容器

順序容器

主要靠下標和迭代器進行操作。順序性的主要靠下標，鏈式的靠迭代器訪問。

包含了順序型的容器和鏈式的容器。

連續型的包括：

• vector：向量，可以快速擴充套件和刪除元素，在隊尾的操作有優勢！
• deque：雙端佇列，可以快速的從隊首和隊尾新增或者刪除元素，適合雙向的操作。
• array：陣列，大小必須是固定的。
• string：字串

鏈式的包括：

• list：雙向連結串列
• forward_list：單向連結串列。沒有size操作。

關聯容器

簡介

主要靠關鍵字進行訪問。關聯容器主要是分為兩類：set型別的和map型別的。同時也可以按照有序和無序分類，也可以按照順序儲存和無序儲存分類。

總共有8中型別額關聯容器：

• map：關鍵字-值，關鍵字唯一
• set：關鍵字，關鍵字唯一
• multimap：關鍵字-值，關鍵字可以重複
• multiset：關鍵字：關鍵字可以重複
• unordered_map：雜湊函式組織的map，關鍵字唯一
• unordered_set：雜湊函式組織的set，關鍵字唯一
• unordered_multimap：雜湊函式組織的multimap，關鍵字不唯一
• unordered_multiset：雜湊函式組織的multiset，關鍵字不唯一

上述以unordered開頭的都是無序的關聯容器。關聯容器都是支援模板型別操作的。

關聯容器不支援順序容器的那種與位置有關的操作，比如push_back

有序關聯容器的關鍵字必須定義比較函式，否則無法放入容器，因為容器需要靠<比較函式才能進行資料結構的構建。使用有序容器儲存自定義的資料型別時，除了給出資料型別的模板之外，還要給出自定義的操作型別。不過我們一般都是過載運算子<進行操作。

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

class Data1{
public:
  Data1(int _a,int _b=0,int _c=0):a(_a),b(_b),c(_c){}
  bool operator<
 
(const Data1 &d){
    return a<d.a;
  }
  int a,b,c;
};

int main(){
  set<Data1>s1;
  return 0;
}

pair資料型別，存在於utility標頭檔案。該資料型別用於map大類的操作，具體有一下幾個操作：

• pair<T1, T2> p;宣告一個pair
• pair<T1, T2> p(v1, v2);宣告並初始化
• pair<T1, T2>p{v1, v2} ;宣告並初始化
• auto p=make_pair(v1,v2)；初始化，編譯器自動推斷所有型別。
• p.first：返回鍵值
• p.second：返回對應的資料
• p1 < p2：比較的是鍵值，對於其他的運算子同理。

主要操作

幾個特性：

• key_type：容器的關鍵字型別
• mapped_type：每個關鍵字關聯的型別，只適用於map型別
• value_type：資料型別
  • 對於set型別，這與key_type相同
  • 對於map型別，為pair<const key_value, mapped_type>

上述說的型別是大類。

迭代操作

一般使用自動推導得到迭代器，迭代器是value_type型別的指標。

對於set來說，就是元素模板的型別；對於map來說，是pair<const key_value, mapped_type>型別。

注意，set的迭代器是const型別的，只能讀不能修改，這很好理解，因為一旦修改鍵值，所有的排列順序都要進行改變；而map的不能修改鍵值，但是可以修改鍵值對應的資料：

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

int main(){
  map<int,string>m{{1,"a"},{2,"b"}};
  for(auto it=m.begin();it!=m.end();it++){
    it->second="new";  // 在這裡修改對應的資料
  }
  cout<<m[1]<<endl;   // 輸出new
  return 0;
}

對於迭代操作，只要是有序容器，都是按照字典序輸出的。

一般來說，關聯容器的迭代器都是隻讀型別的，我們平時用的sort等的演算法都不適用這種容器，但是可以使用find的成員給鍵值定位。也可以使用copy進行復制操作。

插入操作

單個鍵值的插入：

使用內建的insert成員進行操作。幾個常用的操作：

• c.insert(v)，插入對應的valut_type型別的資料
• c.emplace(args)，對於單鍵值的關聯容器，只有元素不存在的時候進行插入，多鍵值的直接插入；返回一個pair型別的資料，第一個是指向含有關鍵字的元素，第二個是bool，表示是否插入成功。
• c.insert(b,e)b和e是迭代器，表示插入一個區間的value_type型別資料
• c.insert(il)表示使用花括號的型別

上述的返回值都是一個pair，作用同上。

多個鍵值的插入：

不返回任何資料，因為總是可以進行資料插入。

刪除操作

使用erase進行刪除操作：

• c.erase(k)：刪除關鍵字為k的元素，返回刪除的個數，不存在返回0
• c.erase(p)：刪除迭代器指向的元素，必須是內部的，不能是end()
• c.erase(b,e)：刪除區間內的元素

map的下標操作

下標操作只適用於map和unordered_map，不能用於多鍵值的；同時，元素必須是非const型別的。set沒有下標操作。兩種資料型別：

• c[k]：返回關鍵字是k的元素，如果k不存在，進新增這個關鍵字，並初始化
• c.at(k)：返回關鍵為k的元素，不存在丟擲out_of_range異常

上述返回的都是mapped_type型別的資料。

訪問操作

• c.find(k)：返回第一個迭代器，指向關鍵字是k的，不存在返回end()
• c.count(k)：返回關鍵字為k的個數
• c.lower_bound(k)：返回第一個迭代器，指向第一個關鍵字不小於k元素，不適於無序容器！
• c.upper_bound(k)：返回第一個迭代器，指向第一個關鍵字大於k的元素，不適於無序容器！
• c.equal_range(k)：返回一個pair，表示範圍。如果不存在，成員均為end()

無序容器

無序容器使用hash函式和==進行運算。主要處理元素沒有明顯有序關係的情況，理論上有更好的效能，但是實際上需要多次進行工程驗證效率。

無序容器的插入刪除和有序容器基本一致，只是沒有和序列有關的操作。無序容器使用了一個鏈式的桶狀結構，效能取決於雜湊函式的質量和桶的數量與大小。如果是自定義的資料型別，我們需要自己來說明雜湊函式，否則不能直接使用。

#include <iostream>
#include <unordered_set>  // 注意標頭檔案
#include <string>
#include <functional>
using namespace std;

class Data{
public:
  Data(int a,string s):n(a),str(s){}
  int n;
  string str;
};

size_t hasher(const Data &d){
  return hash<string>()(d.str); 
}

bool cmp(const Data& d1, const Data &d2){
  return d1.str==d2.str;
}

int main(){
  using SD_multiset=unordered_multiset<Data,
                    decltype(hasher)*, decltype(cmp)*>;
  // 桶的大小，雜湊函式，比較函式
  SD_multiset data_set(10,hasher,cmp);
  Data d(1,"hello");
  data_set.insert(d);
  return 0;
}

迭代器

迭代器是一個泛型的指標型別，只要是可迭代的容器，都可以使用迭代器。介面卡不可以使用，比如stack、queue和priority_queue等的資料型別。

• begin()是首元素
• end()是尾後元素
• 若容器是空的，則begin()==end()

迭代器的標準運算成員：

• *iter取內容
• iter->item取出內部的成員
• ++iter指向下一個元素
• --iter指向上一個
• iter1==iter2判斷是否指向同一個元素
• iter1!=iter2不指向同一個元素的判定

使用了迭代器的迴圈體，不要向迭代器所屬的容器新增元素！！！

非標準迭代器成員的運算子號根據具體的容器確定。

容器的介面卡

容器的介面卡是一個機制，使得某種事物看起來像另一種事物。給出基本型別和操作：

• size_type：保證當前型別的最大物件的大小
• value_type：元素的型別
• container_type：實現介面卡底層容器的型別
• A a：建立一個A型別的空介面卡a
• A a(c)：建立一個名為a的介面卡，帶有容器c的一個拷貝！！！
• a.empty()：判斷是否是空，空返回true，否則是false
• a.size()：返回元素的個數
• swap(a,b)：交換a，b的內容，要求比素食同類型的元素，底層容器型別也必須相同
• a.swap(b)：同上

棧預設使用deque作為底層，佇列預設使用deque，priority_queue預設使用vector作為底層。也可以自定義底層容器。需要注意的是：介面卡不能進行迭代！！