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C++的标准模板库简单介绍

news 2025/7/7 21:14:52

C++的标准模板库（STL, Standard Template Library）是一个强大的工具，旨在提供高效和灵活的数据结构和算法。STL的设计目的是使C++程序更加通用和可重用。以下是对STL的详细介绍：

1. STL的组成部分

STL主要由以下几部分组成：

容器（Containers）：用于存储数据的对象。它们提供了多种数据结构，适用于不同类型的数据存储需求。
算法（Algorithms）：用于操作容器中的数据的函数，比如排序、查找、合并等。
迭代器（Iterators）：提供了一种统一的方式来访问容器中的元素，可以看作是容器与算法之间的桥梁。
适配器（Adapters）：对现有的容器、迭代器和函数进行封装，以提供更简洁的接口。适配器可以是容器适配器（如 stack 和 queue）或函数对象适配器。

2. 容器类型

STL中有多种类型的容器，主要分为以下几类：

序列容器（Sequence Containers）：
- vector：动态数组，可以随机访问元素。
- deque：双端队列，可以在两端快速插入和删除元素。
- list：双向链表，适合频繁的插入和删除操作。
关联容器（Associative Containers）：
- set：存储唯一元素的集合，自动排序。
- map：存储键值对，键唯一。
- multiset和multimap：允许重复元素的集合。
无序容器（Unordered Associative Containers）：
- unordered_set：不保证顺序的唯一元素集合。
- unordered_map：不保证顺序的键值对集合。
适配器容器：
- stack：后进先出（LIFO）结构。
- queue：先进先出（FIFO）结构。
- priority_queue：具有优先级的队列。

3. 迭代器

迭代器是一种用于访问容器中元素的对象。STL提供了几种类型的迭代器：

输入迭代器（Input Iterator）：只读访问，按顺序访问数据。
输出迭代器（Output Iterator）：只写访问。
前向迭代器（Forward Iterator）：可读可写，按顺序访问数据，但不能反向。
双向迭代器（Bidirectional Iterator）：可以双向访问。
随机访问迭代器（Random Access Iterator）：支持任意位置的直接访问。

4. 算法

STL包含许多常用算法，如：

排序：sort, stable_sort
查找：find, binary_search
修改：copy, fill, remove
其他：如accumulate、for_each等

5. 复杂性和性能

STL中大多数算法和数据结构都为时间复杂度进行了优化。它们的性能通常是非常高效的，可以在各种应用中提供良好的表现。

6. 使用示例

下面是一个简简单单的STL使用示例：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {std::vector<int> nums = {4, 2, 5, 1, 3};// 排序std::sort(nums.begin(), nums.end());// 输出结果std::cout << "排序后的结果：";for (int num : nums) {std::cout << num << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}