【C++修行之道】STL（初识pair、vector）

在C++中，vector是一个动态数组容器可以存储一系列相同类型的元素.它是标准库中定义的模板类。vector为可变长数组（动态数组），定义的vector数组可以随时添加数值和删除元素。vector的定义和结构非常简单，它由以下几个重要的部分组成:模板类声明:vector是一个模板类，因此在使用之前需要包含头文件。声明一个vector对象的通用语法如下:这里的T是要存储在vector中的元素类型。

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2301_79558858 · 2024-01-23 10:58:06 发布

一、pair

1.1pair的定义和结构

在C++中，pair是一个模板类，用于一对值的组合。它位于<utility>头文件中。pair类的定义如下：

template<class T1,class T2>
struct pair {
	T1 fiest;//第一个值
	T2 second;//第二个值

	//构造函数
	pair();
	pair(const T1& x, const T2& y);

	//比较运算符重载
	bool operator ==(const pair& rhs)const;
	bool operator !=(const pair& rhs)const;

	//其他成员函数和特性
	//...
};

pair类模板有两个模板参数，T1和T2，分别表示第一个值和第二个值的类型。
pair类有两个成员变量，first和second，分别表示第一个值和第二个值。
pair类还有一些成员函数和特性，例如默认构造函数、带参数的构造函数、比较运算符重载等。
使用pair类，你可以方便地将两个值组合在一起，并进行传递、存储和操作。

例如，可以将两个整数组合在一起作为函数的返回值，或者将一对值存储在容器中

下面是一些使用pair的示例：

int main()
{
	pair<int, double>p1(1, 3.14);
	pair<char, string>p2('a', "hello");

	cout << p1.first << ", " << p1.second << endl;
	cout << p2.first << ", " << p2.second << endl;
	

}

以上代码创建了两个pair对象，分别包含不同类型的值。然后，通过访问fisrt和second成员变量，输出了这些值。

1.2pair的嵌套

pair可以进行嵌套，也就是说可以将一个pair对象做为另一个pair对象的成员。通过嵌套pair，你可以方便组合多个值，并形成更复杂的数据结构。

例如，你可以创建一个三维坐标系的点，其中第一个维度由第一个整数表示，第2，3个维度由一个pair表示。

下面是一个示例代码，演示了如何嵌套使用pair：

#include <iostream>   
#include <utility>  
  
using namespace std; 
  
int main()  
{  
    // 创建一个包含两个整数的pair对象p1，初始化为(1, 2)  
    pair<int, int> p1(1, 2);  
      
    // 创建一个pair对象p2，其第一个元素是整数3，第二个元素是另一个pair<int, int>对象，初始化为(4, 5)  
    pair<int, pair<int, int>> p2(3, make_pair(4, 5));  
      
    // 创建一个pair对象p3，其两个元素都是pair<int, int>对象，分别初始化为(6, 7)和(8, 9)  
    pair<pair<int, int>, pair<int, int>> p3(make_pair(6, 7), make_pair(8, 9));  
  
    // 打印p1的第一个和第二个元素  
    cout << p1.first << ", " << p1.second << endl;  
      
    // 打印p2的第一个元素，以及p2的第二个元素的第一个和第二个子元素  
    cout << p2.first << ", " << p2.second.first << ", " << p2.second.second << endl;  
      
    // 打印p3的第一个元素的第一个和第二个子元素，以及p3的第二个元素的第一个和第二个子元素  
    cout << p3.first.first << ", " << p3.first.second << ", " << p3.second.first << ", " << p3.second.second << endl;  
  
    return 0; // 程序正常退出  
}

1.3pair自带排序规则

pair自带的排序规则是按照first成员进行升序排序。

如果first成员相等，则按照second成员进行升序排序。

这意味着当你使用标准库中的排序算法(如std::sort)对包含pair对象的容器进行排序时，会根据pair对象的first成员进行排序。

下面是一个示例代码，演示了如何使用pair进行排序:

#include<iostream>
#include<utility>
#include<vector>
#include<algorithm>

int main()
{
	vector<pair<int, int>>vec;
	vec.push_back(make_pair(3, 2));
	vec.push_back(make_pair(1, 4));
	vec.push_back(make_pair(2, 1));

	sort(vec.begin(), vec.end());

	for (const auto& p : vec) {
		cout << p.first << ", " << p.second << endl;
	}
	return 0;
}

1.4代码示例

#include<iostream>
#include<utility>
#include<vector>

//定义一个结构体，表示一个人的信息
struct Person {
	string name;
	int age;

};

int main()
{
	//创建一个存储Person对象的向量
	vector<Person> people;

	//添加一些Person对象到向量中
	people.push_back({ "Alice",25 });
	people.push_back({ "Bod",30 });
	people.push_back({ "Charlie",20 });

	//创建一个存储pair的向量，每个pair包含一个Person对象和一个评分
	vector<pair<Person, int>>scores;

	//添加一些pair到向量中
	scores.push_back({ people[0],90 });
	scores.push_back({ people[1],85 });
	scores.push_back({ people[2],95 });

	//遍历pair向量，并输出每个人的姓名，年龄和评分
	for (const auto& pair : scores) {
		cout << "Name: " << pair.first.name << endl;
		cout << "Age: " << pair.first.age << endl;
		cout << "Score: " << pair.second << endl;
		cout << endl;
	}
	return 0;
}

二、vector

2.1vector的定义和特性

在C++中，vector是一个动态数组容器可以存储一系列相同类型的元素.
它是标准库<vector>中定义的模板类。

vector为可变长数组（动态数组），定义的vector数组可以随时添加数值和删除元素。

vector的定义和结构非常简单，它由以下几个重要的部分组成:

模板类声明:vector是一个模板类，因此在使用之前需要包含头文件<vector>。声明一个vector对象的通用语法如下:

std::vector<T> vec;

这里的T是要存储在vector中的元素类型。

容器大小:vector是一个动态数组，可以根据需要自动调整大小。它会根据元素的数量动态分配内存空间。
容器大小管理:可以使用size（）函数获取vector中元素的数量，使用empty（）函数检查vector是否为空，还可以使用resize（）函数调整ector的大小。
迭代器: vector提供了迭代器，可以用于遍历容器中的元素。可以使用begin()函数获取指向第一个元素的迭代器，使用end（）函数获取指向最后一个元素之后位置的迭代器。

在局部作用域内（例如局部函数内部），创建vector对象时，其内部数组是在堆空间中分配的。

通常，在局部作用域内直接声明的数组是分配在栈空间上的。由于栈空间相对有限，如果声明了过大的数组，很容易引发栈溢出错误。

因此，在局部作用域内，我们应避免声明长度过大的数组，但可以选择使用vector。vector能够动态地在堆空间中管理内存，从而支持存储大量元素而不会导致栈溢出。这使得vector成为处理大量数据的局部变量的理想选择。

2.2vector的初始化

一维初始化：

vector<int> a; //定义了一个名为a的一维数组,数组存储int类型数据
vector<double> b;//定义了一个名为b的一维数组，数组存储double类型数据

// 定义结构体 Node  
struct Node {  
    int id;  
    std::string name;
}
vector<Node> c;//定义了一个名为c的一维数组，数组存储结构体类型数据，node是结构体类型

指定长度和初始值的初始化

vector<int> v(n);// 定义一个长度为n的数组，初始值默认为0，下标范围[0, n - 1]
vector<int> v(n, 1);// v[0] 到 v[n - 1]所有的元素初始值均为1
//注意：指定数组长度之后（指定长度后的数组就相当于正常的数组了）

2.3vector的常用函数

push_back():将元素添加到vector的末尾

void push back(const T&value);

pop_back():删除vector末尾的元素（保证vector非空）

void pop_back();

begin()和 end(): 返回指向vector第一个元素和最后一个元素之后位置的迭代器

iterator begin();
const_iterator begin() const;
iterator end();
const_iterator end() const;

示例：

std::vector<int> vec = {10,20,30};
for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
	std::cout << *it << " ";
}

2.4vector排序去重

排序:

要对vector进行排序，可以使用标准库中的std::sort函数。

该函数位于头文件<algorithm>中。

#include <algorithm>
std::vector<T> vec = {...};
std::sort(vec.begin(),vec.end());

这里的T是vector中元素的类型。std::sort函数接受两个迭代器参数，表示要排序的范围。

vec.begin()返回指向vector第一个元素的迭代器。

vec.end()返回指向最后一个元素之后位置的迭代器

去重：

要去除vector中的重复元素，可以使用std:unique函数。该函数位于头文件<algorithm>中

#include <algorithm>

std::vector<T> vec = [...};
std::sort(vec.begin()，vec.end()); 
auto last = std::unique(vec.begin(), vec.end());
vec.erase(last，vec.end());

首先，需要对vector进行排序，以便相同的元素相邻。然后，std:unique函数将重复的元素移动到vector的末尾，并返回一个指向重复元素的迭代器。最后，可以使用vec.erase函数将重复元素从vector中删除。

示例：

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>

using namespace std;

int main()
{
	vector<int>vec = { 2,1,3,2,4,1,5,4 };
	sort(vec.begin(), vec.end());

	auto last = unique(vec.begin(), vec.end());

	vec.erase(last, vec.end());

	for (const auto&num : vec) {
		cout << num << " ";
	}
	cout << endl;

	return 0;
}

#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>

using namespace std;

int main()
{
	//创建一个空的 std::vector 对象
	std::vector<int> numbers;

	//向向量中添加元素
	numbers.push_back(5);
	numbers.push_back(2);
	numbers.push_back(8);
	numbers.push_back(5);
	numbers.push_back(1);
	numbers.push_back(2);
	numbers.push_back(9);
	numbers.push_back(8);
	
	//打印向量中的元素
	cout << "原始向量中的元素: ";
	for (const auto& number : numbers) {
		cout << number << " ";
	}
	cout << endl;

	//对向量进行排序
	sort(numbers.begin(), numbers.end());

	//打印排序后的向量
	cout << "排序后的向量: ";
	for (const auto& number : numbers) {
		cout << number << " ";
	}
	cout << endl;

	//去除重复元素
	numbers.erase(std::unique(numbers.begin(), numbers.end()), numbers.end());

	//打印去重个后的向量
	cout << "去重后的向量: ";
	for (const auto& number : numbers) {
		cout << number << " ";
	}
	cout << endl;

	//向向量中插入元素
	numbers.insert(numbers.begin() + 2, 3);

	//打印插入元素后的向量
	cout << "插入元素后的向量: ";
	for (const auto& number : numbers) {
		cout << number << endl;
	}
	cout << endl;

	//删除向量中的某个元素
	numbers.erase(numbers.begin() + 4);

	//打印删除元素后的向量
	cout << "删除元素后的向量: ";
	for (const auto& number : numbers) {
		cout << number << endl;
	}
	cout << endl;

	//检查向量是否为空
	if (numbers.empty()) {
		cout << "向量为空" << endl;
	}
	else {
		cout << "向量不为空" << endl;
	}

	//获取向量的大小
	cout << "向量的大小: " << numbers.size() << endl;

	//清空向量
	numbers.clear();

	//检查向量是否为空
	if (numbers.empty()) {
		cout << "向量为空" << endl;
	}
	else {
		cout << "向量不为空" << endl;
	}

	return 0;
}

今天就先到这了！！！