Ethan Yeh
INFOR 38th — 學術
演算法 [2]
基礎 STL
INFOR38 學術 葉倚誠
課程大綱
| ＃１ | 標準模板庫 (STL) |
| ＃２ | 容器 Container／適配器 Adapter |
| ＃３ | 迭代器 iterator |
| ＃４ | 演算法 Algorithms |
| ＃５ | Pair／字串 String |
概述
標準模板庫 (STL)
- C++ 標準函式庫的一部分
- 內建各式資料結構／演算法
- 支援多數 OJ 及競賽
- 容器／迭代器／演算法
- cppreference.com
容器 Container / 適配器 Adapter
容器／適配器
容器：用來儲存資料的結構
順序容器：array、vector、list、deque
關聯容器：set、map
無序容器：unorderd_set、unorderd_map
適配器：類似容器，但沒有迭代器
queue、priority_queue、stack
順序容器
Sequence Container
Vector
Deque
List
Array
Array 陣列
#include <array>
array<int, 5> a = {1, 2, 3, 4, 5};
| operator[] / at() | 存取指定索引值元素 |
| front() / back() | 存取第一個／最後一個元素 |
| fill() | 填充指定元素在容器中 |
| empty() | 回傳容器是否為空 |
| size() | 回傳容器長度 |
Vector 動態陣列
#include <vector>
vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5}
| operator[] / at() | 存取指定索引值元素 |
| front() / back() | 存取第一個／最後一個元素 |
| push_back() / pop_back() | 在容器末端插入／刪除元素 |
| clear() | 清空容器 |
| empty() | 回傳容器是否為空 |
| size() | 回傳容器長度 |
| resize() | 改變容器長度 |
Deque 雙向隊列
#include <deque>
deque<int> d = {1, 2, 3, 4, 5}
| operator[] / at() | 存取指定索引值元素 |
| front() / back() | 存取第一個／最後一個元素 |
| push_back() / pop_back() | 在容器末端插入／刪除元素 |
| push_front() / pop_front() | 在容器頭端插入／刪除元素 |
| clear() | 清空容器 |
| empty() | 回傳容器是否為空 |
| size() | 回傳容器長度 |
| resize() | 改變容器長度 |
List 雙向鏈表
#include <list>
list<int> l = {1, 2, 3, 4, 5}
| empty() | 回傳容器是否為空 |
| size() | 回傳容器長度 |
| resize() | 改變容器長度 |
- 絕大多數功能與 deque 一樣，支援雙向插入
- 資料不存在連續記憶體中，無法使用下標
關聯容器
Associative Container
Map
Set
multiset
multimap
Set
-
#include <set> -
set<T> s;
-
insert(it, x) / erase(x / it)
-
find(x) / count(x)
-
size()
-
empty() / clear()
#include <bits/stdc++.h>
#define endl '\n'
using namespace std;
int main() {
set<int> s;
for (int i = 0; i < 10; ++i) s.insert(i);
for (int i = 0; i < 10; ++i) s.insert(i);
for (auto it = s.begin(); it != s.end(); it++) {
cout << *it << " ";
} // 0 1 ... 9
cout << endl;
cout << s.size() << endl; // 10
cout << s.count(5) << endl; // 1
return 0;
}
元素自動排序 / 不允許重複元素
Map
-
#include <map> -
map<T, T> m;
-
insert({key, val}) / erase(key / it)
-
find(key) / count(key)
-
size()
-
empty() / clear()
#include <bits/stdc++.h>
#define endl '\n'
using namespace std;
int main() {
map<string, int> m;
m["a"] = 1;
m["b"] = 2;
m["c"] = 3;
m.insert({"d", 4});
cout << m.count("a") << endl; // 1
cout << (m.find("a") != m.end()) << endl; // 1
return 0;
}
按鍵值自動排序 / 不允許重複鍵值
適配器
Adapter
Stack
priority_queue
Queue
Queue
#include <bits/stdc++.h>
#define endl '\n'
using namespace std;
int main() {
queue<int> q;
for (int i = 1; i <= 5; ++i) q.push(i);
while (!q.empty()) { // 1 2 3 4 5
cout << q.front() << " ";
q.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}
-
#include <queue> -
queue<T> q;
-
push(x) / pop()
-
front() / back()
-
size() / empty()
-
Deque 為底層容器
-
先進先出
Priority Queue
-
#include <priority_queue> -
priority_queue<T, Container, Compare> pq
-
push(x) / pop()
-
top()
-
size() / empty()
-
自訂底層容器
-
自訂比較函數
-
按照優先級排序
Stack
#include <bits/stdc++.h>
#define endl '\n'
using namespace std;
int main() {
stack<int> s;
for (int i = 0; i < 10; i++) s.push(i);
while (!s.empty()) { // 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
cout << s.top() << " ";
s.pop();
}
cout << endl;
return 0;
}
-
#include <stack> -
stack<T> s;
-
push(x) / pop()
-
top()
-
size() / empty()
-
Deque 為底層容器
-
後進先出
迭代器 iterator
| 單向迭代器 ForwardIterator | 僅能向前遍歷容器 |
| 雙向迭代器 BidirectionalIterator | 可以向前 / 後遍歷容器 |
| 隨機存取迭代器 RandomAccessIterator | 可以任意訪問整個容器 |
迭代器是什麼？
- 用來遍歷容器中的元素
- 類似一個 STL 專用的指標
- 代表指定的記憶體位址
- 使用 *it 存取元素
迭代器分類
● 前向迭代器：
unorded_set, unorded_multiset, unorded_map, unorded_multiset
● 雙向迭代器：
list, set, multiset, map, multimap
● 隨機存取迭代器
array、vector、deque
● 無迭代器 (非容器)
queue、priority_queue、stack、pair
演算法 Algorithm
演算法是什麼？
-
STL 內建的一些函數
-
方便執行常用的操作
-
所以不用再自己寫
Sort
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main(){
int n;
cin >> n;
vector<int> v(n);
for (int i=0;i<n;i++) {
cin >> v[i];
}
sort(v.begin(),v.end());
for (int i=0;i<n;i++) {
cout << v[i] << ' ';
}
}
Sort
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
bool cmp(int a ,int b) {
return a < b; // 原本從小到大，變成從大到小
}
int main() {
int n;
cin >> n;
vector<int> v(n);
for (int i=0;i<n;i++) {
cin >> v[i];
}
sort(v.begin(), v.end(), cmp);
for (int i=0;i<n;i++) {
cout << v[i] << ' ';
}
}
Reverse
#include <bits/stdc++.h>
#define endl '\n'
using namespace std;
int main() {
vector<int> v = {5, 1, 3, 4, 2};
for (int i : v) cout << i << " ";
cout << endl;
// 5 1 3 4 2
reverse(v.begin(), v.end());
for (int i : v) cout << i << " ";
cout << endl;
// 2 4 3 1 5
return 0;
}
Count
#include <bits/stdc++.h>
#define endl '\n'
using namespace std;
int main() {
vector<int> v = {1, 1, 2, 3, 3, 4, 6, 7, 7, 7};
cout << count(v.begin(), v.end(), 7) << endl; // 3
cout << count(v.begin(), v.end(), 1) << endl; // 2
cout << count(v.begin(), v.end(), 8) << endl; // 0
return 0;
}
Min / Max
#include <bits/stdc++.h>
#define endl '\n'
using namespace std;
int main() {
cout << min(10, 5) << endl; // 5
cout << max(10, 5) << endl; // 10
cout << min({10, 5, 20}) << endl; // 5
cout << max({10, 5, 20}) << endl; // 20
return 0;
}
Find
#include <bits/stdc++.h>
#define endl '\n'
using namespace std;
int main() {
vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
if (find(v.begin(), v.end(), 3) != v.end()) cout << "Yes" << endl;
else cout << "No" << endl; // Yes
if (find(v.begin(), v.end(), 6) != v.end()) cout << "Yes" << endl;
else cout << "No" << endl; // No
return 0;
}
Remove
#include <bits/stdc++.h>
#define endl '\n'
using namespace std;
int main() {
vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
v.erase(remove(v.begin(), v.end(), 3), v.end());
for (const auto &i : v) cout << i << " ";
cout << endl;
// 1 2 4 5
return 0;
}Transform
#include <bits/stdc++.h>
#define endl '\n'
using namespace std;
int f(const int &x) { return x * 2; }
int main() {
vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
string s = "HeLlo woLRD";
transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), f);
for (const auto &i : v) cout << i << " ";
cout << endl;
// 2 4 6 8 10
transform(s.begin(), s.end(), s.begin(), ::tolower);
cout << s << endl;
// hello world
return 0;
}
The End
演算法[2] 基礎 STL
By Ethan Yeh
