网络游戏开发 -C++ 程序设计

专业教程理论讲解部分

网络游戏开发 -C++程序设计

第 1 章 C++ 程序设计基础

第 9 章模板与 STL

标准模板库常用的容器

容器的概念迭代器

映射的概念迭代器的使用

了解标准模板库掌握常用容器的使用

第第 99 章模板与章模板与 STLSTL

9.2 STL 的使用

STL （ Standard Temporary Library）是 C++标准的一部分

提供一系列核心组件：用以支持 I/O、

字符串（ strings）

容器（数据结构）

算法（排序、搜索、合并等等）

数值计算、多字符集等主题。


9.2 STL 的使用9.2.1 STL 中的容器的概念和要求

STL中的容器（ Container）是可容纳一些数据的模板类，包括

vectorlistsetmap

具有保存和操作数据集合的能力 .

具有保存和操作数据集合的能力 .

大大方便了程序员对程序中数据的组织和保存

大大方便了程序员对程序中数据的组织和保存

提高了开发效率。提高了开发效率。



STL容器的特点

1）插入操作时，内部实现的是拷贝操作，置于容器内。

2）所有元素形成一个次序（ order）。

3）各项操作并非绝对安全。

容器有相同的函数接口这些函数主要是用于进行数据比较、迭代和存储的


操作功能ContType c 产生一个未含任何元素的空容器

ContType c1(c2) 产生一个同型容器ContType c(beg, end) 复制 [beg; end]区间内的元素，作为容器初值

c.~ContType() 删除所有元素，释放内存c.size() 返回容器中的元素数量c.empty() 判断容器是否为空（相当于 size()==0,但可能更快）

c.max_size() 返回元素的最大可能数量c1 == c2 判断是否 c1等于 c2

c1 != c2 判断是否 c1不等于 c2，相当于 !(c1==c2)

c1 < c2 判断是否 c1小于 c2

c1 > c2 判断是否 c1大于 c2，相当于 c2<c1

c1 <= c2 判断是否 c1小于等于 c2，相当于 !(c2<c1)

c1 >= c2 判断是否 c1大于等于 c2，相当于 !(c1<c2)


各个容器共通的函数


c1 = c2 将 c2的所有元素赋值给 c1

c1.swap(c2) 交换 c1和 c2的数据swap(c1, c2) 同上，是个全局函数c.begin() 返回一个迭代器，指向第一元素c.end() 返回一个迭代器，指向最后元素的下一位置

c.rbegin() 返回一个逆向迭代器，指向逆向遍历时的第一元素c.rend() 返回一个逆向迭代器，指向逆向遍历时的最后元素的下一位置

c.insert(pos, elem) 将 elem的一份副本安插于 pos处。返回值和 pos的意义并不相同c.erase(beg, end) 移除 [beg; end]区间内的所有元素。某些容器会返回未被移除的第

一个接续元素c.clear() 移除所有元素，令容器为空

c.get_allocator() 返回容器的内存模型（ memory model）




“能够遍历某个序列内的所有元素”的对象。

它可以通过与一般指针一致的接口来完成自已的工作。

迭代器奉行一个纯抽象概念：任何东西，只要行为类似迭代器，那么它就是一种迭代器。

迭代器（ iterator）


9.2 STL 的使用9.2.2 STL 中容器的使用

vector容器，可以理解为是一个动态数组。它包含在头文件 <vector>中。

1 ． vector 的能力和使用

namespace std {template <class T,

class Allocator = allocator<T>>class vector;

}

其中元素 T可以是任意数据类型，只要 T具有赋值和拷贝能力。



vector作为一个类似于动态数组的容器


1）它是一个有序集群（ ordered collection） ,支持随机存取，因此只要知道位置，就可以存取这个元素；

2）在末端附加或删除元素时， vector性能很高。

3） vector的容量是可配置的。

4）可以使用 reserve()配置容量。（只能用来扩大容量，但不能缩减容量）std::vector<int> v;v.reserve(80);




vector<int> v;

vector<int>::iterator iter;

// 增加元素v.reserve(20);

v.push_back(5);

v.push_back(10);

v.push_back(20);

// 插入元素v.insert(v.begin()+2, 15);

// 遍历访问cout<<"v= ";

for (iter = v.begin(); iter != v.end(); iter++)

{

cout<<" "<<*iter;

}

v.erase(v.begin() +1);



2. list 的能力和使用

namespace std {

template <class T,

class Allocator = allocator<T>>

class list;

}

list容器可以理解为是一个双向链表。它包含在头文件 <list>中

元素 T可以是任意数据类型，只要 T具有赋值和拷贝能力。参数 Allocator是用于定义内存模型的，在使用时采用默认参数即可。




list作为一个类似于双向链表的容器，它具有如下特点：

1）不支持随机存取

2）在任何位置上的插入和删除操作，性能都是很高的。

3 ） list没有容量的概念，所以也没有空间重新分配等操作；


9.2 STL 的使用

函数功能c.unique() 如果存在若干相邻而数值相等的元素，就删除重复元素，只留一个

c.unique(op) 如果存在若干相邻元素，都使 op()的结果为 true，则删除重复元素，只留一个

C1.splice(pos, c2) 将 c2内的所有元素转移到 c1之内，迭代器 pos之前C1.splice(pos, c2,

c2pos)

将 c2内的 c2pos的所指元素转移到 c1内的 pos所指位置上（ c1 和 c2可相同）

C1.splice(pos, c2,

c2beg, c2end)

将 c2内的 [c2beg; c2end]区间内所有元素转移到 c1内的 pos之前（ c1

和 c2可相同）c.sort() 以 operator<为准则，对所有元素排序

c.sort(op) 以 op()为准则，对所有元素排序C1.merge(c2) 假设 c1 和 c2容器都包含已序（ sorted）元素，将 c2的全部元素转移到

c1，并保证合并后的 list仍为已序 C1.merge(c2, op) 假设 c1 和 c2容器都包含 op()原则下的已序（ sorted）元素，将 c2的全

部元素转移到 c1，并保证合并后的 list仍为已序c.reverse() 将所有元素反序（ reverse the order）

– [fww1]什么是已序？




list <int> c1, c2, c3;

list <int>::iterator c1_Iter, c2_Iter, c3_Iter;

// 赋值c1.push_back( 3 );

c1.push_back( 6 );

c3.push_back( 1 );

cout << "c1 =";

for ( c1_Iter = c1.begin( ); c1_Iter != c1.end( ); c1_Iter++ )

cout << " " << *c1_Iter;

c2.merge( c1 );



3. set 的能力和使用

namespace std {

template <class T,

class Compare = less<T>,

class Allocator = allocator<T>>

class set;

}

包含在头文件 <set>中

其中元素T可以是任意数据类型，只要T具有赋值和拷贝能力。第二个参数 Compare用于确定按什么数据类型来排序，使用默认参数即可。第三个参数 Allocator是用于定义内存模型的，在使用时采用默认参数即可。




set作为一个类似于平衡二叉树的容器

1）具有自动排序能力，使元素的搜索有良好性能；

2）由于二叉树的特点决定，对 set容器中的元素不能直接修改。如果想修改，可以采用的办法是先删除这个元素，再插入新的元素；

3 ） set不提供用来直接存取元素的任何操作。通过迭代器进行元素间接存取，可视这些元素是常数。

4 ） set在元素搜寻方面有优化设计，所以提供了特殊的搜寻函数。




函数功能count(elem) “返回元素值为 elem”的元素个数find(elem) “返回元素值为 elem”的第一个元素，如果找不到就返回 end()

lower_bound(el

em)

返回 elem “的第一个可插入位置，也就是元素值 >= elem”的第一个元素位置

upper_bound(el

em)

返回 elem “的最后一个可插入位置，也就是元素值 > elem”

的第一个元素位置equal_range(el

em)

返回 elem “可插入的第一个和最后一个位置，也就是元素值

== elem”的第一个元素区间




set <int> s1;set <int> :: const_iterator s1_AcIter, s1_RcIter;

// 赋值s1.insert( 10 );s1.insert( 20 );s1.insert( 30 );

s1_RcIter = s1.lower_bound( 20 );cout << *s1_RcIter << "." << endl;s1_RcIter = s1.lower_bound( 40 );



4 ． map 的能力和使用

map容器可以理解为是一个平衡二叉树实现的关联式容器。

namespace std {template < class Key,

class Type, class Traits = less<Key>, class Allocator=allocator<pair <const Key, Type> >

class map;}

map一般译为映射，映射指的是一个范畴内的事物与另一个范畴内事物的对映关系。




map容器可以理解为是一个平衡二叉树实现的关联式容器。

namespace std {template < class Key,

class Type, class Traits = less<Key>, class Allocator=allocator<pair <const Key, Type> >

class map;}

1 ） Key：键值；2 ） Type：元素值；3 ） Traits：按什么数据类型来排序，默认为以键值的数据类型来排序；4 ） Allocator：内存模型，采用默认值。




map即映射

一个范畴内的事物与另一个范畴内事物的对映关系。

在数据结构领域内：

一种数据类型与另一种数据类型的一一对应关系。




map即映射 :一个范畴内的事物与另一个范畴内事物的对映关系。

在数据结构领域内：一种数据类型与另一种数据类型的一一对应关系。

1）可以把 set看作是一类特殊的 map，也就是当键值和元素值是同一对象时，就和set一样了；

2）对于键值不可以直接修改，要想实现修改的办法是先删除再插入；

3） map “内的元素是键值 / ”元素值成对（ pair）插入的。

4 ） map在元素搜寻方面是通过对键值的搜寻实现的，所以提供了特殊的搜寻函数。




map<string, float> coll;

// 运用 value_type插入coll.insert(map<string, float>::value_type("otta", 21.1));

// 运用 pair<>插入coll.insert(pair<string, float>("ottb", 22.2));

// 运用 make_pair()插入coll.insert(make_pair("ottc", 23.3));




函数功能

count(key) 返回“键值等于 key”的元素个数

find(key) 返回“键值等于 key”的第一个元素，找不到就返回 end()

lower_bound(key) 返回“键值为 key” 的元素的第一个可插入位置，也就是“键值>=key”的第一个元素位置

upper_bound(key) 返回“键值为 key” 的元素的最后一个可插入位置，也就是“键值>key”的第一个元素位置

equal_range(key) 返回“键值为 key”的元素的第一个可插入位置和最后一个可插入位置，也就是“键值 ==key”的元素区间




map<int, int> m1;map<int, int>::const_iterator m1_AcIter, m1_RcIter;typedef pair<int, int> Int_Pair;// 成对插入元素m1.insert(Int_Pair(1, 10));m1.insert(Int_Pair(2, 20));m1.insert(Int_Pair(3, 30));m1_RcIter = m1.find(2);cout<< " 键值 2 映射的元素是 : "

<< m1_RcIter -> second << "." << endl;


小结

本章主要讲解 STL 基础知识

标准模板库

常用的容器


自测题

1 ．以下那一个不是 vector的特点（）。A. 支持随机存取B. 在末端添加和删除元素，性能非常好C. 搜寻元素的性能非常好D. 容量是可配置的

2 ．迭代器就是一个指向元素的指针。（）


自测题

1 ．以下那一个不是 vector的特点（ C ）。A. 支持随机存取B. 在末端添加和删除元素，性能非常好C. 搜寻元素的性能非常好D. 容量是可配置的

2 ．迭代器就是一个指向元素的指针。（ X ）


课后作业

【作业 1 】使用容器，保存一组整数，要求能随机存取，插入和删除操作方便。

【作业 2 】使用map，保存一组整数和名字，输入名字，可以找到整数。

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