講師：林業峻 CSIE, NTU 5/ 4, 2009

資料結構與C++程式設計進階 C++標準樣板庫(STL) 講師：林業峻CSIE, NTU5/ 4, 2009

大綱 • 標準樣板庫 (STL) • 抽象指標 (Iterator) • 容器 (Container) • 演算法 (Algorithm)

標準樣板庫 (STL) • STL(Standard Template Library) • 提供多種類別樣板與函式樣板以供使用 • 由以下三大部分所組成 • Iterator: 抽象指標 • Container: 容器 (類別樣板): • vector, list, stack, queue, map,… • Algorithm: 演算法 (函式樣板): • find, sort, count,… • 要訣: • 用某資料結構存放資料 (容器) • 用某演算法操作資料結構 (演算法) • 用某指標表示某容器中之一個資料 (抽象指標)

抽象指標(Iterator) • 抽象指標是一種可以讓使用者逐一存取容器中元素的工具。 • STL中，各種容器均提供抽象指標做為使用者逐一存取容器中元素管道。 • 宣告抽象指標語法： • 容器::iterator it; • 容器均有提供begin( ),end( )成員函數，讓使用者取得容器的元素開頭與元素結尾的位址。 • 注意! 元素結尾指的是資料的結束(最後一個元素的下一個)

抽象指標(Iterator) • 範例： • 下例中list是STL中的一種容器，使用其中的抽象指標把其中所有內容(元素)印出。 • 優點： • 在結構中找前後一筆資料之程式較為容易實作。

容器(Containers) • Vector (向量) • 動態陣列，此陣列可任意增長其大小，並提供隨機存取 • List (串列) • 雙向鏈結串列，支援循序雙向存取(無法隨機存取) • Map (映射表) • 支援查表功能之資料結構，資料均以key/value方式存入 • 其他容器… (stack, queue, set…)

向量 vector • vector其特性如同陣列一樣，但又比內建的陣列多了許多好用的功能 • vector可以動態成長，可以將一個vector指定給另一個vector • vector知道自己內含元素的個數。

vector::vector • 範例: 建立一個vector • vector<資料型態> 物件名稱; • vector<資料型態> 物件名稱(長度); • vector<資料型態> 物件名稱(陣列開始位置, 陣列結束位置);

vector::pop_back, push_back • 範例 : 使用vector實作堆疊 (stack)

vector::begin, end • 範例 : 使用抽象指標控制vector

vector::insert • 範例 : 插入資料 • insert(向量插入位置, 資料); • insert(向量插入位置, 陣列開始位置, 陣列結束位置);

vector::erase • 範例 : 移除資料 • erase(向量移除位置); • erase(向量移除開始位置,向量移除結束位置);

串列 list • list其特性主要為實作串列資料結構。

list::list • 範例: 建立一個list • list<資料型態> 物件名稱; • list<資料型態> 物件名稱(陣列開始位置, 陣列結束位置);

list::insert • 範例: 插入節點 • insert(向量插入位置, 資料); • insert(向量插入位置, 陣列開始位置, 陣列結束位置);

list::remove • 範例: 刪除節點 • remove(資料內容);

list::reverse • 範例: 反轉串列 • reverse();

list::merge • 範例: 將一串列合併到另一串列之後 • merge(串列名稱);

映射表 map • map是一種關聯容器，支援查表功能之資料結構，資料均以key/value方式存入 • key: 使用者自訂之索引值 • value: 該索引值內存放之資料

map::map • 範例: 建立一個map • map<key值型態, value型態> 物件名稱;

map::find, erase • 範例: 尋找與刪除 • find(key值); • erase(key值); • erase(位置); • erase(開始位置, 結束位置);

map::insert • 範例: 插入 • insert(map<key值型態, value型態>::value_type(key值, value值);

map::count • 範例: 判斷資料是否存在 • count(key值);

map::lower_bound, upper_bound • 範例: 取得接近下限(上限)之資料 • lower_bound(key值); • lower_upper(key值);

演算法(Algorithm) • STL中的演算法 • 在STL中除了提供容器(類別樣板), 尚提供演算法(函式樣板)以供操作之資料 • #include <algorithm> • 常用演算法 • find • count • search • merge • sort • for_each • transform

find: 尋找資料 • find(first, last, val) • [first]: 資料開始位置 • [last]: 資料結束位置 • [val]: 目標值 • [回傳值]: 找到資料之位置 • 針對某個容器做搜尋，區間由first及last這兩個位置，目標值為val，找到後回傳其所在元素位置 • 函數模板原型

find • 範例使用容器一般陣列

count: 計算資料個數 • count(first, last, val) • [first]: 資料開始位置 • [last]: 資料結束位置 • [val]: 目標值 • [回傳值]: 找到資料之個數 • 針對某個容器做搜尋，區間由first及last這兩個位置，目標值為val，回傳容器中元素值為val的個數 • 函數模板原型

count • 範例

search: 搜尋一段連續資料 • search(s_first, s_last, t_first, t_last) • [s_first]: 來源資料開始位置 • [s_last]: 來源資料結束位置 • [t_first]: 目標資料開始位置 • [t_last]: 目標資料結束位置 • [回傳值]: 找到資料之位置 • 找尋某一資料序列是否出現在另一個容器中 • 函數模板原型

search • 範例:在一般陣列中做搜尋

search • 範例:在STL的vector與list容器中做搜尋

merge: 合併資料 • merge(s1_first, s1_last, s2_first, s2_last, t_first) • [s1_first]: 來源1資料開始位置 • [s1_last]: 來源1資料結束位置 • [s2_first]: 來源2資料開始位置 • [s2_last]: 來源2資料結束位置 • [t_first]: 目標資料之位置 • [回傳值]: 找到資料之位置 • 合併s1與s2兩資料於t • 函數模板原型

merge • 範例:

sort: 資料排序 • sort(first, last) • sort(first, last, f) • [first]: 資料開始位置 • [last]: 資料結束位置 • [f]: 比較函式 • 資料排序 (預設由小到大) • 函數模板原型

sort • 範例:

for_each: 對每個資料做同樣動作 • for_each(first, last, f) • [first]: 資料開始位置 • [last]: 資料結束位置 • [f]: 功能函式 • 對容器中從first 所指的元素起到last為止，其間每一個元素做某個動作(由函數f指定) • 函數模板原型

for_each • 範例:

transform: 對每個資料做同樣動作並放到容量 • transform(first, last, output, f) • [first]: 資料開始位置 • [last]: 資料結束位置 • [output]: 輸出容器 • [f]: 功能函式 • [回傳值]: void • 同for_each，但會把結果放在output容器中 • 函數模板原型

transform • 範例:

STL參考網站 • http://www.cplusplus.com/reference/stl/

講師：林業峻 CSIE, NTU 5/ 4, 2009