C++之容器

容器，迭代器与容器适配器

所谓容器，即是将最常运用的一些数据结构（data structures）用类模板实现出来，用于容纳特定类型的对象。根据数据在容器中排列的特性，容器可概分为序列式（sequence）和关联式（associative）两种。容器的好处，那就是它不需要你预先告诉它你要存储多少对象，只要你创建一个容器对象，并合理的调用它所提供的方法，所有的处理细节将由容器来自身完成，它可以为你申请内存或释放内存，并且用最优的算法来执行您的命令。

迭代器是一种检查容器内元素并遍历元素的数据类型，它提供类似指针的功能，用于对容器的内容进行走访。

适配器是使一事物的行为类似于另一事物的行为的一种机制，是让一种已存在的容器类型采用另一种不同的抽象类型的工作方式来实现的一种机制。我们可以把它理解为容器的接口，或者容器的模版。而适配器具体采用哪种容器类型去实现，在定义适配器的时候可以决定。

下表列出STL 定义的三类容器所包含的具体容器类：

标准容器类	特点
顺序性容器
vector	从后面快速的插入与删除，直接访问任何元素
deque	从前面或后面快速的插入与删除，直接访问任何元素
list	双链表，从任何地方快速插入与删除
关联容器
set	快速查找，不允许重复值
multiset	快速查找，允许重复值
map	一对多映射，基于关键字快速查找，不允许重复值
multimap	一对多映射，基于关键字快速查找，允许重复值
容器适配器
stack	后进先出
queue	先进先出
priority_queue	最高优先级元素总是第一个出列

序列式容器（顺序容器）

定义和初始化：

为了定义一个容器类型的对象，必须包含相关的头文件：

#include<vector>

#include<list>

#include<deque>

由于所有的容器都是类模板，因此，当我们要定义某种容器对象时，必须在容器名后面加一对尖括号，尖括号里面提供容器中存放的元素的类型：

vector<string> svec;//此时该容器是空的，不过它可以存放string对象

类似的如：

list<int>  listInt;

deque<Person> item;

所有的容器类型都定义了默认构造函数，用于创建指定类型的空容器对象，为了程序更清晰，简短，容器类型最常用的构造函数是默认构造函数，不过，容器类还提供了以下的构造函数：

C c(c2);//创建容器c2的副本c,c和c2必须具有相同的容器类型，并存放相同类型的元素，它适用于所有的容器

将一个容器复制给另外一个容器时，类型必须匹配：容器类型和元素类型都必须匹配；

vector<int> ivec;

vector<int> ivec2(ivec);

C c(b,e);//创建c,其元素是迭代器b和e标示的范围内元素的副本，适用于所有容器

尽管不能直接将一种容器内的元素复制给另外一种容器，但系统允许通过一对迭代器间接实现该功能。因此，使用迭代器时，不要求容器类型相同，容器内的元素类型也可以不相同，只要它们相互兼容，能够将要复制的元素转换为所构建的新容器的元素类型即可实现复制。

vector<string> svec;

list<string> slist(svec.begin(),svec.end());

vector<string>::iterator mid=svec.begin()+svec.size()/2;

deque<string> front(svec.begin(),mid);

deque<string> back(mid,svec.end());

由于指针就是迭代器，因此允许通过使用内置数组中的一对指针初始化容器：

char *words[]={"book","book","book"};

size_t words_size=sizeof(words)/sizeof(char*);

list<string> word2(words,words+words_size);

C c(n,t);//用n个值为t的元素创建容器c,其中值t必须是容器类型C的元素类型的值，或者是可以转换为该类型的值,它只适用于顺序容器

list<string> slist(64,"hello");//64个“hello"

C c(n);//创建有n个值初始化元素的容器c,只适用于顺序容器

list<int> ilist(64);//64个元素，每个都是0

容器内元素的类型约束：

容器在给我们提供了强大的功能的同时，也给我们提出了一些使用要求，顺序容器元素类型必须满足以下两个约束：

(1)元素类型必须是支持赋值运算

(2)元素类型的对象必须可以复制

引用不支持一般意义的赋值运算，因此，除了引用类型外，所有内置或复合类型都可以用在元素类型；IO库类型不支持赋值和复制，因此除了输入输出（IO）标准库类型外，所有的其他标准库类型都是有效的容器元素类型，甚至可以是元素本身就是容器类型元素如：

vector<vector<string> > lines;

此外，我们应该明白的，那就是以上的两个约束只是容器类型的最低要求，因为，一些容器操作对元素类型提出了更苛刻的要求，提出了其他约束，如果元素类型不支持这些额外的苛刻要求，那我们还是可以定义该类型的容器，但是不能使用相应的特定的操作。

迭代器

迭代器为所有标准库类型所提供的运算：

*iter   返回迭代器iter所指向的元素的引用

iter->member 对iter进行解引用，获取指定元素中名为member的成员，等效于(*iter).member

++iter  给iter加1，使其指向容器里的下一个元素

iter++

--iter 给iter减1，使其指向容器里的前一个元素

iter--

iter1==iter2 比较两个迭代器是否相等，当两个迭代器指向同一个容器中的铜一个元素，或者当它们都指向同一个容器的超出末端的下一个位置，两个迭代器相等

iter1 !=iter2

C++定义中的容器类型中，只有vector和deque容器提供下面两种重要的运算：迭代器算术运算，以及使用除了==和！=之外的关系操作符来比较两个迭代器：

iter+n

iter-n 在迭代器上加（减）整数值n,将产生指向容器前面（后面）第n个元素的迭代器

iter1+=iter2

iter1-=iter2

iter1-iter2

<,<=,>,>=  迭代器的关系操作符，当一个迭代器指向的元素在容器中位于另一个迭代器指向的元素之前，则前一个迭代器小于后一个迭代器

C++语言使用一对迭代器标记迭代器范围，这两个迭代器分别指向同一个容器中的两个元素或超出末端的下一个位置，通常将它们命名为first和last,或beg和end,用于标记容器中的一段元素范围。要注意的是，last(或者end)并不是指向元素范围的最后一个元素，而是指向最后一个元素的下一位置，这样更方便我们编程使用：当first和last相等时，迭代器范围为空，当first与last不相等的时候，迭代器范围内至少有一个元素，而且first指向该区间中的第一个元素：

while(first !=last)

{

++first;

}

begin和end成员

begin和end操作产生指向这些容器内第一个元素和最后一个元素的下一个位置的迭代器

c.begin() 返回一个迭代器，它指向容器c的第一个元素

c.end() 返回一个迭代器，它指向容器c的最后一个元素的下一个位置

c.rbegin() 返回一个逆序迭代器，它指向容器c的最后一个元素

c.rend() 返回一个逆序迭代器，它指向容器c的第一个元素前面的位置

反向迭代器是一种反向遍历容器的迭代器。也就是，从最后一个元素到第一个元素遍历容器。反向迭代器将自增（和自减）的含义反过来了：对于反向迭代器，++ 运算将访问前一个元素，而 -- 运算则访问下一个元素,如下图：

上述每个操作都有两个不同的版本：一个是const成员，另一个是非const成员。这些操作返回什么类型取决于容器是否为const。如果容器不是const，则这些操作返回iterator或reverse_iterator类型。如果容器是const，则其返回类型要加上const_前缀，也就是const_iterator和const_reverse_iterator类型。

在顺序容器中添加元素

c.push_back(t); 在容器c的尾部添加值为t的元素,返回void类型

c.push_front(t);在容器c的前端添加值为t的元素，返回void类型

只适用于list和deque容器类型

c.insert(p,t);在迭代器p所指向的元素前面插入值为t的新元素，返回指向新添加元素的迭代器

c.insert(p,n,t);在迭代器p所指向的元素前面插入n个值为t的新元素，返回void类型

c.insert(p,b,e);在迭代器p所指向的元素前面插入由迭代器b和e标记的范围内的元素,返回void类型

在容器中添加元素时，系统是将元素值复制到容器里，类似地，使用一段元素初始化新容器时，新容器存放的是原始元素的副本。被复制的元素和新容器中的元素各不相干，此后，容器内元素值发生变化时，被复制的原始元素值不受到影响，反之亦然。

顺序容器的大小操作

c.size() 返回容器 c 中的元素个数。返回类型为 c::size_type

c.max_size() 返回容器 c 可容纳的最多元素个数，返回类型为c::size_type

c.empty() 返回标记容器大小是否为 0 的布尔值

c.resize(n) 调整容器 c 的长度大小，使其能容纳 n 个元素，如果 n <c.size()，则删除多出来的元素；否则，添加采用值初始化的新元素
c.resize(n,t) 调整容器 c 的长度大小，使其能容纳 n 个元素。所有新添加的元素值都为 t

访问容器内元素：

c.back() 返回容器c的最后一个元素的引用（注意与前面end或者last的区别)

c.front() 返回容器c的第一个元素的引用

以下两种只适用于vector和deque容器

c[n] 返回下标为n的元素的引用

c.at(n)返回下标为n的元素的引用

删除容器元素：

c.erase(p) 删除迭代器p所指向的元素，返回一个指向被删除元素后面的元素的迭代器

c.erase(b,e) 删除迭代器b和e所标记的范围内的所有元素

c.clear() 删除迭代器c内的所有元素

c.pop_back()删除迭代器c内的最后一个元素

c.front()删除迭代器c内的第一个元素