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

云朵里的佛光 2022-07-12 阅读 43
链表队列数据结构stl#includeHadoop大数据


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​​

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​​

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

【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：
STL容器及其简单应用(stack、priority_queue、vector、deuqe、list、map/multimap、set/multiset)_stl_02

【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：
STL容器及其简单应用(stack、priority_queue、vector、deuqe、list、map/multimap、set/multiset)_#include_03

【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;
}

STL容器及其简单应用(stack、priority_queue、vector、deuqe、list、map/multimap、set/multiset)_链表_04

【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;
}

STL容器及其简单应用(stack、priority_queue、vector、deuqe、list、map/multimap、set/multiset)_stl_05

【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;
}

STL容器及其简单应用(stack、priority_queue、vector、deuqe、list、map/multimap、set/multiset)_队列_06

【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;
}

STL容器及其简单应用(stack、priority_queue、vector、deuqe、list、map/multimap、set/multiset)_链表_07

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