C++ 提高篇 2 之 STL 及 string 容器

C++ 自学

• STL 初识
• vector 存放内置数据类型
• vector 存放自定义数据类型
• vector 容器嵌套容器
• string 容器
• • string 基本概念
  • string 构造函数
  • string 赋值操作
  • string 字符串拼接
  • string 查找和替换
  • string 比较
  • string 字符存取
  • string 插入和删除
  • string 子串

STL 初识

STL 基本概念

1. STL 标准模板库
2. STL 从广义上分为：容器、算法和迭代器
3. 容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接
4. STL 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数

STL 六大组件

》》STL 大体上分为六大组件，分别是容器、算法、迭代器、仿函数、适配器和空间配置器

1. 容器：各种数据结构，如 vector、list、deque、set、map 等，用来存放数据
2. 算法：各种常用的算法，如 sort、find、copy、for_each 等
3. 迭代器：扮演了容器和算法之间的胶合剂
4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略
5. 适配器：一种用来修饰容器、仿函数或者迭代器接口的东西
6. 空间配置器：负责空间的配置与管理

STL 中容器、算法和迭代器

》》容器

1. STL 容器就是运用一些最广泛的数据类型实现出现
2. 常用的数据结构：数组、链表、树、栈、队列、集合、映射表等
3. 可以分为序列式容器和关联式容器二类
4. 序列式容器强调值的排序，其中的元素都有固定的位置
5. 关联式容器属于二叉树结构，其中的元素没有固定的位置关系

》》算法

1. 有限的步骤解决逻辑或数学上的问题，称为算法
2. 算法分为质变算法和非质变算法二类
3. 质变算法指运算过程会改变区间元素内容，如拷贝、替换和删除等
4. 非质变算法指运算过程不会改变区间元素内容，如查找、计数、遍历和寻找极值等

》》迭代器

1. 提供一种方法，使之能够依序访问容器中的每个元素，而又无需暴露容器内部的表示方式
2. 每个容器都有属于自己的迭代器，迭代器的使用非常类似于指针
3. 迭代器可以分为输入、输出、前向、双向、随机迭代器

vector 存放内置数据类型

容器：vector（所需头文件 #include ）

算法：for_each（所需头文件 #include ）

迭代器：vector::iterator

#include 
using namespace std;
#include  // 容器
#include  // 算法

void Print(int value) {
	cout << value << " ";
}

int main() {

	// 1. 创建一个 vector 容器，数组
	vector v;

	// 2. 向容器中插入数据
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	
	// 3. 通过迭代器访问容器中的数据
	vector::iterator itBegin = v.begin(); // 起始迭代器，指向容器中的第一个元素
	vector::iterator itEnd = v.end(); // 结束迭代器，指向容器中最后一个元素的下一个位置
	// itBegin 和 itEnd 都属于指针
	// 3.1 第一种遍历方法
	while (itBegin != itEnd) {
		cout << *itBegin << " "; // 10 20 30
		itBegin++;
	}
	cout << endl;
	// 3.2 第二种遍历方法
	for (vector::iterator it = v.begin(); it < v.end(); it++) {
		cout << *it << " "; // 10 20 30
	}
	cout << endl;
	// 3.3 第三种遍历方法 -- 利用 STL 提供遍历的算法
	for_each(v.begin(), v.end(), Print); // 10 20 30
	cout << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

解释：如下程序创建了一个容器数组 v；并利用 push_back 函数插入了三条 int 类型的数据；随后通过迭代器访问数组中的元素：访问方法如下举了三个例子，第一种和第二种类似，用二个变量接收容器 v 的起始地址和末尾后（末尾后一个）地址，用遍历的方式访问元素，第三种则是通过算法 for_each，其中传入了三个参数，第一个和第二个参数分别是起始地址和末尾后地址，第三个参数传递了一个函数名，函数形参为数组中的元素

vector 存放自定义数据类型

自定义 Person 数据类型，其中包含二个成员属性（Name_ 和 Age_）

第一种：vector 容器数组中存放 Person 对象

#include 
using namespace std;
#include 
#include  // 容器

// 自定义数据类型
class Person {
public:
	Person(string name, int age) {
		Name_ = name;
		Age_ = age;
	}
public:
	string Name_;
	int Age_;
};

int main() {

	// 1. 创建容器对象
	vector v;

	// 2. 创建数据并插入数据
	Person p1("A", 1);
	Person p2("B", 2);
	Person p3("C", 3);
	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);

	// 3. 输出数组中的数据
	for (vector::iterator it = v.begin(); it < v.end(); it++)
	{
		cout << "Name：" << (*it).Name_ << " Age：" << (*it).Age_ << endl;
	}
	// outputs:Name：A Age：1
	//		   Name：B Age：2
	//		   Name：C Age：3

	system("pause");
	return 0;
}

第二种：vector 容器数组中存放 Person 对象地址

#include 
using namespace std;
#include 
#include  // 容器

// 自定义数据类型
class Person {
public:
	Person(string name, int age) {
		Name_ = name;
		Age_ = age;
	}
public:
	string Name_;
	int Age_;
};

int main() {

	// 1. 创建容器对象
	vector v;

	// 2. 创建数据并插入数据地址
	Person p1("A", 1);
	Person p2("B", 2);
	Person p3("C", 3);
	v.push_back(&p1);
	v.push_back(&p2);
	v.push_back(&p3);

	// 3. 输出数组中的数据 -- 此时 *it 变为一个指针
	for (vector::iterator it = v.begin(); it < v.end(); it++)
	{
		cout << "Name：" << (*it)->Name_ << " Age：" << (*it)->Age_ << endl;
	}
	// outputs:Name：A Age：1
	//		   Name：B Age：2
	//		   Name：C Age：3

	system("pause");
	return 0;
}

vector 容器嵌套容器

#include 
using namespace std;
#include 
#include  // 容器

// 自定义数据类型
class Person {
public:
	Person(string name, int age) {
		Name_ = name;
		Age_ = age;
	}
public:
	string Name_;
	int Age_;
};

int main() {

	// 1. 创建容器对象
	vector> v;

	// 2. 创建数据对象并为之插入数据 -- 次容器 
	vector v1;
	vector v2;
	vector v3;
	for (int i = 0; i < 3; i++) {
		v1.push_back(i + 1);
		v2.push_back(i + 2);
		v3.push_back(i + 3);
	}
	// 3. 往主容器中插入数据
	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
	v.push_back(v3);

	// 4. 遍历主容器对象
	for (vector>::iterator it = v.begin(); it < v.end(); it++) {
		for (vector::iterator iit = (*it).begin(); iit < (*it).end(); iit++) {
			cout << (*iit) << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	// outputs:1 2 3
	//         2 3 4
	//		   3 4 5
	

	system("pause");
	return 0;
}

string 容器 string 基本概念

本质

string 是 C++ 风格的字符串，而 string 本质上是一个类

string 和 char * 的区别

1. char * 是一个指针
2. string 是一个类，类内部封装了 char *，是一个 char * 型的容器

特点

1. string 类内部封装了很多成员方法，如查找、拷贝、删除、替换和插入等
2. string 管理 char * 所分配的内存，不用担心复制越界和取值越界问题

string 构造函数

构造函数原型

1. string(); // 创建一个空的字符串，如 string str;
2. string(const char * s); // 使用字符串 s 初始化
3. string(const string& s); // 使用一个 string 对象初始化另一个 string 对象
4. string(int n, char c); // 使用 n 个字符 c 初始化

#include 
using namespace std;
#include 

int main() {

	// 1. 默认构造
	string s1;
	cout << s1 << endl; // 空字符串

	// 2. 有参构造
	const char * str = "love"; // C 风格字符串
	string s2(str);
	cout << s2 << endl; // love

	// 3. 使用一个 string 对象初始化字符串
	string s3(s2);
	cout << s3 << endl; // love

	// 4. 使用 n(10) 个字符 c(g) 初始化
	string s4(10, 'g');
	cout << s4 << endl; // gggggggggg

	system("pause");
	return 0;
}

string 赋值操作

赋值的函数原型

1. string& operator=(const char* s); // 字符串 s 赋值给当前的字符串
2. string& operator=(const string &s); // 字符串对象 s 赋值给当前的字符串
3. string& operator=(char c); // 字符赋值给当前的字符串
4. string& assign(const char *s); // 字符串 s 赋值给当前的字符串
5. string& assign(const char *s, int n); // 字符串 s 的前 n 个字符赋值给当前的字符串
6. string& assign(const string &s); // 字符串对象 s 赋值给当前字符串
7. string& assign(int n, char c); // 将 n 个字符 c 赋值给当前字符串

#include 
using namespace std;
#include 

int main() {

	// 默认构造
	string s1; // 空字符串
	// 有参构造
	string s2("you");
	// 使用 5 个 r 初始化字符串
	string s3(5, 'r');

	// 等号赋值操作
	// 1. 字符串 "love" 赋值给字符串 s1
	s1 = "love";
	cout << s1 << endl; // love
	// 2. 字符串对象 s2 赋值给 s1
	s1 = s2;
	cout << s1 << endl; // you
	// 3. 字符对象 c 赋值给字符串 s1
	s1 = 'm';
	cout << s1 << endl; // m
	
	// assign 函数赋值操作
	// 1. 字符串 "his" 赋值给字符串 s1
	s1.assign("his");
	cout << s1 << endl; // his
	// 2. 字符串 "his" 前 n 个元素赋值给字符串 s1
	s1.assign("her", 2);
	cout << s1 << endl; // he
	// 3. 字符串 s3 赋值给字符串 s1
	s1.assign(s3);
	cout << s1 << endl; // rrrrr
	// 4. 将 n(5) 个字符 c(b) 赋值给字符串 s1
	s1.assign(5, 'b');
	cout << s1 << endl; // bbbbb

	system("pause");
	return 0;
}

string 字符串拼接

字符串拼接的函数原型（append 函数不可拼接字符）

1. string& operator+=(const char * s); // 拼接字符串 s
2. string& operator+=(const char c); // 拼接字符 c
3. string& operator+=(const string & s); // 拼接字符对象 s
4. string& append(const char *s); // 拼接字符串 s
5. string& append(const char *s, int n); // 拼接字符串 s 的前 n 个字符
6. string& append(const string &s); // 拼接字符串对象 s
7. string& append(const string &s, int pos, int n); // 拼接从索引 pos 开始的 n 个字符

#include 
using namespace std;
#include 

int main() {

	// 构造函数
	string s1; // 空字符串
	// 有参构造
	string s2("you"); 

	// 加等号拼接字符串
	// 1. 拼接字符串 s
	s1 += "i";
	cout << s1 << endl; // i
	// 2. 拼接字符 c
	s1 += 'l';
	cout << s1 << endl; // il
	// 3. 拼接字符串对象 s2
	s1 += s2;
	cout << s1 << endl; // ilyou
	
	// append 函数拼接字符串
	// 1. 拼接字符串 s
	s1.append("beat");
	cout << s1 << endl; // ilyoubeat
	// 2. 拼接字符串 s 的前 n 个字符
	s1.append("ful", 2);
	cout << s1 << endl; // ilyoubeatfu
	// 3. 拼接字符串对象 s2
	s1.append(s2);
	cout << s1 << endl; // ilyoubeatfuyou
	// 4. 拼接字符串从索引位置 2 开始的 2 个字符
	s1.append("abcdefg", 2, 2);
	cout << s1 << endl; // ilyoubeatfuyoucd
			
	system("pause");
	return 0;
}

string 查找和替换

字符串查找：查找指定字符串是否存在

1. int find(const string& s, int pos = 0) const; // 从索引为 pos 往后查找字符串对象 s 第一次出现的位置
2. int find(const char* s, int pos = 0) const; // 从索引为 pos 往后查找字符串 s 第一次出现的位置
3. int find(const char* s, int pos, int n) const; // 从索引为 pos 往后查找字符串前 n 个字符第一次出现的位置
4. int find(const char c, int pos = 0) const; // 从索引为 pos 往后查找字符 c 第一次出现的位置
5. int rfind(const string& s, int pos = npos) const; // （逆序）从索引为 pos 往前查找字符串对象 s 第一次出现的位置
6. int rfind(const char* s, int pos = npos) const; // （逆序）从索引为 pos 往前查找字符串 s 第一次出现的位置
7. int rfind(const char* s, int pos, int n) const; // （逆序）从索引为 pos 往前查找字符串前 n 个字符第一次出现的位置
8. int rfind(const char c, int pos = npos) const; // （逆序）从索引为 pos 往前查找字符 c 第一次出现的位置

#include 
using namespace std;
#include 

int main() {

	// 有参构造
	string s1("iloveyoubabyyoukonw!");
	// 有参构造
	string s2("ou");
	// 初始化字符
	string s3;
	s3 = 'u';
	
	// 正序查找
	// 1. 从索引为 0 往后查找字符串对象 s2，返回第一次出现位置的索引
	cout << s1.find(s2) << endl; // 6 
	// 2. 从索引为 0 往后查找字符串 "ou"，返回第一次出现位置的索引
	cout << s1.find("ou") << endl; // 6 
	// 3. 从索引为 0 往后查找字符串 "ou" 的前 1 个元素，返回第一次出现位置的索引
	cout << s1.find("ou", 0, 1) << endl; // 2
	// 4. 从索引为 0 往后查找字符 'v'，返回第一次出现位置的索引
	cout << s1.find('v') << endl; // 3

	// 逆序查找
	// 1. （逆序）从索引为 20 往前查找字符串对象 s2，返回第一次出现位置的索引
	cout << s1.rfind(s2) << endl; // 13
	// 2. （逆序）从索引为 20 往前查找字符串 "ou"，返回第一次出现位置的索引
	cout << s1.rfind("ou") << endl; // 13
	// 3. （逆序）从索引为 20 往前查找字符串 "ou" 的前 1 个元素，返回第一次出现位置的索引
	cout << s1.rfind("ou", 20, 1) << endl; // 16
	// 4. （逆序）从索引为 20 往前查找字符 'v'，返回第一次出现位置的索引
	cout << s1.rfind('v') << endl; // 3


	system("pause");
	return 0;
}

字符串替换：在指定的位置替换字符串

1. string& replace(int pos, int n, const string &s); // 从 pos 开始的 n 个字符替换为字符串对象 s
2. string& replace(int pos, int n, const char* s); // 从 pos 开始的 n 个字符替换为字符串 s

#include 
using namespace std;
#include 

int main() {

	// 有参构造
	string s1("loveyou");
	// 有参构造
	string s2("me");

	// 1. 替换字符串对象 s2
	s1.replace(4, 3, s2);
	cout << s1 << endl; // loveme
	
	// 2. 替换字符串
	s1.replace(4, 2, "him");
	cout << s1 << endl; // lovehim

	system("pause");
	return 0;
}

string 比较

函数原型

1. int compare(const string &s) const; // 与字符串对象 s 比较
2. int compare(const char *s) const; // 与字符串 s 比较

比较方式：根据字符的 ASCII 码；相等则返回 0；大于则返回 1；小于则返回 -1；

#include 
using namespace std;
#include 

int main() {

	// 有参构造
	string s1("loveyou");
	// 有参构造
	string s2("me");

	// 1. 与字符串对象比较
	cout << s1.compare(s2) << endl; // -1
	cout << s1.compare(s1) << endl; // 0

	// 2. 与字符串对比
	cout << s1.compare("loveyou") << endl; // 0
	cout << s1.compare("loveyoue") << endl; // -1
	cout << s1.compare("loveyo") << endl; // 1

	system("pause");
	return 0;
}

string 字符存取

string 中单个字符存取方式有二种

1. char& operator[](int n); // 通过索引取字符
2. char& at(int n); // 通过 at 方式取字符

#include 
using namespace std;
#include 

int main() {

	// 有参构造
	string s1("loveyou");

	// 第一种方式
	for (int i = 0; i < s1.size(); i++) {
		cout << s1[i] << " "; // l o v e y o u
	}
	cout << endl;

	// 第二种方式
	for (int j = 0; j < s1.size(); j++) {
		cout << s1.at(j) << " "; // l o v e y o u
	}
	cout << endl;

	system("pause");
	return 0;
}

string 插入和删除

函数原型

1. string& insert(int pos, const char* s); // 插入字符串 s
2. string& insert(int pos, const string& s); // 插入字符串对象 s
3. string& insert(int pos, int n, char c); // 在指定位置插入 n 个字符 c
4. string& erase(int pos, int n); // 删除从 pos 开始的 n 个字符

#include 
using namespace std;
#include 

int main() {

	// 有参构造
	string s1("loveyou");
	string s2("his");

	// 1. 插入字符串
	s1.insert(0, "me");
	cout << s1 << endl; // meloveyou
	// 2. 插入字符串对象
	s1.insert(2, s2);
	cout << s1 << endl; // mehisloveyou
	// 3. 在指定位置插入 n 个字符
	s1.insert(0, 3, 'a');
	cout << s1 << endl; // aaamehisloveyou

	// 4. 删除从 pos 开始的 n 个字符
	s1.erase(0, 5);
	cout << s1 << endl; // hisloveyou

	system("pause");
	return 0;
}

string 子串

函数原型

string substr(int pos, int n) const; // 返回由 pos 开始的 n 个字符组成的字符串

#include 
using namespace std;
#include 

int main() {

	// 有参构造
	string s1("loveyou");
	// 构造函数
	string s2;

	s2 = s1.substr(0, 3);
	cout << s2 << endl; // lov
	s2 = s1.substr(2, 4);
	cout << s2 << endl; // veyo

	system("pause");
	return 0;
}