STL容器及其简单应用(stack、priority_queue、vector、deuqe、list、map/multimap、set/multiset)

目录

• 前言
• 【1】stack操作以及应用
• • stack的几个核心接口
  • 利用stack完成进制转换
• 【2】priority_queue操作以及应用
• • priority_queue的几个核心接口
  • 利用priority_queue完成合并果子问题
• 【3】vector操作以及应用
• • vector的几个核心接口
  • 利用vector完成随机排序
• 【4】deuqe(双向队列)操作以及应用
• • deuqe的特点以及核心接口
  • 利用deuqe处理数据
• 【5】list(双向链表)操作以及应用
• • list的特点
  • 双向链表实现数据的输入与求和
• 【6】map/multimap操作以及应用
• • map/multimap的几个特点以及功能接口
  • map/multimap应用：优惠购物
• 【7】set/multiset(集合/多重集合)操作以及应用
• • set/multiset的几个特点
  • 利用set完成随机数的产生以及排序
• 总结

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前言

前几天回老家没事儿在新华书店乘凉，无意翻到《c++信息学奥林匹克竞赛入门与提高》，拍了几张照片，顺便学点c++的知识。
现整理如下：
关于STL的知识可以先看看百度百科：STL(模板库)_百度百科

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【1】stack操作以及应用

stack的几个核心接口

向栈中压入一个元素（push）、
取栈顶元素的值（top）、
弹出栈顶元素（pop）、
清空栈（empty）、
判断栈是否为空（isEmpty）

利用stack完成进制转换

#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include <fstream> 
#include <algorithm> 
#include <cmath> 
#include <deque> 
#include <vector> 
#include <queue> 
#include <string> 
#include <cstring> 
#include <map> 
#include <stack> 
#include <set> 
using namespace std;

//stack应用
//输入：十进制数n,转换成r进制数输出（2<=r<=16）
const string t = "0123456789ABCDEF";
int main()
{
	stack<int>s;
	int n, r, x;
	cin >> n >> r;
	while (n != 0)
	{
		x = n % r;//求余数
		s.push(x);//将余数压入栈顶
		n = n / r;//缩小r倍
	}
	while (!s.empty())
	{
		cout << t[s.top()];	//转换成r进制数位
		s.pop();	//弹出栈顶元素，即移除元素
	}
}

结果：

【2】priority_queue操作以及应用

priority_queue的几个核心接口

push()——根据元素的优先级将元素置入优先队列（默认降序排列，大值优先）
top()——返回优先队列头部最大的元素的引用(不移除
pop()——从优先队列中移除最大元素
empty()——优先队列是否为空

priority_queue 的模板声明带有三个参数:
priority_queue<Type, Container, Functional>
其中Type 为数据类型， Container 为保存数据的容器，Functional 为元素比较方式。
Container 必须是用数组实现的容器，比如 vector, deque 但不能用 list.
STL里面默认用的是 vector. 比较方式默认用 operator< , 所以如果你把后面俩个参数缺省的话，
优先队列就是大顶堆，队头元素最大。

利用priority_queue完成合并果子问题

问题描述以及分析：
在一个果园里，多多已经将所有的果子打了下来，而且按果子的不同种类分成了不同的堆。多多决定把
所有的果子合成一堆。每一次合并,多多可以把两堆果子合并到一起,消耗的体力等于两堆果子的重力之和。
算法分析:
如有3种果子,数目依次为1,9，2。可以先将1,2堆合并,新堆数目为3,耗费体力为3。接着﹐将新堆
与数量为9的堆合并，又得到新的堆，数目为12,耗费体力为12。
所以多多总共耗费体力=3＋12=15。可以证明15为最小的体力耗费值。
类似于堆操作（完全二叉树），优先级高的优先处理
代码实现：

#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include <fstream> 
#include <algorithm> 
#include <cmath> 
#include <deque> 
#include <vector> 
#include <queue> 
#include <string> 
#include <cstring> 
#include <map> 
#include <stack> 
#include <set> 
using namespace std;
//最小值优先（升序处理）使用动态数组vector递增参数排序，相当于最小值优先
priority_queue<int, vector<int>, greater<int> > q;
//从小到大的优先级队列，可将greater改为less，即为从大到小,
int main()
{
	int i, n, ans = 0, t1 = 0, t2 = 0, t3 = 0, x;
	cin >> n;
	for (i=0;i<n;i++)
	{
		cin >> x;	
		q.push(x);	//进队，把一个元素压入队尾
	}
	//所有元素压入队列中之后自动排序
	for (i = n;i > 1;i--)	//合并次数共计n-1次
	{
		t1 = q.top();		//取最小的元素
		q.pop();			//此元素出队列
		t2 = q.top();		//取第二小的元素
		q.pop();			//此元素出队列
		t3 = t1 + t2;		//合并果子数（合并较小的2个）
		ans +=t3;			//求果子数目之和
		q.push(t3);			//入队列
		//每一次循环，都会自动排序
	}
	cout << ans << endl;
	return 0;
}

结果：

【3】vector操作以及应用

vector的几个核心接口

常用操作	效果
vectorc	产生一个空的vetcor
c.size()	返回元素个数
front()	返回第一个元素的引用，不检查元素是否存在
back()	返回最后一个元素的引用，不检查元素是否存在
begin()	返回一个迭代器，指向第一个元素
end()	返回一个迭代器，指向最后一个元素之后
c.insert(pos,e)	在pos位置插入元素e的副本，并返回新元素的位置
c.push_back(e)	在尾部添加一个元素e的副本
c.pop_back(e)	移除最后一个元素但不返回最后一个元素
c.erase(pos)	删除pos位置的元素，返回下一个元素的位置
c.clear()	移除所有元素，清空容器

利用vector完成随机排序

#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include <fstream> 
#include <algorithm> 
#include <cmath> 
#include <deque> 
#include <vector> 
#include <queue> 
#include <string> 
#include <cstring> 
#include <map> 
#include <stack> 
#include <set> 
#include <time.h>
using namespace std;
void Swap(int& a, int& b)
{
	int c = a;
	a = b;
	b = c;
}
void random_arrange(int a[], int len)
{
	int i;
	srand(time(NULL));
	for (i = 0; i < len; i++)
	{
		Swap(a[i], a[rand() % (i + 1)]);
	}
}


void print(int a[], int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
		cout << a[i] << "  ";
	cout << endl;
}


int main(void)
{
	int a[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	int len = sizeof(a) / sizeof(int);
	int i = 0;
	cout << "before arrange" << endl;
	print(a, len);


	//random_arrange(a, len);


	vector<int> se;			//这里的vector要是换成set会报错
	while (se.size() < len)
		se.push_back(a[i++]);


	random_shuffle(se.begin(), se.end());
	cout << "after arrange" << endl;
	for (i = 0; i < len; i++)
		cout << se[i] << "  ";
	cout << endl;
	return 0;
}

效果：

【4】deuqe(双向队列)操作以及应用

deque(双向队列)和vector非常相似，操作接口功能模块基本一致。它采用动态数组来管理元素，提供随机存取，可以在头尾两段快速插入和删除元素。

deuqe的特点以及核心接口

deque支持随机存取，可以使用迭代器或[ ]符号
deque支持在头部和尾部存储数据

操作	效果
c,push_back(e)	在尾部添加一个元素e的副本
c.push_front(e)	在头部添加一个元素e的副本
c.pop_back()	移除最后一个元素但不返回最后一个元素
c.pop_front()	移除第一个元素但不返回第一个元素

利用deuqe处理数据

#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include <fstream> 
#include <algorithm> 
#include <cmath> 
#include <deque> 
#include <vector> 
#include <queue> 
#include <string> 
#include <cstring> 
#include <map> 
#include <stack> 
#include <set> 
#include <time.h>

using namespace std;

int main()
{
	//deque(int nSize,const T& t):创建一个deque,元素个数为nSize,且值均为t
	deque< int>d(10, 1);
	deque< int>::iterator it;
	int x, y;
	cin >> x >> y;
	d.push_front(y);
	d.push_back(x);
	cout << "d[0]=" << d[0] << endl;
	cout << "d[11]=" << d[11] << endl;
	cout << "d.front()=" << d.front() << endl;
	cout << "d.back()=" << d.back() << endl;
	for (it = d.begin();it != d.end();it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
	return 0;
}

【5】list(双向链表)操作以及应用

list的特点

双向链表将元素按顺序存储在链表中。与动态数组vector相比，它允许快速地插入与删除，但是随机访问却比较慢。
特点：

使用双向链表管理元素，数据元素可以使任意类型T
list只能通过迭代器遍历数据（不支持随机存取，不能使用[ ]）
在任何位置上执行元素的插入和移除都非常快

双向链表实现数据的输入与求和

#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include <fstream> 
#include <algorithm> 
#include <cmath> 
#include <string> 
#include <cstring> 
#include <list> 
#include<numeric>


using namespace std;
list<int>list1;
int main()
{
	list<int>::iterator iter;
	//从双向链表list1前面向容器中添加数据
	list1.push_front(5);
	list1.push_front(8);
	//从双向链表list1后面向容器中添加数据
	list1.push_back(7);
	list1.push_back(9);
	//从前向后显示list1中的数据
	cout << "list1 data" << endl;
	for (iter = list1.begin();iter != list1.end();iter++)
	{
		cout << *iter << " ";
	}
	cout << endl;
	//求和
	int result = accumulate(list1.begin(),list1.end(),0);
	cout << "Sum" << result << endl;
	return 0;
}

【6】map/multimap操作以及应用

map是STL关联式容器，它提供映射关系（第一个关键字，第二个关键值）的数据处理能力，通常用它来快速处理映射相关的数据集，map数据结构内部是一棵红黑树（平衡二叉树），它具有对数据自动排序的功能，我们可以快速高效处理容器中的数据，时间复杂度为logN。对于访问的迭代器来说，仅能修改关键值，不能修改key。

map/multimap的几个特点以及功能接口

元素包含两部分(key,value),key和value可以是任意类型
根据元素的key自动对元素排序，因此根据元素的key可以进行很快定位
不能直接改变元素的key,可以通过[ ]直接存取元素值
map中不允许key相同的元素，multimap允许key相同的元素

操作	效果
map.c	产生空的map
c.size()	返回元素个数
count(key)	返回键值==key的元素个数
find(key)	返回键值==key 的第一个元素，找不到的话返回end
lower_bound(key)	返回键值>=key的第一个元素
upper_bound(key)	返回键值>key的第一个元素
equal_range(key)	返回键值==key的元素区间
c.insert(pos,e)	在pos位置为起点插入e的副本，并返回新元素的位置
c.erase(val)	移除所有值为val的元素，返回移除元素个数

map/multimap应用：优惠购物

问题描述：
某购物网站平台进行优惠活动，每件商品当天第一个订单可以打75折。这天网站先后依次接受到了(N<100 000)个订单，订单的数据形式是:商品名价格(单价*数量)，商品名是长度不超过20请按商品名字典序输出当天的每种商品名和其售出的总价。

#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include <fstream> 
#include <algorithm> 
#include <cmath> 
#include <deque> 
#include <vector> 
#include <queue> 
#include <string> 
#include <cstring> 
#include <map> 
#include <stack> 
#include <set> 
#include <iomanip> //要用到格式控制符
using namespace std;
//声明映射变量m，由m[string]映射double类型的数值
map<string, double>m;
int main()
{
	string name;
	double val;
	int n;
	cin >> n;
	for (int i = 1;i <= n;i++)
	{
		cin >> name >> val;//输入订单-商品名和价格
		if (m.count(name) == 0)	//如果是第一次出现
			m[name] = val * 0.75;		//打折，m[name]映射了商品价格的数值
		else
			m[name] = val;	//不打折
	}
	//构建了map类型迭代器指针
	map<string, double>::iterator it;
	cout << "映射结果（统计）" << endl;
	for (it = m.begin();it != m.end();it++)
	{
		//输出商品名和价格							2位浮点数
		cout << it->first << " " << fixed << setprecision(2) << it->second << endl;

	}
		return 0;
}

【7】set/multiset(集合/多重集合)操作以及应用

set(集合)是将容器内所有元素都能更具其键值自动排序，set元素的键值就是实值。set不允许两个元素有相同的键值，multiset可以有相同的键值。

set/multiset的几个特点

set使用平衡二叉树管理元素（红黑树）
set的每个元素值必须唯一，系统会自动将数据排序。他支持插入、删除、查找等操作，所有的操作都在logN时间之内完成，效率比较高。
set和multiset的区别是：set插入的元素不能相同，而multiset可以相同
操作指令同map

利用set完成随机数的产生以及排序

#include <iostream> 
#include <cstdio> 
#include <fstream> 
#include <algorithm> 
#include <cmath> 
#include <deque> 
#include <vector> 
#include <queue> 
#include <string> 
#include <cstring> 
#include <map> 
#include <stack> 
#include <set> 
using namespace std;
//生成n个指定范围a~b中的不重复随机数（a<=b<=10000）
int main()
{
	set<int>s;
	int n, a, b,x;
	cin >> n >> a >>b;
	while (s.size() < n)
	{
		x = rand() % (b - a + 2) + a;	//产生的随机数
		s.insert(x);	//在集合中插入元素（自动去重处理）	
	}
	cout << "输出（默认升序+去重）：" << endl;
	set<int>::iterator it1;	//正向迭代器
	for (it1 = s.begin();it1 != s.end();it1++)
		cout << *it1 << " ";
	cout << endl;
	return 0;
}

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总结

无