5};
	list<int>L(a.begin(), a.end());	//区间构造
	L.pop_front();	//1
	L.pop_back();	//5
	L.erase(L.begin());	//2
	L.remove(4);	//4,4
	list<int>::iterator it = L.begin();	//迭代器iterator
	while (it != L.end()) {
		cout << *it << endl;
		it++;
	}//2,3
	return 0;
}

d)大小

  • size()：返回链表中元素个数。
  • empty()：判断是否为空
  • resize()：重新指定容器的长度。

e)反转和排序

  • reverse()：反转链表中的元素顺序。
  • sort()：对链表元素进行排序。
#include<iostream>
#include<vector>
#include<list>
using namespace std;
int main() {
	vector<int>a = {2,9,2,3,1,7,4,8,5,11,6,10};
	list<int>L(a.begin(), a.end());	//区间构造
	L.sort();	//默认为从小到大
	list<int>::iterator it = L.begin();	//迭代器iterator
	while (it != L.end()) {
		cout << *it <<" " ;
		it++;
	}//1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
	cout << endl;
	L.reverse();	//翻转
	for (int i : L) {
		cout << i << " ";
	}//11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 2 1
	return 0;
}

1.1.3queue(队列）

1、基本概念

queue是队列，遵循先进先出的原则。

2、头文件

#include<queue>

3、初始化

queue<int>Q1;

4、常用操作

a)添加

  • push():在队尾插入一个元素

b)访问

  • front():访问队列第一个元素
  • back():访问对队列最后元素

注：queue容器没有提供迭代器

c)删除

  • pop()：移除队列第一个元素。

d)获取大小

  • size()：返回元素个数
  • empty()：判断是否为空
#include<iostream>
#include<list>
#include<queue>
using namespace std;
int main() {
	queue<int>q;
	q.push(1);
	q.push(2);
	cout<<q.front()<<q.back()<<endl;	//1,2
	q.pop();	//1
	q.size();	//1
	return 0;
}

1.1.4stack(栈）

1、基本概念

stack是栈，提供了后进先出的数据结构。

2、头文件

#include<stack>

3、定义与初始化

stack<int>S;	//S为栈名

4、常用操作

a)添加

  • push():向栈顶添加元素。

b)访问

  • top():返回栈顶元素，且不移除。

注意：stack不支持直接遍历或随机访问，因为它是一个容器适配器，设计上遵循栈的 LIFO（后进先出）原则。

c)删除

  • pop():移除栈顶元素。

d)访问大小

  • empty():判断栈是否为空。
  • size():返回栈中元素的数量。
#include<iostream>
#include<stack>
using namespace std;
int main() {
	stack<int>S;	//S为栈名
	S.push(1);
	S.push(2);
	S.push(3);
	S.pop();
	cout << S.size() << endl;	//2
	while (!S.empty()) {
		cout << S.top();
		S.pop();
	}//2,1
	return 0;
}

1.1.5array数组

1、基本概念

array是一种容器，提供了固定大小序列的封装。

2、头文件

#include<array>

3、定义与初始化

array<int, 10> arr; // 声明一个包含10个整数的数组（未初始化）
array<int, 3> arr2 = { 1, 2, 3 }; // 声明并初始化数组

4、常用操作

a)添加

  • fill():用指定值来填满数组

b)访问

  • at():访问指定值。
  • front():访问第一个元素。
  • back():访问最后一个元素。

c)获取大小

  • size():返回数组的大小。

  • empty()检查数组是否为空（对于array，只有在大小为 0 时才为空）。

#include<iostream>
#include<array>
using namespace std;
int main() {
	array<int, 3> arr= { 1, 2, 3 }; // 声明并初始化数组
	//cout << arr.front() << arr.at(1) << arr.back() << endl;	//1,2,3
	//array<int, 3>::iterator it;	//这个是错误的
	for (auto it = arr.begin(); it < arr.end();it++) {
		cout << *it << endl;
	}//123
	arr.fill(7);
	cout << arr[0] << arr[2] << endl;	//7,7
	return 0;
}

1.2、关联容器

1.2.1set

1、基本概念

set中存储唯一的元素集合，且元素是有序的，在set中，元素的值同时也充当了键（key)的角色。

2、特点

1）唯一性：不存在存储重复的元素。

2）有序性：按照特定的顺序存储，默认是升序。

3）自动排序：set内部实现的是黑红树，所以元素插入会自动排序。

4）非直接访问性：不可以用索引的方式直接访问。

3、头文件

#include<set>

4、定义与初始化

set<int>st;	//默认构造
set<int>st2{ 1,2,7,8 };	//初始化
set<int>st3(st2);	//拷贝

5、常用操作

a)插入

  • insert():插入元素。

b)访问

  • find():它通过给定的键值在集合中查找元素，并返回一个指向该元素的迭代器。如果元素不存在，则返回 end()迭代器。

c)删除

  • erase():删除元素。
  • clear():清空容器。

d)获取大小

  • size()：返回元素个数。
  • empty()：判断是否为空。
  • clear():清空容器。
#include<iostream>
#include<set>
using namespace std;
int main() {
	set<int>st{ 1,2,7,8 };	//初始化
	st.insert(3);
	st.insert(6);	//插入元素
	st.insert(5);
	st.insert(4);
	st.insert(4);	//因为set具有唯一性，所以这次插入不会有任何效果
	//查找
	auto p = st.find(3);
		if (p != st.end()) {
			cout << "找到" << endl;
		}
		else {
			cout << "没找到" << endl;
		}
	//遍历一
	auto q = st.find(4);	//q是返回的迭代器
	while (q != st.end()) {
		cout << *q << " ";
		q++;
	}//4678
	cout << endl;
	//遍历二
	for (int i : st) {
		cout << i << " ";
	}//因为set具有有序性，12345678
	cout << endl;
	//删除
	st.erase(5);
	st.erase(3);
	cout << st.size() << endl;	//返回元素个数
	//迭代器
	set<int>::iterator it = st.begin();
	while (it != st.end()) {
		cout << *it << " ";
		it++;
	}//删除后，124678
	cout << endl;
	st.clear();
	cout << st.size() << endl;	//清空，0
	return 0;
}

1.2.2map

1、基本概念

map存储了键值对，其中每个键值对都是唯一，在map中，键用于唯一地标元素，而值是于键关联的数据。

2、特点

1）唯一键：map中不会存储重复键，每个键对应一个值。

2）有序性：键总是按照特定的顺序存储，默认是升序。

3）自动排序：map会自动按照间的顺序排序。

4）键值对访问：可以直接通过键来访问对应的值。

3、头文件

#include<map>

4、定义与初始化

map<int, string,greater<int>>m;	//greater实现降序排序
map<int, string>m1;	//默认升序

map<int, string>m2 = { {1,"hello"},{2,"hi"},{3,"good"} };	//初始化

map<int, string>m3(m2);	//拷贝

vector<pair<int, string>>v = { {1,"hello"},{2,"hi"},{3,"good"} };
map<int, string>m4(v.begin(), v.end());		//范围初始化

5、常用操作

a)插入

  • insert():插入元素。
  • emplace():可以直接构造元素，避免不必要的拷贝或移动操作。

b)访问

  • find():它通过给定的键值在集合中查找元素，并返回一个指向该元素的迭代器。如果元素不存在，则返回 end()迭代器.
  • at():使用键来访问元素，如果键不存在，会抛出out_of_range 异常。
  • []:用键来访问，如果键不存在，会创建一个新的键值对并初始化（如0，空字符串）。

c)删除

  • erase():删除元素。
  • clear():清除元素。

d)获取大小

  • size()：返回元素个数。
  • empty()：判断是否为空。

6、知识补充

pair 是 C++ 标准库中的一个模板类，用于将两个值组合成一个单一对象。它通常用于需要返回两个值或将两个值作为一个整体处理的场景。

#include<iostream>
#include<map>
using namespace std;
int main() {
	map<int, string,greater<int>>m;	//默认,greater实现降序排序
	map<int, string>m2 = { {1,"hello"},{2,"hi"},{3,"good"} };	//初始化
//遍历
	auto it = m2.begin();
	while (it != m2.end()) {
		cout << it->first << " " << it->second << endl;
		it++;
	}
//插入
	m[1] = "你好";
	m.insert({ 2,"早安" });
	m.insert(pair<int, string>(3, "午安"));
    m.emplace(4, "晚安");
//访问
	//1,find
	auto p = m.find(3);
	if (p != m.end()) {
		cout << "找到" << endl;
	}
	else {
		cout << "没找到" << endl;
	}
	//2,at
	try {
		cout<< m.at(2) << endl;		//早安
	}
	catch (out_of_range) {
		cout << "not found" << endl;
	}
	//3,[]
	cout << m[1] << endl;	//你好
//删除
	//1, erase
	auto q = m.find(1);
	m.erase(q);	//
	m.erase(3);
	//clear清空
	m.clear();
	
//大小
	cout << m.size() << endl;
	return 0;
}

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