《C++ Primer Plus》学习笔记10

《C++ Primer Plus》学习笔记10

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第16章 string类和标准模板库

主要内容：

1）标准的C++string类

2）auto_ptr模板

3）标准模板库(STL)

4）容器类

5）迭代器

6）函数对象

7）STL算法

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1、string类

1）构造字符串

//初始化为常规的C-风格的字符串
string one ("Lottery Winner!");

//初始化为由20个$字符组成的字符串
string two(20, '$');

//复制构造函数将string对象three初始化为string对象one
string three(one);

//重载的+=操作符将字符串”Oops!“附加到字符串one的后面
one += “ Oops!“;

//+=操作符能够被多次载入。以便能够附加string对象和单个字符
one += two;
one += '! ';

//=操作符也能够被重载。以便能够将string对象、C——风格字符串或char值赋给string对
two = "Sorry! That was";
two = one;
two = ‘?’;

//+操作符创建了一个暂时string对象,之后使用重载的=操作符将它赋给对象four
string four;
four = two + three;

//构造函数将一个C风格字符串和一个整数作为參数。当中的整数參数表示要复制多少个字符
char alls[] = "All's well that ends well";
string five(alls, 20);

//构造一个模板參数意味着包括begin不包括end在内的区间，记住最后一位指向的是后面的空格
template<class Iter>string(Iter begin, Iter end);
string six(alls + 6, alls + 10);
string seven(&five[6], &five[10]);

2）string类输入

补充：

cin

1）输入一个数字

2）接受一个字符串。遇到空格、TAB、回车都结束

cin.get()

1）cin.get(ch)用来接收字符

char ch; cin.get(ch);

2）cin.get(s,n)用来接收一行字符串。能够接收空格 这个类似于getline 能够输入多个单词用空格隔开

char a[20]; cin.get(a,20);

cin.getline()

接受一个字符串，能够接收空格。

这个和cin(s,n)都须要注意

char m[20] = jklkjilj;
cin.getline(m,5);
cout << m << endl; //这里输出结果为jklk 由于最后一个字符为‘0’

这就能够知道直接上cin.getline()有三个參数，接收字符串到m,接收个数,结束符（当省去的时候我们就默觉得'\0'或者‘/n’）

char a[20]; cin.getline(a,5);

getline()

接收一个字符串，能够接收空格并输出，须要包括头文件#include<string>

注意，getline()属于string流。所以仅仅有把字符串定义为string型，我们才干够用。否则仅仅能用istream流的cin.getline(m,20)

gets()

接收一个字符串，能够接收空格并输出。可是须要加上头文件#include<string>

并且须要注意不能写成m = gets();应该为gets(m)

getchar()

接收一个字符。须要有头文件#include<string>

这几须要注意，不能写成getchar(ch)；应该写成ch = getchar(); getchar()是C语言的函数，C++也兼容，可是少用。

综上所述。依据我的习惯，C++以后碰到须要输入带空格的字符时用char ch; cin.get(ch)

字符串#include<string> gets(str)

3）使用字符串

string str1("cobra");
string str2("coral");
str1.length() == str2.size

确定字符的长度size()和length()成员函数都返回字符串中的字符数；length来自于较早版本号的string类。size()则是为提供STL兼容性而加入的

find的四个版本号 string::npos 是字符串可储存的最大字符数

①

size_type find (const string
&str, size_type pos = 0) const

从字符串的pos開始，查找子字符str。假设找到，则返回该子字符首次出现时其首字符的索引，否则返回string:: npos

②

size_type find(const char
*s, size_type pos = 0) const

从字符串的pos開始。查找子字符串s，假设找到，则返回该子字符首次出现时其首字符的索引，否则返回string:: npos

③

size_type find(const char
*s, size_type pos = 0, size_type n)

从字符串的pos位置開始，查找s的前n个字符组成的子字符串，假设找到。则返回该子字符串首次出现时其首字符的索引，否则返回string::npos

④

size_type find(char ch, size_type
pos=0) const

从字符串的pos位置開始，查找字符ch，假设找到，则返回该字符首次出现的位置，否则返回string::npos

4）string还提供了哪些功能

①自己主动调整大小的功能

每当程序将一个字符附加到字符串末尾时将发生什么呢？

不能只将已有的字符串加大了，由于相邻的内存可能被占用了，因此可能须要一个新的内存块，并将原来的内容拷贝到新的内存单元中。



方法capacity()返回当前分配给字符串的内存块的大小，而reseve()方法让您可以请求内存块的最小长度

2、auto_ptr类

是一个模板类，用于管理动态内存分配的使用方法。

auto_ptr模板定义了类似指针的对象，能够将new获得(直接或者间接)的地址赋给这样的对象。当auto_ptr对象过期时候。其析构函数将使用detele来释放内存，因此假设将new返回的地址赋给auto_ptr对象时。无须记住稍后释放这些内存，它过期之后，会自己主动释放。

*使用auto_ptr类注意事项：

1）记得要包括memory头文件#include<memory>

2）仅仅能对new分配的内存使用auto_ptr对象，而不要对由new[]分配的或通过声明变量分配的内存使用它。

auto_ptr<int> pi (new int [200]); //No

3、STL

STL提供了一组表示容器、迭代器、函数对象、算法的模板。

容器是一个与数组类似的单元，可以存储若干个值；算法是完毕特定任务的处方。迭代器可以用来遍历容器的对象。与可以遍历数组的指针类似。是广义指针；函数对象是类似于函数的对象。可以是类对象或函数指针

1）vector模板类

#include vetor
using namespace std;
vector<int> ratings(5);//5个整型的矢量
int n;
cin >> n;
vector<double> scores(n);//n个double的矢量
ratings[0] = 9;
for(int i = 0; i < n; i++)
cout << scores[i] << endl;

2）可对矢量运行的操作

size()——返回容器中元素的数目
swap()——交换两个容器的内容
begin()——返回一个指向容器中第一个元素的迭代器
end()——返回一个表示超过容器尾的迭代器

迭代器。要为vector的double类型规范声明一个迭代器

vector<double>::iterator pd;
vector<double> scores;//scores是一个vector<double>对象
pd = scores.begin();//初始地址
*pd = 22.3;//第一个元素的值
++pd;

遍历整个容器的内容：

for(pd = scores.begin(); pd != scores.end(); pd++)
cout << *pd << endl;

push_back()是一个方便的方法，它将元素加入到矢量末尾，它负责内存管理，添加矢量的长度。使之能容纳新的成员

vector<double>scores;//创建一个空的向量
double temp;
while(cin>>temp && temp >= 0)
scores.push_back(temp);
cout << "You entered" << scores.size() << " scores.\n";

erase()方法删除矢量中给定区间的元素。它接受两个迭代器參数，这些參数定义了要删除的区间，第一个迭代器指向区间的起始处。第二个迭代器位于区间终止处的后一个位置

scores.erase(scores.begin(), scores.begin() + 2);//即删除了begin()和begin()+1指向的元素

记住：区间[it1, it2]由迭代器it1和it2指定，其范围为it1到it2不包含it2

insert()方法与erase()相反，它接受3个迭代器參数，第一个參数指定了新元素的插入位置，第二个和第三个參数定义了被插入区间

old.insert(old.end(),new.begin()+1,new.end());//将矢量new中除第一个元素以外的全部元素插入到old矢量的第一个元素的前面

3）对矢量可运行的其它操作

搜索、排序、随机排序

for_each()函数用于很多容器类，它接受3个參数，前两个是定义容器中区间的迭代器，最后一个是指向函数的指针，被用来指向函数应用与容器区间中的各个元素，被指向的函数不能改动容器元素的值;能够用for_each循环取代for循环

vector<Review>::iterator pr;
for(pr = books.begin();pr != books.end(); pr++)
ShowReview(*pr);

替换为

for_each(books.begin(),books.end()。ShowReview);//这样避免显式地使用迭代器变量

Random_shuffle()函数接受两个指定区间的迭代器參数。而且随机排列该区间中的元素

random_shuffle(books.begin(), books.end());//随机排列books矢量中的全部元素

sort()也要求容器支持随机訪问

//版本号一接受两个迭代器參数
vector<int> coolstuff;
……
sort(coolstuff.begin(),coolstuff.end());//升序
//版本号二假设容器元素是用户定义的对象，必须定义可以处理类型对象的operator<()函数
bool operator< (const Review & r1, const Review & r2)
{
if(r1.title < r2.title)
return true;
else if(r1.title == r2.title && r1.rating < r2.rating)
return true;
else
return false;
}

有了这种函数之后。我们就能够对包括Review对象如books的矢量进行排序

sort(books.begin(), books.end());//升序排序，全排序

上述版本号是依照title成员的字母顺序排序，假设title成员同样，则依照rating排序

bool WorseThan (const Review & r1, const Review & r2)
{
if(r1.title < r2.title)
return true;
else
return false;
}

有了这个函数。就能够将包括Review对象的books的矢量按rating升序排列

sort(books.begin(), books.end(), WorseThan);//升序排序，全然弱排序

4、通用编程技术

STL是一种通用编程技术，面向对象编程关注的是编程的数据方面，而通用编程技术关注的是算法，共同之处是抽象和创建可重用的代码。

通用编程技术旨在编写独立于数据类型的代码。在C++中。完毕通用程序的工具是模板

1）模板使得算法独立于存储的数据类型，而迭代器使算法独立于使用的容器类型。它们都是STL通用方法的重要组成部分

2）为什么要使用迭代器？

目的是为了编写算法时。尽可能使用要求最低的迭代器。并让它适用于容器的最大区间。这样通过使用级别最低的输入迭代器。find()函数便可用于不论什么包括可读取值的容器。sort()函数因为须要随机訪问迭代器，所以仅仅能用于支持这样的迭代器的容器。

//在一个double数组中搜索特定值的函数
double * find_ar(double * ar, int n, const double & val)
{
for(int i = 0; i < n; i++)
if(ar[i] == val)
return &ar[i];
return 0;
}

使用迭代器

typedef double * iterator;
iterator find_ar(iterator begin, iterator end, const double & val)
{
iterator ar;
for(ar = begin; ar != end; ar++)
if(*ar == val)
return ar;
return end;
}

总结下STL方法，首先是处理容器的算法，应尽可能用通用的术语来表达算法，使之独立于数据类型和容器类型，为使通用算法可以适用于详细情况，应定义可以满足算法需求的迭代器，并把要求加到容器设计上，所以要设计基本迭代器的特征和容器特征。

3）迭代类型

①输入迭代器——被程序用来读取容器中的信息

单向迭代器，仅仅读。仅仅能递增，不能倒退。

②输出迭代器——将信息从程序传输给容器的迭代器，程序的输出就是容器的输入

单向迭代器，仅仅写

③正向迭代器——使用++操作符来遍历容器。正向迭代器既能够使得能够读取和改动数据，也能够使得仅仅能读取数据

int * pirw;//读写迭代器
const int * pir;//仅仅能读取迭代器

④双向迭代器——具有正向迭代器全部特性，同一时候支持两种递减操作符

reverse函数能够交换第一个元素和最后一个元素。将指向第一个元素的指针加1、将指向第二个元素的指针减去1，而且反复这样的处理过程。

⑤随机訪问迭代器——具有双向迭代器全部特性。同一时候加入了支持随机訪问的操作

X表示随机迭代器类型。T表示被指向的类型，a和b是迭代器值，n为整数。r为随机迭代器变量或引用

随机訪问迭代器操作：

a+n 指向a所指向元素后的第n个元素
a-n 指向a所指向元素前的第n个元素
a[] 等价于*(a+n)

4）概念、改进和模型

概念的详细实现被称为模型

①将指针用作迭代器

迭代器是广义的指针。指针满足全部迭代器的要求，迭代器是STL算法的接口，而指针是迭代器，全部STL算法可用于常规数组。

copy()、ostream_iterator和istream_iterator

copy() 将数据从一个容器拷贝到还有一个容器中

int casts[10] = {6, 7, 2, 9, 4, 11, 8, 7, 10, 5};
vector<int> dice[10];
copy(casts, casts + 10, dice.begin());//前两项是复制的范围，后面是拷贝到什么位置

使用注意事项：

前两个參数最好是输入迭代器。最后一个參数最好是输出迭代器；

copy()函数将覆盖目标容器中已有的数据，我们不能将数据放入空矢量中；

ostream_iterator

是输出迭代器概念的一个模型，它是一个适配器(adapter)一个类或函数，能够将一些其它接口转换为STL使用的接口。

#include<iterator>
……
ostream_iterator<int,char> out_iter(cout, " ");//第一个參数指出被发送给输出流的数据类型，第二个參数指出输出流使用的字符类型
copy(dice.begin(),dice.end(),out_iter);

istream_iterator

是istream输入可用做迭代器接口。它是一个输入迭代器概念的模型，使用两个istream_iterator对象来定义copy()的输入范围

copy(istream_iterator<int,char>(cin), istream_iterator<int, char>(), dice.begin());//第一个參数指出要读取的数据类型，第二个參数指出输入流使用的字符类型

如今如果反向打印容器的内容，vector类有一个名为rbegin()的成员函数和一个名为rend()的成员函数，前者返回一个指向超尾的反向迭代器。后者返回一个指向第一个元素的反向迭代

copy(dice.rbegin(), dice.rend(), out_iter);//反向显示内容

记住rbegin()和end()返回同样的值，但类型不用（reverse_iterator和iterator）同样rend和返回同样的值（指向第一个元素的迭代器）,但类型不同。

5）序列

6种STL容器类型，deque、list、queue、priority_queue、stack和vector都是序列，队列可以在队尾加入元素，在队首删除元素，Deque表示的双端队列同意在两端加入和删除元素。

数组和链表都是序列，但分支结构（当中每一个节点多指向两个子节点）不是序列。

Xa(n,t); //声明一个名为a的、由n个t值组成的序列
X(n,t); //创建一个由n个t值组成的匿名序列
Xa(i,j);//声明一个名为a的序列。并将其初始化为区间[i,j)的内容
X(i,j);//创建一个匿名序列，并将其初始化为区间[i,j)的内容
a.insert(p,t) //将t插入到p的前面
a.insert(p,n,t) //将n个t插入到p的前面
a.insert(p,i,j) //将区间[i,j)中的元素插入到p的前面
a.erase(p) //删除p指向的元素
a.erase(p,q) //删除区间[p,q]中的元素
a.clear() //等价于erase(begin(),end())

6）以下具体介绍6种序列容器类型

vector

vector是数组的一种类表示，它提供了自己主动内存管理功能。能够动态地改变vector对象的长度，并随着元素的加入和删除而增大和缩小，它提供了对元素的随机訪问，在尾部加入和删除袁术的时候是固定的。但在头部或中间插入和删除元素的复杂度为线性时间。

deque

deque模板类表示双端队列。类似于vector主要差别在于从deque对象的開始位置插入和删除元素的时间是固定的，而不像vector中那样是线性时间。

list

表示双向链表。出了第一个和最后一个元素外，每一个元素都与前后的元素相链接。这就意味着能够双向遍历链表。list和vector之间的差别在于list在链表中任一个位置进行插入和删除的时间是固定的。vector强调的是通过随机訪问进行高速訪问，而list强调的是元素的高速插入和删除。

与vector相似。list也是能够反转容器的。不同的是list不支持数组表示法和随机訪问，

queue

queue模板的限制比deque多。它不仅不同意随机訪问队列元素，甚至不同意遍历队列。

queue的操作

bool empty() const //假设队列为空，则返回true;否则返回false
size_type size() const //返回队列中元素的数目
T& front() //返回指向队首元素的引用
T& back()  //返回指向队尾元素的引用
void push(const T & x) //在队尾插入x
void pop() //删除队首元素

记住假设要使用队列中的值。应首先使用front()来检索这个值。之后我们再用pop()将它从队列中删除。

priority_queue

还有一个适配器类。它支持的操作与queue同样。在priority_queue中。最大的元素被移到队首。

stack

记住在头文件里得加上#include<stack>也是一个适配器类。给底层类提供了典型的堆栈接口。

bool empty() const //假设堆栈为空，则返回true;否则返回false
size_type size() const //返回堆栈中元素的数目
T& top() //返回指向栈顶元素的引用
T& back()  //返回指向队尾元素的引用
void push(const T & x) //在堆栈顶部插入x
void pop() //删除栈顶元素

假设要使用堆栈中的值，必须首先使用top()来检索这个值，之后使用pop()将它从堆栈中删除。

7）联合容器

长处在它提供了对元素的高速訪问，与序列相似，联合容器也同意插入新元素，只是不能指定元素插入位置，原由于联合容器通常包括用于确定数放置位置的算法，以便可以非常快的检索信息。

四种：set、multiset、map、multimap

前两个是在头文件#include<set>

后两个是在头文件#include<map>

set

可反转，可排序，keyword是唯一的，所以仅仅能存储同一种类型的值

set<string> A;

将集合初始化为数组内容的简单方法：

const int N = 6;
string s1
= {"buffoon", "thinkers", "for", "heavy", "can", "for"};
set<string> A(s1, s1 + N);//初始化 记住区间的最后一个位置是超尾，s1 + N指向数组尾部后面的一个位置。集合被排序
ostream_iterator<string,char> out(cout, " ");
copy(A.begin(), A.end(), out);

求两个集合的并集

set_union(A.begin(), A.end(), B.begin(), B.end(), ostream_iterator<string, char> out(cout, " "));

补充：set.intersection()和set_difference()函数查找交集(两个集合公有的元素)和获得两个集合的差(第一个集合减去两个集合公有的元素)

两个实用的set方法各自是lower_bound()和upper_bound()

lower_bound()方法将keyword作为參数并返回一个迭代器。该迭代器指向集合中第一个不小于keyword參数的成员，相同。upper_bound()返回的位第一个大于keyword參数的成员

multimap

可反转，可排序，keyword是能够与多个值关联

创建一个multimap对象，当中keyword的类型是int,所存储的值的类型为string

multimap<int, string>codes;

为了将信息结合在一起，实际的值类型将keyword类型和数据类型结合为一对，STL使用pair<class T, class U>模板类将这两种值存储到一个对象中，假设keytype是keyword类型。而打她type是被存储的数据类型

pair<const keytype, datatype>

创建一个匿名pair对象。并将它插入

codes.insert(pair<const int, string> (213, "Los Angeles"));

5、函数对象

1）list模板中又一个将断言作为參数的remove_if()成员，该函数将断言应用与区间的每个元素假设为true，则删除这些元素。

//删除链表three中全部大于100的元素
bool tooBig(int n){return n > 100;}
list<int> scores;
……
scores.remove_if(tooBig);

2）提前定义的函数数

tranform()

前两个參数是指定容器区间的迭代器，第3个參数是指定将结果拷贝到哪里的迭代器，最后一个參数是一个函数符。它被应用于区间中的每一个元素，生成结果中的新元素。

transform(gr8.begin(), gr8.end(), out, sqrt);

6、算法

STL将算法库分成4组

①非改动式序列操作

②改动式序列操作

③排序和相关操作

④通用数字运算

1）函数与容器的方法

首先它更适合于特定的容器。其次作为成员函数，它能够使用模板类的内存管理工具，从而在须要时调整容器的长度。

比如la是一个list<int>对象。使用链表的remove()方法：

la.remove(4);//链表中全部值为4的元素将被删除

另一种形式

remove(lb.begin(), lb.end(), 4);

因为该remove()函数不是成员。因此不能调整链表的长度。它将没有删除的元素放在链表的開始位置，并返回一个指向新的超尾值的迭代器。这样，便能够用迭代器来改动容器的长度

链表中还能够使用erase来删除一个区间

lb.erase(last,lb.end());

2）使用STL

//用于显示3个容器，包括输入内容的矢量，包括单词列表的集合和包括单词计数的映象内容.cpp
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <set>
#include <map>
#include <set>
#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <algorithm>
#include <cctype>
using namespace std;

//忽略大写和小写，转换为小写因为tolower()函数被定义为int tolower(int)编译器希望为char，我们能够用toLower取代tolower
char toLower(char ch)
{
return tolower(ch);
}

string & ToLower(string & st);
void display(const string & s);

int main()
{
//创建一个vector<string>对象，并用push_back()将输入的单词加入到矢量中
vector<string> words;
string input;
while(cin >> input && input != "quit")
words.push_back(input);

//所有一行显示输出的单词,每一个单词空一个空格
for_each(words.begin(), words.end(), display);
cout << endl;

//使用transform将矢量中的数据拷贝到集合中，使用一个转换函数将字符串转换成小写,而且我们要排序，且将同样的仅仅显示一次
set<string> wordset;
transform(words.begin(), words.end(),
insert_iterator<set<string>>(wordset,wordset.begin()),
ToLower);
for_each(wordset.begin(),wordset.end(), display);
cout << endl;

//单词和计数作为pair<const string, int>对象存储在map对象中
map<string, int>wordmap;
set<string>::iterator si;
for(si = wordset.begin(); si != wordset.end(); si++)
wordmap[*si] = count(words.begin(), words.end(), *si);

for(si = wordset.begin(); si != wordset.end(); si++)
cout << *si << ": " << wordmap[*si] << endl;

return 0;
}

string & ToLower(string & st)
{
transform(st.begin(), st.end(), st.begin(), toLower);
return st;
}

void display(const string & s)
{
cout << s << " ";
}

执行结果：





<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<结束2014.7.24 2:50