为了账号安全，请及时绑定邮箱和手机立即绑定
首页 手记 初学者指南：STL容器入门教程

初学者指南：STL容器入门教程

标签：
C++
概述

本文介绍了STL容器的基本概念和作用，解释了STL容器如何提高编程效率和代码质量。文章详细阐述了STL容器的主要类型及其特点，并提供了创建和初始化STL容器的方法。此外，还讨论了常用操作方法、容器之间的转换以及注意事项。

STL容器简介

什么是STL容器

STL（Standard Template Library，标准模板库）是C++标准库的一部分，提供了一系列的数据结构容器，这些容器能够高效地存储和管理数据。通过使用STL容器，程序员可以避免重复编写基础的数据结构代码，从而提高编程效率和代码质量。

STL容器的作用

STL容器的主要作用在于提供统一的接口和强大的功能，使得数据的存储、访问和管理变得更加灵活和高效。具体来说，STL容器能够帮助开发者管理不同类型的元素集合，支持各种操作如插入、删除和查找元素。此外，STL容器也提供了丰富的迭代器接口，使得遍历容器中的元素变得非常便捷。

STL容器的主要类型

STL容器可以分为几种主要类型，每种类型都有特定的用途和优缺点。这些类型包括序列容器（如向量、链表、队列和堆栈）和关联容器（如map和set）。序列容器适合按顺序存储数据，而关联容器则更适合存储具有特定键值的数据类型。

向量（vector）

向量是一种动态数组，可以在运行时自动调整大小。它提供了快速的随机访问性能，但插入和删除元素时可能会导致内存重新分配。

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec; // 创建一个空的向量
    vec.push_back(1); // 添加元素
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);

    for (int i = 0; i < vec.size(); i++) {
        std::cout << vec[i] << " ";
    }
    return 0;
}

链表（list）

链表是一种动态的数据结构，支持高效的插入和删除操作，但访问元素的速度较慢。

#include <list>
#include <iostream>

int main() {
    std::list<int> lst; // 创建一个空的链表
    lst.push_back(1);
    lst.push_back(2);
    lst.push_back(3);

    for (std::list<int>::iterator it = lst.begin(); it != lst.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    return 0;
}

队列（queue）

队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，适用于需要按顺序处理元素的场景。

#include <queue>
#include <iostream>

int main() {
    std::queue<int> q;
    q.push(1);
    q.push(2);
    q.push(3);

    while (!q.empty()) {
        std::cout << q.front() << " ";
        q.pop();
    }
    return 0;
}

堆栈（stack）

堆栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构，适用于需要按相反顺序处理元素的场景。

#include <stack>
#include <iostream>

int main() {
    std::stack<int> s;
    s.push(1);
    s.push(2);
    s.push(3);

    while (!s.empty()) {
        std::cout << s.top() << " ";
        s.pop();
    }
    return 0;
}

关联容器（map和set）

关联容器包括map和set，它们使用键值对来存储数据。map基于键值对进行存储，而set则存储唯一值。

#include <map>
#include <set>
#include <iostream>

int main() {
    std::map<int, std::string> m;
    m[1] = "one";
    m[2] = "two";
    m[3] = "three";

    for (const auto &pair : m) {
        std::cout << pair.first << ": " << pair.second << std::endl;
    }

    std::set<int> s;
    s.insert(1);
    s.insert(2);
    s.insert(3);

    for (int i : s) {
        std::cout << i << " ";
    }
    return 0;
}
如何创建和初始化STL容器

使用不同的构造函数

创建STL容器时可以使用不同的构造函数，这些构造函数允许初始化容器中的元素。例如，可以使用默认构造函数创建一个空容器，或者使用初始化列表来初始化容器。

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec1; // 使用默认构造函数
    std::vector<int> vec2(3); // 使用指定大小的构造函数
    std::vector<int> vec3 = {1, 2, 3}; // 使用初始化列表
    std::vector<int> vec4(vec3.begin(), vec3.end()); // 使用范围构造函数

    return 0;
}

使用初始化列表

初始化列表是一种简洁的方式来初始化容器中的元素，它允许直接在创建容器时指定初始值。

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    return 0;
}
常用操作方法

添加元素

向STL容器中添加元素可以使用各种方法，例如使用push_back向向量或链表中添加元素，或者使用insert向特定位置插入元素。

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);

    std::cout << "vec: ";
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    vec.insert(vec.begin() + 1, 4); // 在索引1处插入4

    std::cout << "vec after insert: ";
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    return 0;
}

删除元素

删除容器中的元素可以使用pop_back、pop_front、erase等方法。不同的容器有不同的删除方法。

#include <vector>
#include <iostream>
#include <list>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);

    vec.pop_back(); // 删除最后一个元素

    std::cout << "vec: ";
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    std::list<int> lst;
    lst.push_back(1);
    lst.push_back(2);
    lst.push_back(3);

    lst.erase(lst.begin()); // 删除第一个元素

    std::cout << "lst: ";
    for (int i : lst) {
        std::cout << i << " ";
    }
    return 0;
}

访问元素

访问容器中的元素可以通过索引或迭代器进行。向量和数组提供了直接通过索引访问元素的方法，而链表和迭代器则需要通过迭代器来访问元素。

#include <vector>
#include <iostream>
#include <list>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);

    std::cout << "vec[0]: " << vec[0] << std::endl;

    std::list<int> lst;
    lst.push_back(1);
    lst.push_back(2);
    lst.push_back(3);

    std::list<int>::iterator it = lst.begin();
    std::cout << "*it: " << *it << std::endl;
    return 0;
}

遍历容器

遍历容器中的元素可以通过循环和迭代器来实现。向量和数组可以使用简单的for循环遍历，而链表和迭代器则需要使用迭代器或for_each函数。

#include <vector>
#include <iostream>
#include <list>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);

    std::cout << "vec: ";
    for (int i : vec) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    std::list<int> lst;
    lst.push_back(1);
    lst.push_back(2);
    lst.push_back(3);

    std::cout << "lst: ";
    for (std::list<int>::iterator it = lst.begin(); it != lst.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    std::vector<int> vec2 = {4, 5, 6};
    std::for_each(vec2.begin(), vec2.end(), [](int &value) { std::cout << value << " "; });
    return 0;
}
容器之间的转换

如何将一个容器转换为另一个容器

将一个容器转换为另一个容器可以通过复制构造函数、迭代器或assign函数等方式实现。

#include <vector>
#include <list>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);

    std::list<int> lst(vec.begin(), vec.end()); // 使用迭代器转换

    for (int i : lst) {
        std::cout << i << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    std::vector<int> vec2;
    vec2.assign(lst.begin(), lst.end()); // 使用assign函数转换

    for (int i : vec2) {
        std::cout << i << " ";
    }
    return 0;
}
常见错误和注意事项

常见的编程错误

在使用STL容器时，常见的编程错误包括使用未初始化的迭代器、错误地使用索引访问元素、使用无效的迭代器等。这些错误会导致程序崩溃或产生不可预料的结果。

#include <vector>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);

    // 错误示例：使用未初始化的迭代器
    std::vector<int>::iterator it;
    std::cout << *it << std::endl; // 这会导致未定义行为

    // 错误示例：使用无效的索引访问元素
    std::cout << vec[3] << std::endl; // 这会导致未定义行为

    return 0;
}

运行时错误和异常

运行时错误通常发生在程序执行过程中，例如内存访问错误、数组越界等。STL容器在使用过程中也可能抛出异常，例如std::out_of_range，通常在访问不存在的元素时抛出。


#include <vector>
#include <iostream>
#include <stdexcept>

int main() {
    std::vector<int> vec;
    vec.push_back(1);
    vec.push_back(2);
    vec.push_back(3);

    try {
        std::cout << vec.at(3) << std::endl; // 这会抛出std::out_of_range异常
    } catch (const std::out_of_range& e) {
        std::cout << "Exception: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}
``

### 总结

通过本文的学习，你应该已经对STL容器有了初步的了解，并掌握了创建、初始化、操作STL容器的一些基本方法。STL容器提供了强大的功能，能够帮助你有效地管理数据。希望本文对你的编程学习有所帮助，如果需要进一步深入学习，可以参考慕课网（https://www.imooc.com/）的相关课程。
点击查看更多内容
发表于 2024.12.13 17:20， 共 22 人浏览

本文原创发布于慕课网 ，转载请注明出处，谢谢合作

举报
为 TA 点赞

若觉得本文不错，就分享一下吧！

评论

作者其他优质文章

正在加载中

慕少森

手记
篇
粉丝
42
获赞与收藏
216

关注作者，订阅最新文章

阅读免费教程

  • 推荐
  • 评论
  • 收藏
  • 共同学习，写下你的评论
感谢您的支持，我会继续努力的～
扫码打赏，你说多少就多少
赞赏金额会直接到老师账户
支付方式
打开微信扫一扫，即可进行扫码打赏哦
今天注册有机会得

100积分直接送

付费专栏免费学

大额优惠券免费领

立即参与 放弃机会
意见反馈 帮助中心 APP下载
官方微信

举报

0/150
提交
取消