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1、第十章 C+标准模板库,清华大学 郑 莉,C+语言程序设计,2,主要内容,泛型程序设计 与标准模板库有关的概念和术语 C+标准模板库中的容器 迭代器 标准C+库中的算法 函数对象,3,泛型程序设计,将程序写得尽可能通用 将算法从特定的数据结构中抽象出来，成为通用的 C+的模板为泛型程序设计奠定了关键的基础 STL是泛型程序设计的一个范例 容器(container) 迭代器(iterator) 算法（algorithms） 函数对象（function object）,4,命名空间（namespace）,一个命名空间将不同的标识符集合在一个命名作用域（named scope）内 为了解决命名冲突
2、例如，声明一个命名空间NS： namspace NS class File; void Fun (); 则引用标识符的方式如下， NS: File obj; NS: Fun (); 没有声明命名空间的标识符都处于无名的命名空间中,概念和术语,6,容器,容器类是容纳、包含一组元素或元素集合的对象。 异类容器类与同类容器类 顺序容器与关联容器 七种基本容器： 向量（vector）、双端队列（deque）、列表（list）、集合（set）、多重集合（multiset）、映射（map）和多重映射（multimap）,概念和术语,7,容器的接口,通用容器运算符 =，!=，=，=，= 方法（函数） 迭代方
3、法 begin()，end()，rbegin()，rend() 访问方法 size()，max_size()，swap()，empty(),8,适配器,适配器是一种接口类 为已有的类提供新的接口。 目的是简化、约束、使之安全、隐藏或者改变被修改类提供的服务集合。 三种类型的适配器： 容器适配器 用来扩展7种基本容器，它们和顺序容器相结合构成栈、队列和优先队列容器 迭代器适配器 函数对象适配器。,概念和术语,9,迭代器,迭代器是面向对象版本的指针，它们提供了访问容器、序列中每个元素的方法。,概念和术语,10,算法,C+标准模板库中包括70多个算法 其中包括查找算法，排序算法，消除算法，记数算法，
4、比较算法，变换算法，置换算法和容器管理等等。 这些算法的一个最重要的特性就是它们的统一性，并且可以广泛用于不同的对象和内置的数据类型。,概念和术语,11,顺序容器,顺序容器的接口 插入方法 push_front()，push_back()，insert()，运算符“=” 删除方法 pop() ，erase()，clear() 迭代访问方法 使用迭代器 其他顺序容器访问方法（不修改访问方法） front()，back()，下标运算符,容 器,12,顺序容器向量,向量属于顺序容器，用于容纳不定长线性序列（即线性群体），提供对序列的快速随机访问（也称直接访问） 向量是动态结构，它的大小不固定，可以在
5、程序运行时增加或减少。 例10-1 求范围2N中的质数，N在程序运行时由键盘输入。,容 器,/10_1.cpp #include #include #include /包含向量容器头文件 using namespace std ; int main() vector A(10); int n; int primecount = 0, i, j; cout=2 as upper limit: ; cin n; Aprimecount+ = 2;,13,for(i = 3; i i/2) Aprimecount+ = i; for (i = 0; iprimecount; i+)/输出质数 cou
6、tsetw(5)Ai; if (i+1) % 10 = 0) /每输出10个数换行一次 cout endl; coutendl; ,14,15,顺序容器双端队列,双端队列是一种放松了访问权限的队列。元素可以从队列的两端入队和出队，也支持通过下标操作符“”进行直接访问。 例10-2 使用双端队列容器保存double数值序列,容 器,16,顺序容器列表,列表主要用于存放双向链表，可以从任意一端开始遍历。列表还提供了拼接（splicing）操作，将一个序列中的元素从插入到另一个序列中。 例10-3 改写例9-7 从键盘输入10个整数，用这些整数值作为结点数据，生成一个链表，按顺序输出链表中结点的数值
7、。然后从键盘输入一个待查找整数，在链表中查找该整数，若找到则删除该整数所在的结点（如果出现多次，全部删除），然后输出删除结点以后的链表。在程序结束之前清空链表。,容 器,/10_3.cpp #include #include using namespace std ; int main() list Link;/构造一个列表用于存放整数链表 int i, key, item; for(i=0;i item; Link.push_front(item); coutList: ; / 输出链表,17,list:iterator p=Link.begin(); while(p!=Link.end()
8、/输出各节点数据，直到链表尾 cout key; Link.remove(key); cout List: ; / 输出链表 p=Link.begin();/ 使P重新指向表头 while(p!=Link.end() cout *p ; p+; / 使P指向下一个节点 cout endl; ,18,19,容器适配器,容器适配器是用来扩展7种基本容器的 栈容器 使用适配器与一种基础容器相结合来实现 例10-4：应用标准库中的deque顺序容器生成一个整数栈stack。 队列容器 使用适配器与一种基础容器相结合来实现的先进先出数据结构。 例10-5：应用标准库中的deque顺序容器生成一个整数标准
9、队列queue。,容 器,20,什么是迭代器,迭代器是面向对象版本的指针 指针可以指向内存中的一个地址 迭代器可以指向容器中的一个位置 STL的每一个容器类模版中，都定义了一组对应的迭代器类。使用迭代器，算法函数可以访问容器中指定位置的元素，而无需关心元素的具体类型。,迭代器,21,迭代器的类型,输入迭代器 可以用来从序列中读取数据 输出迭代器 允许向序列中写入数据 前向迭代器 既是输入迭代器又是输出迭代器，并且可以对序列进行单向的遍历 双向迭代器 与前向迭代器相似，但是在两个方向上都可以对数据遍历 随机访问迭代器 也是双向迭代器，但能够在序列中的任意两个位置之间进行跳转。,迭代器,22,迭代
10、器适配器,迭代器适配器是用来扩展（或调整）迭代器功能的类。它本身也被称为迭代器，只是这种迭代器是通过改变另一个迭代器而得到的 逆向迭代器 通过重新定义递增运算和递减运算，使其行为正好倒置 插入型迭代器 将赋值操作转换为插入操作。通过这种迭代器，算法可以执行插入行为而不是覆盖行为 例10-6 应用逆向迭代器和后插迭代器来操作向量容器中的元素,迭代器,23,迭代器相关的辅助函数,advance()函数 将迭代器的位置增加，增加的幅度由参数决定 distance()函数 返回迭代器之间的距离 函数iter_swap() 交换两个迭代器所指向的元素值 例10-7 用三个迭代器辅助函数来操作列表容器中的
11、元素。,迭代器,24,标准C+库中的算法,算法本身是一种函数模板 不可变序列算法（non-mutating algorithms） 不直接修改所操作的容器内容的算法 可变序列算法（mutating algorithms） 可以修改它们所操作的容器的元素。 排序相关算法 数值算法,算 法,25,算法应用举例,例10-9 应用不可变序列算法对数据序列进行分析 例10-10 以可变序列算法对数据序列进行复制，生成，删除，替换，倒序，旋转等可变性操作。 例10-11 应用排序相关算法对序列进行各项操作 例10-12 应用数值算法对数据序列进行操作,算 法,26,函数对象,一个行为类似函数的对象，它可以没有参数，也可以带有若干参数，其功能是获取一个值，或者改变操作的状态。 任何普通的函数和任何重载了调用运算符operator()的类的对象都满足函数对象的特征 STL中也定义了一些标准的函数对象，如果以功能划分，可以分为算术运算、关系运算、逻辑运算三大类。为了调用这些标准函数对象，需要包含头文件。,27,小结与复习建议,主要内容 泛型程序设计、与标准模板库有关的概念和术语、C+标准模板库中的容器、迭代器、标准C+库中的算法、函数对象 达到的目标 初步了解泛型程序设计的概念，学会C+标准模板库（STL）的使用方法 实验任务 实验十,
