C++primer 第九章筆記 初稿

9.1 順序容器

1. 性質：容器中元素的順序與加入的位置相對應，爲使用者提供了控制元素存儲和訪問順序的能力。

2. 六大順序容器

   名稱	功能	特點>
   vector	可變大小數組	支持快速隨機訪問，除尾部外插入、刪除較慢
   deque	雙端隊列	支持快速隨機訪問，頭尾外插入刪除較慢
   list	雙向列表	支持雙向順序訪問，任何位置插入刪除很快
   forward_list	單項列表	支持正向順序訪問，任何位置插入刪除很快
   array	固定大小數組	支持快速隨機訪問，不能添加刪除
   string	字符串	支持快速隨機訪問，除尾部外插入、刪除較慢

1. list與forward_list相較有更大的額外內存消耗。
2. array相比內置數組更爲安全。
3. 標準庫運行效率較高，應當優先選擇標準庫而不是原式數據結構。
4. 如果程序只要在讀取時纔會向容器中間插入數據，可以設定一個list緩衝。

9.2順序容器概覽（一般操作）

類型與函數	描述
iterator	迭代器
const_iterator	只讀迭代器
size_type	無符號整型，描述容器大小或迭代器位置差
difference_type	帶符號整型
value_type	元素類型
reference	元素左值類型，與value_type&相似
const_reference	const左值
C c, C c(c2), C c(b,e)	構造函數
C c{a,b,c,d…}	構造函數
C c(n), C c(n,t)	構造函數，n爲個數，t爲初始值
c1=c2, c1={a,b,c,d,…}	賦值
a.swap(b), swap(a,b)	交換
c.size()	元素個數（不支持forward_list）
c.max_size()	容器可保存最多元素個數
c.empty()	確認容器是否爲空
c.insert(args)	插入元素
c.emplace(inits)	構造一個元素
c.erase(args)	刪除元素
c.clear()	清空容器
reverse_iterator	逆尋址迭代器
const_reverse_iterator	只讀逆尋址迭代器
c.rbegin(), c.rend(), c.crbegin(), c.crend	返回逆尋址迭代器

對於C c(b,e)的構造方法，C所聲明的容器元素類型，必須與b e的類型相容（不一定一樣，除array）。

比較運算符必須要求容器中的元素允許元素運算。

1. 迭代器有公共的接口，forward_list不支持自減操作。

2. 對反向迭代器使用自增，等價於正向迭代器遞減。

3. 迭代器初始化與拷貝初始化區別

   list<string> ls;
   vector<const char*> vcc;
   
   list<string> ls2(ls);//正確無疑
   deque<string>ds(ls);//錯誤，容器種類不同 
   vector<string>vs(vcc)//錯誤，容器元素類型不同
   forward_list<string>fs(vcc.begin(),vcc.end());//正確 

4. array
5. • 支持容器直接拷貝（內置數組當然不行），但是類型和長度必須都一致。
   • 不支持assign與列表賦值。

9.3 順序容器操作

1. 賦值與交換

   • 交換兩個容器的元素通常比拷貝元素快，除array不涉及任何元素拷貝、刪除、插入，故在常數時間完成。

   • 賦值會導致左值容器的迭代器、引用、指針失效，而交換會導致所有迭代器、引用、指針失效（array,string除外）。

   • assign

     • assign(b,e)：b和e不能是調用容器的迭代器。
     • assign(n,t)：全部替換，沒有部分替換的方法。

   • 交換兩個array用線性時間，但是元素值改變的同時迭代器所表示的位置不變。

2. 添加元素

   • push_back()

     • 不支持forward_list。
     • 本質是添加拷貝。
     • 返回void。

   • push_front

     • 支持list，forward_list，deque。
     • 在最開頭插入元素，返回void。

   • insert

     • 對push_front不支持不代表對insert插入開頭不支持。

     • 在迭代器指向元素之前插入，且返回第一個插入元素的迭代器。

     • 通過將返回值賦值給原迭代器，可實現在同一位置反覆插入元素。

     • 也有返回void版本的insert方法。

   • emplace :直接進行初始化

3. 訪問元素

   • front：返回首元素的引用，通過*(c.begin())也可得到。

   • back：返回尾元素的引用，forward_list無，通過*(c.end()-1)也可得到。

   • at(n)：返回下標爲n的元素的引用。

4. 刪除元素

   • pop_front， pop_back

     • pop_back不支持forward_list，pop_front不支持vector、string。

     • 分別刪除首元素與尾元素，容器不可爲空，返回void。

   • erase：

     • 刪除單個或範圍元素，返回被刪除的最後一個元素之後的迭代器。

     • 刪除單個尾後迭代器是未定義的，範圍包含尾後迭代器是可以的。

   • forward_list

     • 特殊原因：作爲單向鏈表，無法通過簡答方法獲得元素的前驅，故通過改變給定元素之後的元素來實現。

     • insert_after：返回指向最後一個插入元素的迭代器。

     • emplace_after(p,args)：插入元素args，返回指向插入元素的迭代器。

     • erase_after(p)：刪除p指向位置之後的元素，返回指向被刪除元素之後的迭代器。

     • erase_after(b,e)：刪除[b,e)之間的元素，且返回指向被刪除元素之後的迭代器。

     • 在forward_list中，通常會有兩個變量，一個記錄當前迭代器，一個記錄前驅迭代器。

       forward_list<int> fl = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
       auto prev=fl.before_begin();
       auto curr=fl.begin();
       while(curr!=fl.end()){
           if (*curr % 2)
               curr = fl.erase_after(prev);
           else
               prev = curr++;
       }

5. 注意點：一旦涉及到容器的插入刪除，不要緩存迭代器（end()），應當每次使用都調用一次。

9.4 vector對象的增長方式

• capacity：當前容器上限元素個數
• reserve：給容器分配更大的空間（小於等於當前空間不會報錯，但是什麼也不做）

• shrink_to_fit：將上限減少到與size()相匹配的大小。

• vector重新分配內存時一般上限*2。

9.5 string的額外操作

1. 構造方法

   • (cp,n)
     cp指向的數組中的，前n個元素的拷貝。如果不傳遞n，指針所指向的數組必須以 ‘\n’ 結尾！

   • (s2,pos2)
     從string類對象s2的下標pos2開始的拷貝，pos2大於s2.size()爲未定義的行爲。

   • (s2,pos2,len2)
     從string類對象s2的下標pos2開始len2個字符的拷貝，pos2大於s2.size()爲未定義的行爲，len2過長不影響正常運行。

   • s.substr(pos,n)
     返回字符串s從pos到pos+n-1的子串的拷貝。

2. 其他操作

   • 存在基於下標運算的insert、erase、assign方法。

   • append(args)：類似於”+”。

   • replace(range,args)：range爲pos開始len長個字符，或者是一對迭代器。

   • 搜索操作

     • 返回值：string::size_type或string::npos。

     • find(args)
       返回調用對象中第一個匹配s的位置的下標，不存在則返回npos。

     • rfind(args)
       返回調用對象中最後一個匹配s的位置的下標，不存在則返回npos。
     • find_first_of(args)、find_last_of(args)
       返回第一次/最後一次args中任一字符出現的位置。
     • find_first_not_of(args)、find_last_not_of(args)
       返回第一次/最後一次不在args中出現的字符位置。
     • 樣例：查找數字字符
       

       
       #include <iostream>
       
       
       #include <cstring>
       
       using namespace std;
       
       int main(){
           string s="ab2c3d7R4E6";
           string sn="0123456789";
           string::size_type pos=0;
           while((pos=s.find_first_of(sn,pos))!=string::npos){
               cout<<s[pos]<<endl;
               pos++;
           } 
           pos=0;
           while((pos=s.find_first_not_of(sn,pos))!=string::npos){
               cout<<s[pos]<<endl;
               pos++;
           }
       
           return 0;
       } 

   • compare方法：類似於strcmp。

   • 數值轉換：一般爲sto + 類型首字母 + (s,p,b)，p爲第一個非數值字符的下標，b爲基數默認10。
     

     string s="a=1";
     int i=stoi(s.substr(s.find_first_of(0123456789)));

9.6 順序容器適配器

1. 定義：接受一種已有容器，並使其有接收適配器的操作。

2. 定義適配器

   • 與容器定義類似。

   • 默認下，stack 和 queue 是基於deque實現的，而priority_queue是基於vector實現的。

   • 通過創建適配器時將命名的順序容器作爲第二個參數，可以重載默認容器類型。

     stack<string, vector<string>>str_stk(svec);

   • 限制

     • 適配器不能構造於array、forward_list之上。
     • queue不能構造於vector之上，priority_queue不能構造於list之上。
     • 適配器不可以調用底層容器專有的方法。

3. 特徵

   • queue：先進先出，即進入隊列的對象被放置到對尾。
   • priority_queue：新加入的元素排在優先級比其低的元素之前。