c++10(C++標準模板庫)

1、第十章第十章 C+標準模板庫標準模板庫C+語言程序設(shè)計C+語言程序設(shè)計2主要內(nèi)容主要內(nèi)容l泛型程序設(shè)計泛型程序設(shè)計l與標準模板庫有關(guān)的概念和術(shù)語與標準模板庫有關(guān)的概念和術(shù)語lC+標準模板庫中的容器標準模板庫中的容器l迭代器迭代器l標準標準C+庫中的算法庫中的算法l函數(shù)對象函數(shù)對象 C+語言程序設(shè)計3泛型程序設(shè)計泛型程序設(shè)計l將程序?qū)懙帽M可能通用將程序?qū)懙帽M可能通用 l將算法從特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中抽象出來，成將算法從特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中抽象出來，成為通用的為通用的lC+的模板為泛型程序設(shè)計奠定了關(guān)鍵的的模板為泛型程序設(shè)計奠定了關(guān)鍵的基礎(chǔ)基礎(chǔ) lSTL是泛型程序設(shè)計的一個范例是泛型程序設(shè)計的一個范例 容器

2、(container) 迭代器(iterator) 算法（algorithms） 函數(shù)對象（function object）C+語言程序設(shè)計4命名空間（命名空間（Namespace）l一個命名空間將不同的標識符集合在一個一個命名空間將不同的標識符集合在一個命名作用域（命名作用域（named scope）內(nèi)）內(nèi) 為了解決命名沖突 例如，聲明一個命名空間NS：namspace NS class File;void Fun (); 則引用標識符的方式如下，NS: File obj;NS: Fun ();l沒有聲明命名空間的標識符都處于無名的沒有聲明命名空間的標識符都處于無名的命名空間中命名空間中概念

3、和術(shù)語C+語言程序設(shè)計5命名空間（命名空間（Namespace）l可以用可以用using來指定命名空間來指定命名空間 例如，經(jīng)過以下聲明：using NS:File;在當前作用域中就可以直接引用File using namespace std;命名空間std中所有標識符都可直接引用l在新的在新的C+標準程序庫中，所有標識標準程序庫中，所有標識符都聲明在命名空間符都聲明在命名空間std中，頭文件中，頭文件都不使用擴展名都不使用擴展名概念和術(shù)語C+語言程序設(shè)計6容器容器l容器類是容納、包含一組元素或元素容器類是容納、包含一組元素或元素集合的對象。集合的對象。l異類容器類與同類容器類異類容器類與同類

4、容器類l順序容器與關(guān)聯(lián)容器順序容器與關(guān)聯(lián)容器l七種基本容器：七種基本容器： 向量（vector）、雙端隊列（deque）、列表（list）、集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）概念和術(shù)語C+語言程序設(shè)計7容器的接口容器的接口l通用容器運算符通用容器運算符 =，!=，=，=，=l方法（函數(shù)）方法（函數(shù)）迭代方法lbegin()，end()，rbegin()，rend()訪問方法lsize()，max_size()，swap()，empty()C+語言程序設(shè)計8適配器適配器l適配器是一種接口類適配器是一種接口類 為已有的類提供新的接口。 目的是

5、簡化、約束、使之安全、隱藏或者改變被修改類提供的服務(wù)集合。l三種類型的適配器：三種類型的適配器： 容器適配器l用來擴展7種基本容器，它們和順序容器相結(jié)合構(gòu)成棧、隊列和優(yōu)先隊列容器 迭代器適配器 函數(shù)對象適配器。概念和術(shù)語C+語言程序設(shè)計9迭代器迭代器迭代器是面向?qū)ο蟀姹镜闹羔?，它迭代器是面向?qū)ο蟀姹镜闹羔?，它們提供了訪問容器、序列中每個元素的們提供了訪問容器、序列中每個元素的方法。方法。概念和術(shù)語C+語言程序設(shè)計10算法算法lC+標準模板庫中包括標準模板庫中包括70多個算法多個算法 其中包括查找算法，排序算法，消除算法，記數(shù)算法，比較算法，變換算法，置換算法和容器管理等等。l這些算法的一個最重

6、要的特性就是它這些算法的一個最重要的特性就是它們的統(tǒng)一性，并且可以廣泛用于不同們的統(tǒng)一性，并且可以廣泛用于不同的對象和內(nèi)置的數(shù)據(jù)類型。的對象和內(nèi)置的數(shù)據(jù)類型。概念和術(shù)語C+語言程序設(shè)計11順序容器順序容器l順序容器的接口順序容器的接口 插入方法lpush_front()，push_back()，insert()，運算符“=” 刪除方法lpop() ，erase()，clear() 迭代訪問方法l使用迭代器 其它順序容器訪問方法（不修改訪問方法）lfront()，back()，下標運算符容 器C+語言程序設(shè)計12順序容器順序容器向量向量l向量屬于順序容器，用于容納不定長向量屬于順序容器，用于容納

7、不定長線性序列（即線性群體），提供對序線性序列（即線性群體），提供對序列的快速隨機訪問（也稱直接訪問）列的快速隨機訪問（也稱直接訪問）l向量是動態(tài)結(jié)構(gòu)，它的大小不固定，向量是動態(tài)結(jié)構(gòu)，它的大小不固定，可以在程序運行時增加或減少。可以在程序運行時增加或減少。l例例10-1 求范圍2N中的質(zhì)數(shù)，N在程序運行時由鍵盤輸入。容 器13/10_1.cpp/10_1.cpp#include iostream#include #include iomanip#include #include #include /包含向量容器頭文件包含向量容器頭文件using namespace std ;using nam

8、espace std ;void main(voidvoid main(void) ) vectorint vector A(10); A(10); int int n; n; int primecount int primecount = 0, i, j; = 0, i, j; cout cout=2 as upper limit: ;=2 as upper limit: ; cin cin n; n; Aprimecount Aprimecount+ = 2;+ = 2;1314 for(ifor(i = 3; i n; i+) = 3; i n; i+) if (primecount =

9、 A.size if (primecount = A.size()() A.resize(primecount A.resize(primecount + 10); + 10); if (i % 2 = 0) if (i % 2 = 0) continue; continue; j = 3; j = 3; while (j = i/2 & i % j != 0) while (j i/2) Aprimecount if (j i/2) Aprimecount+ = i;+ = i; for (i = 0; iprimecount for (i = 0; iprimecount; i+)

10、/; i+)/輸出質(zhì)數(shù)輸出質(zhì)數(shù) coutsetw(5)Ai coutsetw(5)Ai; ; if (i+1) % 10 = 0) / if (i+1) % 10 = 0) /每輸出每輸出1010個數(shù)換行一次個數(shù)換行一次 cout endlcout endl; ; coutendl coutendl; ; 14C+語言程序設(shè)計15順序容器順序容器雙端隊列雙端隊列l(wèi)雙端隊列是一種放松了訪問權(quán)限的隊雙端隊列是一種放松了訪問權(quán)限的隊列。元素可以從隊列的兩端入隊和出列。元素可以從隊列的兩端入隊和出隊，也支持通過下標操作符隊，也支持通過下標操作符“”進行進行直接訪問。直接訪問。l例例10-2 使用雙端隊

11、列容器保存雙精度數(shù)值序列容 器C+語言程序設(shè)計16順序容器順序容器列表列表l列表主要用于存放雙向鏈表，可以從任意列表主要用于存放雙向鏈表，可以從任意一端開始遍歷。列表還提供了拼接一端開始遍歷。列表還提供了拼接（splicing）操作，將一個序列中的元素從）操作，將一個序列中的元素從插入到另一個序列中。插入到另一個序列中。l例例10-3 改寫例改寫例9-7 從鍵盤輸入10個整數(shù)，用這些整數(shù)值作為結(jié)點數(shù)據(jù)，生成一個鏈表，按順序輸出鏈表中結(jié)點的數(shù)值。然后從鍵盤輸入一個待查找整數(shù)，在鏈表中查找該整數(shù)，若找到則刪除該整數(shù)所在的結(jié)點（如果出現(xiàn)多次，全部刪除），然后輸出刪除結(jié)點以后的鏈表。在程序結(jié)束之前清空

12、鏈表。容 器17/10_3.cpp/10_3.cpp#include iostream#include #include #include using namespace std ;using namespace std ;void main(voidvoid main(void) ) listint list Link; Link;/構(gòu)造一個列表用于存放整數(shù)鏈表構(gòu)造一個列表用于存放整數(shù)鏈表 intint i, key, item; i, key, item; for(i for(i=0;i 10;i+)/ =0;i item;item; Link.push_front(item Link.p

13、ush_front(item);); cout coutList: ; / List: ; / 輸出鏈表輸出鏈表1718 list:iterator p=Link.begin list:iterator p=Link.begin(); (); while(p!=Link.end while(p!=Link.end()/()/輸出各節(jié)點數(shù)據(jù)，直到鏈表尾輸出各節(jié)點數(shù)據(jù)，直到鏈表尾 cout cout * *p ;p ; p+; / p+; /使使P P指向下一個節(jié)點指向下一個節(jié)點 cout endl cout endl; ; cout cout key; key; Link.remove(key

14、Link.remove(key); ); cout cout List: ; / List: ; / 輸出鏈表輸出鏈表 p=Link.beginp=Link.begin();();/ / 使使P P重新指向表頭重新指向表頭 while(p!=Link.endwhile(p!=Link.end()() cout cout * *p ;p ; p+; / p+; / 使使P P指向下一個節(jié)點指向下一個節(jié)點 cout endl cout endl; ; 18C+語言程序設(shè)計19容器適配器容器適配器l容器適配器是用來擴展容器適配器是用來擴展7種基本容器的種基本容器的l棧容器棧容器 使用適配器與一種基礎(chǔ)

15、容器相結(jié)合來實現(xiàn) 例10-4：應(yīng)用標準庫中的deque順序容器生成一個整數(shù)棧stack。l隊列容器隊列容器 使用適配器與一種基礎(chǔ)容器相結(jié)合來實現(xiàn)的先進先出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 例10-5：應(yīng)用標準庫中的deque順序容器生成一個整數(shù)標準隊列Queue。容 器C+語言程序設(shè)計20什么是迭代器什么是迭代器l迭代器是面向?qū)ο蟀姹镜闹羔樀魇敲嫦驅(qū)ο蟀姹镜闹羔?指針可以指向內(nèi)存中的一個地址 迭代器可以指向容器中的一個位置lSTL的每一個容器類模版中，都定義的每一個容器類模版中，都定義了一組對應(yīng)的迭代器類。使用迭代器，了一組對應(yīng)的迭代器類。使用迭代器，算法函數(shù)可以訪問容器中指定位置的算法函數(shù)可以訪問容器中指定位

16、置的元素，而無需關(guān)心元素的具體類型。元素，而無需關(guān)心元素的具體類型。迭代器C+語言程序設(shè)計21迭代器的類型迭代器的類型l輸入迭代器輸入迭代器 可以用來從序列中讀取數(shù)據(jù)l輸出迭代器輸出迭代器 允許向序列中寫入數(shù)據(jù)l前向迭代器前向迭代器 既是輸入迭代器又是輸出迭代器，并且可以對序列進行單向的遍歷l雙向迭代器雙向迭代器 與前向迭代器相似，但是在兩個方向上都可以對數(shù)據(jù)遍歷l隨機訪問迭代器隨機訪問迭代器 也是雙向迭代器，但能夠在序列中的任意兩個位置之間進行跳轉(zhuǎn)。迭代器C+語言程序設(shè)計22迭代器適配器迭代器適配器l迭代器適配器是用來擴展（或調(diào)整）迭代器功能迭代器適配器是用來擴展（或調(diào)整）迭代器功能的類。它

17、本身也被稱為迭代器，只是這種迭代器的類。它本身也被稱為迭代器，只是這種迭代器是通過改變另一個迭代器而得到的是通過改變另一個迭代器而得到的l逆向迭代器逆向迭代器 通過重新定義遞增運算和遞減運算，使其行為正好倒置l插入型迭代器插入型迭代器 將賦值操作轉(zhuǎn)換為插入操作。通過這種迭代器，算法可以執(zhí)行插入行為而不是覆蓋行為l例例10-6 應(yīng)用逆向迭代器和后插迭代器來操作向量容器中的元素迭代器C+語言程序設(shè)計23迭代器相關(guān)的輔助函數(shù)迭代器相關(guān)的輔助函數(shù)ladvance()函數(shù)函數(shù) 將迭代器的位置增加，增加的幅度由參數(shù)決定lDistance()函數(shù)函數(shù) 返回迭代器之間的距離l函數(shù)函數(shù)iter_swap() 交

18、換兩個迭代器所指向的元素值l例例10-7 用三個迭代器輔助函數(shù)來操作列表容器中的元素。迭代器C+語言程序設(shè)計24標準標準C+庫中的算法庫中的算法l算法本身是一種函數(shù)模板算法本身是一種函數(shù)模板l不可變序列算法不可變序列算法（Non-mutating algorithmsNon-mutating algorithms）不直接修改所操作的容器內(nèi)容的算法l可變序列算法可變序列算法（Mutating algorithmsMutating algorithms）可以修改它們所操作的容器的元素。l排序相關(guān)算法排序相關(guān)算法l數(shù)值算法數(shù)值算法算 法C+語言程序設(shè)計25算法應(yīng)用舉例算法應(yīng)用舉例l例例10-9 應(yīng)用不可變序列算法對數(shù)據(jù)序列進行分析l例例10-10 以可變序列算法對數(shù)據(jù)序列進行復(fù)制，生成，刪除，替換，倒序，旋轉(zhuǎn)等可變性操作。l例例10-11 應(yīng)用排序相關(guān)算法對序列進行各項操作l例例10-12 應(yīng)用數(shù)值算法對數(shù)據(jù)序列進行操作算 法C+語言程序設(shè)計26函數(shù)對象函數(shù)對象l一個行為類似函數(shù)的對象，它可以不需參一個