C++标准模板库STL算法与自适应容器（栈和队列）

参考《21天学通C++》第23与第24章节，对STL算法与自适应容器进行介绍。

实际上在前面的STL顺序容器、关联容器进行介绍时或多或少引用到了一些STL算法中的模板函数。而自适应容器是在顺序容器的基础上按照stack、queue的性质进行定制实现的。所以，本篇博文将言简意赅地总结出需要掌握的纲要。

一、STL算法

查找、搜索、删除、计数、排序等都是一些通用算法，STL通过模板函数提供了这些算法，可通过迭代器对容器进行操作。需要包含<algorithm>头文件。

1. find，find_if

用于在vector等顺序容器中查找与值匹配或满足条件的元素，返回值为对应的迭代器；

2. count，count_if

用于计算在给定范围内的元素数；

3. search，search_n

用于在一个序列中查找另一个序列；

4. fill，fill_n

用于将容器中的元素初始化为指定值；

5. generate，generate_n

用于将元素设置为运行阶段生成的值；比如：generate（vecIntegers.begin(),vecIntegers.end(), rand）//用随机数填充；generate_n(vecIntegers.begin(), 5,
rand) //用随机数填充开始五个数据

6. for_each

用来对指定范围的元素进行处理；采用一个指定的一元函数对象。

7. transform

用来对源范围内每个元素调用指定的函数对象；函数对象可以是一元函数，也可以是二元函数。for_each与transform非常相似。

8. copy，copy_if，copy_backward

copy沿着前向复制，copy_if仅在指定的一元谓词返回true时才返回，copy_backward沿着后向复制。

9. replace，replace_if

用于替换集合中等于指定值和满足给定条件的元素。

10. sort

用于排序；

11. partition，stable_partition

将输入范围分为两个部分：一部分满足谓词，一部分不满足谓词。stable_partition还能保证每个分区中元素的相对顺序不变，而partition则不能保证。

12. unique

用于删除重复的元素；

13. binary_search

用于有序容器中的快速查找；

14. lower_bound，upper_bound

用于将元素插入到有序集合时，其可插入到有序范围内的最前位置和最后位置。

15. remove，remove_if

从容器中移除符合条件的元素；

总结：

使用算法remove、remove_if、unique之后要使用容器的成员函数erase调整容器大小；返回值为迭代器的时候要注意检查返回值与容器end()，以确定迭代器的有效性；仅当元素相对顺序很重要时，才使用stable_partition来做。记住在调用unique之前，先使用sort对容器进行排序，保证相同值得元素彼此相邻，这样unique才能发挥作用。

二、自适应容器之栈 stack

1.stack概念和定义

栈的数据结构特性是：先入后出，后入先出，只能从栈顶插入、删除和访问。可将栈视为一叠盘子，最后叠上去的盘子首先被取下来，而不能从中间或底部取出盘子。

std::stack的定义如下：

template <class elementType, class Container=deque<Type>> class stack;

elementType为stack存储的对象类型；Container是stack使用的默认底层容器实现类。stack默认在内部使用std::deque实现，但可指定vector、list来存储数据。

2. stack实例化

stack实例化的形式可以有：

std::stack<int> stackInts;//整型stack

std::stack<Tuna>
stackObjs;//存储类对象Tuna的栈

std::stack<double，vector<double>>
stackDoublesInVector;//double型stack，指定内部使用vector容器实现。

3.stack成员函数

push//在栈顶插入

pop//在栈顶删除

empty//检查栈是否为空

size//返回栈中元素数

top//获得指向栈顶元素的引用

三、自适应容器之队列 queue

1.queue概念和定义

队列的数据结构特性是：先进先出，允许在开头删除，在末尾插入，类似排队系统。

queue的定义如下：

template <class
elementType, class Container=deque<Type>> class
queue;

elementType为queue存储的对象类型；Container是queue使用的默认底层容器实现类。queue默认在内部使用std::deque实现，但可指定vector、list来存储数据。

2.
queue实例化

queue实例化的形式可以有：

std::queue<int>queueInts;//整型queue

std::queue<Tuna>queueObjs;//存储类对象Tuna的queue

std::queue<double，list<double>>queueDoublesInList;//double型queue，指定内部使用list容器实现。

3.queue成员函数

push//在队尾插入

pop//在队首删除

front//返回指向队首的元素引用

back//返回指向队尾的元素引用

empty//检查队列中是否为空

size//返回队列中元素数

四、自适应容器之优先级队列 priority_queue

1.priority_queue概念和定义

优先级队列与队列的最大区别是含有最大值（或二元谓词认为的最大值）的元素位于队首，且只能在队首执行操作。

priority_queue定义如下：

template <class
elementType, class Container=vector<Type>, class Compare=less<typename Container::value_type>> class priority_queue;

elementType为priority_queue存储的对象类型；Container是priority_queue使用的默认底层容器实现类。priority_queue默认使用vector进行内部实现。第三个参数指定一个二元谓词，帮助实现优先级的，如果没有指定二元谓词，将默认使用std::less，使用运算符<比较对象。

2.priority_queue实例化

std::priority_queue<int> priority_queueInts;//整型priority_queue

std::priority_queue<Tuna> priority_queueObjs;//存储类对象Tuna的priority_queue

std::queue<double，deque<double>，greater<int>> priority_queueGreaterDoublesInDeque;//double型priority_queue，指定内部使用deque容器实现，按照小到大的顺序存储在deque中。

3.priority_queue成员函数

push//在优先级队列中插入一个元素

pop//在队首（最大元素）删除

top//返回指向队首（最大元素）的元素引用

size//返回优先级队列中元素数

empty//检查优先级是否为空

总结：

本文阐述了3个重要的自适应容器STL stack，queue，priority_queue。这些容器使用顺序容器并进行改造，以满足其具体的数据结构特性，再通过成员函数呈现出栈、队列独特的行为特征。

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2015-8-6