STL标准模板库

STL(Standard Template Library)标准模板库

是C++标准库中的一个重要组成部分，它提供了一组通用的模板类和函数，用于数据结构和算法的实现。STL的核心部分包括容器、算法和迭代器，这三者紧密结合，使得C++编程更加高效和灵活。

vector

是 C++ 标准模板库（STL）中的一个序列式容器，它提供了动态数组的功能，可以高效地进行元素的随机访问、插入和删除。

常用操作

创建和初始化

    vector<int> vec1;                   // 默认构造函数，创建一个空的 vector
    vector<int> vec2(10);               // 创建一个包含 10 个元素的 vector，元素默认初始化
    vector<int> vec3(10, 42);           // 创建一个包含 10 个元素的 vector，元素初始化为 42
    vector<int> vec4 = {1, 2, 3, 4, 5}; // 列表初始化

访问元素

vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
// 使用下标运算符访问元素
cout << "Element at index 2: " << vec[2] << std::endl;
// 获取第一个和最后一个元素
cout << "First element: " << vec.front() << std::endl;
cout << "Last element: " << vec.back() << std::endl;

修改元素

vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
// 修改元素
vec[2] = 10;
// 添加和删除元素
vec.push_back(6); // 在末尾添加一个元素
vec.pop_back();   // 删除末尾的元素
// 插入和删除
vec.insert(vec.begin() + 1, 100); // 在指定位置插入元素
vec.erase(vec.begin() + 2);       // 删除指定位置的元素
// 清空所有元素
vec.clear();

遍历元素

   // 使用传统的 for 循环
    for (std::size_t i = 0; i < vec.size(); ++i) {
        std::cout << vec[i] << " ";
    }
    // 使用范围 for 循环
    for (int v : vec) {
        std::cout << v << " ";
    }
    // 使用迭代器
    for (auto it = vec.begin(); it != vec.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }

常见成员函数

• size(): 返回当前元素个数。
• empty(): 判断容器是否为空。
• resize(size_type n): 调整容器大小。
• reserve(size_type n): 预留至少能够存储 n 个元素的空间。
• push_back(const T& val): 在末尾添加元素。
• pop_back(): 删除末尾的元素。
• insert(iterator pos, const T& val): 在指定位置插入元素。
• erase(iterator pos): 删除指定位置的元素。
• clear(): 清空容器。

set

1. 创建和初始化set

set<int> s1 = {1, 2, 3, 4, 5};
set<int> s2;

2. 插入元素

s1.insert(10);
s1.insert(20);
s1.insert(10); // 重复元素不会插入

3. 输出set中的元素

cout << "Elements in set: ";
for (const auto& elem : s1) {
    cout << elem << " ";
}
cout << endl;

4. 查找元素

auto it = s1.find(20);
if (it != s1.end()) {
    cout << "Element 20 found" << endl;
} else {
    cout << "Element 20 not found" << endl;
}

5. 删除元素

s1.erase(10); // 删除值为10的元素
cout << "Elements in set after deleting 10: ";
for (const auto& elem : s1) {
    cout << elem << " ";
}
cout << endl;

6. 获取set的大小

size_t size = s1.size();

7. 清空set

s1.clear();
cout << "Set is " << (s1.empty() ? "empty" : "not empty") << endl;

8.可重集multiset

map

关联容器，存储键值对（key-value pair），其中每个键是唯一的，并且按照键自动排序。map通常基于红黑树实现，因此支持高效的插入、删除和查找操作。

创建

map<int,int> mp1;
map<int,string> mp2;

插入元素

mp1.insert({1,2});
mp1[1]=2;

其他成员函数

mp1.erase(1);//删除指定剪元素
mp1.clear();//清空所有元素
mp1.empty();//检查是否为空
mp1.size();//返回大小

unordered_map

stack

创建栈：

stack<int> s;

创建一个存储整数的空栈。

添加元素：

s.push(10);
s.push(20);
s.push(30);

使用 push 方法向栈顶添加元素。

访问栈顶元素：

cout << "Top element: " << s.top() << endl;

使用 top 方法获取栈顶元素的值。

移除栈顶元素：

s.pop();

priority_queue

优先队列，默认是最大堆，即优先级最高的元素值最大。

创建优先队列

priority_queue<int> pq;// 创建一个优先级队列
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> min_pq;// 创建一个优先级队列（最小堆）

添加元素

pq.push(10);
pq.push(20);
pq.push(5);

访问堆顶

cout << "Top element: " << pq.top() << endl;

删除元素

pq.pop();

其他成员函数

pq.size();//返回优先级队列中的元素个数。
pq.emplace();//返回优先级队列中的元素个数。
pq.empty();//判断优先级队列是否为空。

mt19937

属于C++ 标准库中的一个伪随机数生成器（PRNG）， 是 Mersenne Twister 算法的一种实现 。

mt19937 的特点

• 长周期：mt19937 的周期为 \(2^{19937}−1\)，这意味着在生成 \(2^{19937}\) 个随机数之前不会重复。
• 高效性：mt19937 生成随机数的速度很快，适合高性能需求。
• 良好的随机性：它能通过一系列统计测试，确保生成的随机数具有良好的随机性。

创建一个随机数生成器

mt19937 rnd;

设置种子值

rnd.seed(random_device{}());//random_device可生成非确定性的随机数，通常用作伪随机数生成器（PRNG）的种子

生成一个随机整数

int random_number = rnd();
cout << "Random number: " << random_number << endl;

bitset

不属于标准模板库（STL），但属于C++标准库

1. 创建 bitset

你可以通过整数值、字符串或默认构造函数来创建一个bitset：

bitset<8> bset1(42); // 用整数42初始化，二进制为00101010
bitset<8> bset2(string("1100")); // 用字符串"1100"初始化，前面补0为00001100
bitset<8> bset3; // 默认构造，所有位初始化为0

2. 位操作

bitset支持丰富的位操作，如按位与、按位或、按位取反等：

bitset<8> result_and = bset1 & bset2; // 按位与
bitset<8> result_or = bset1 | bset2; // 按位或
bitset<8> result_xor = bset1 ^ bset2; // 按位异或
bitset<8> result_not = ~bset1; // 按位取反

3. 位访问和修改

你可以访问和修改特定位：

bool bit = bset1[1]; // 访问第二个位
bset1.set(1); // 将第二个位设为1
bset1.test(1);//第二个位是否为1；
bset1.reset(1); // 将第二个位重置为0
bset1.flip(1); // 翻转第二个位

4. 其他成员函数

bitset还提供了一些有用的成员函数：

size_t count = bset1.count(); // 返回置位为1的位的数量
size_t size = bset1.size(); // 返回bitset的大小（位数）
bool any = bset1.any(); // 检查是否有任意一位为1
bool none = bset1.none(); // 检查是否所有位都为0
bset1.set(); // 将所有位设为1
bset1.reset(); // 将所有位重置为0
bset1.flip(); // 翻转所有位
std::string str = bset1.to_string(); // 转换为字符串表示
unsigned long ulong = bset1.to_ulong(); // 转换为unsigned long表示