C++入门与STL
C++具有比C更加庞大的函数库和更快捷的处理方式，但在算法竞赛中我们一般用不到C++中一些复杂的东西，相比之下，我们用的更多的是C++与C语言中重叠的部分，以及少量的标准模板库（Standard Template Library)俗称STL
新的改变
首先我们要将文件的后缀由.c改为.cpp。然后平时使用的头文件<stdio.h><ctype.h>等均改为< cstdio> < cctype>等，同时还有一些新的头文件的加入。
对于算法竞赛来说，c++还有一个万能头文件#include<bits/stdc++.h>
基本框架
#include <cstdio>
#include <iostream>//包含了c++中的一些输入输出流；
using namespace std;//改进输入输出的方式；
int main() {
// do something...
return 0;
}
**基本框架与C比起来十分相似，事实上，C++中的大多数都是与C语言相同的；**
新的输入输出方式
#include <iostream>
#define IOS ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0)//加快输入输出的速度
int main() {
int x, y; // 声明变量
std::cin >> x >> y; // 读入 x 和 y
std::cout << y << std::endl << x; // 输出 y，换行，再输出 x
return 0; // 结束主函数
}
如上图，std::cin>>或<<是c++中崭新的输入输出方式，它可以避免使用%d等占位符，当然，原先的C中scanf与printf的方式依然可以使用。
这种新增的输入输出方式最大的弊端就是会耗费一定的时间（除非特别要求，否则绝对不多）。
而上面提到的using namespace std;在此声明后，输入输出会变得更加简洁；
```cpp
using namespace std;
int main()
{
int x,y;
cin>>x>>y;
cout<<x<<y;
return 0;
}```
引用
*在C++中新增了引用的方法，主要运用在函数传参方面，与C语言的指针有些类似，但C++也有指针（几乎与C相同），引用只不过是新增的方式，使程序写起来更加方便，具体代码如下：
#include<iostream>
using namespace std;
#define IOS ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0)
void swap2(int& a, int& b) {
int t = a; a = b; b = t;
}
int main() {
int a = 3, b = 4;
swap2(a, b);
cout << a << " " << b << "\n";
return 0;
}
**只需在传参时函数上加上&符，就能做到传入实参，在函数中改变a,b的值也会影响原来的值；它可以在一定程度上代替C中的指针。
而之所以函数名采用swap2而不用swap，是因为swap已经包含在c++的库中，是c++自带的交换函数，举个例子：
**`
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
int a = 3, b = 4;
swap(a, b);
cout << a << " " << b << "\n";
string x="hfx";
string y="sllh";
swap(x,y);
cout<<x<<" "<<y<<endl;//endl用在这里指另起一行类似于“\n”.
return 0;
}`
当中用的string，我们在下面进行介绍；
迭代器
迭代器（iterator）是一种可以遍历容器元素的数据类型，是针对于stl容器的一种变量，与C语言中的指针类似（当然C++也有指针）。
迭代器的模板如下
std::vector<int> ::iterator it; //it能读写vector<int>的元素
std::vector<int>::const_iterator it;//it只能读vector<int>的元素，不可以修改vector<int>中的元素
//如果有using namespace std,std::可省略；
//vector<int >可根据不同需要更改容器名和类型名;
就像在c语言中用指针遍历数组一样，迭代器也是这样遍历容器.。
for( it = vector.begin(); it != vector.end(); it++ )
cout<<*it<<endl;
//当然还可以反向迭代;
for( std::vector<int>::reverse_iterator it = v.rbegin(); it!=v.rend();it++ )
cout<<*it<<endl;
//reverse_iterator就是反向迭代器，这里的++就相当于往前走；
这里看不懂很正常，只需知道有这个东西，在后面看到相关在回来看看.。（注意，并不是所有的STL容器都有迭代器）!
字符串string
C语言中的字符串就是字符数组，在C++中依然有字符数组这种形式。字符数组的通常用来输入字符串，对于平时操作比较麻烦，比如：
char zfc1[10]="114",zfc2[10]="514";
strcat(zfc1,zfc2);//链接两个字符串；
几乎对字符串的操作，不是循环就是函数，而在C++中新增了一种字符串方式string，就带来了很多方便的操作；同时它需要头文件< string>（用万能头的时候就不用加了）。
输入
首先我们先来介绍一下字符串在C++中的输入；除了原本的scanf（“%s”,zfc1）外，我们还可以用cin<<zfc1;但是，它的缺陷还与C语言一样，遇到空字符就停下了。例如输入eiyou niganman；实际上保存的只有eiyou；在c++中又提供了两种读字符串的方式getline()和get();而getline对于输入字符数组char[]与字符串类型string又有所不同，在此，我们只介绍string中的；
getline();
模板;getling(cin,字符串名）;与gets()的效果差不多，自动将‘\n’转换为’\0’,即不保存回车；string str; getline(cin,str);
String类
与日常声明变量一样，在定义的字符串名称前加string
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
int main()
{
char charr1[100] = "hi ";
char charr2[100] = "csdn";
char charr3[100];
string str1 = "hello ";
string str2 = "world";
string str;
/*赋值操作*/
*charr3 = charr1;***//错误，根据数组学习，数组之间不可直接赋值**
strcpy(charr3,charr1);//正确，赋值charr1给charr3
str = str1;//正确，string是一个类，str为对象，对象之间可以赋值
/*拼接操作*/
str = str1 + str2;//此时str为 "hello world"
/*附加操作*/
strcat(charr1,"xiao mei");//charr1此时为"hi xiao mei"
str1 += str2;//此时str1为"hello world"
}
看了上面的代码，大家可能对string有了一定的了解，相当与直接声明了一个字符串，无需声明大小，系统自动截取。之后从上面的代码我们可以看出来，无论是赋值还是拼接，都比字符数组要方便的多；
下面我们再来介绍一些特性：
1.string(size_type n,char c) ：创建一个包含 n 个元素的 string 对象，其中每个元素都被初始化为字符 c
string str(10, 'a');
2.获取string对象的长度，C语言中使用strlen()来获取字符串长度，C++中使用str.size()或str.length().
string str("hello!");//这也是一种string初始化的方式
int len1 = str.size();
int len2 = str.length();
3.string.append() 函数，在string对象后添加一个string对象或c风格字符串。
string str("hello");
string str2("world");
str.append(str2);
str.append("abcd");
4.string.push_back() 函数来在一个 string 对象后面附加一个字符
string str("hello");
char ch = 'a';
str.push_back(ch);
5.对于string对象的比较，可以直接使用关系运算符。
string str1("abcd");
string str2("abcd");
if(str1 == str2)
break;
6.访问 string 字符串的元素
string str("hello");
cout << str[2] << endl;
cout << str.at(2) << endl;
7.string中的find（）函数
（1）string的find()函数用于找出字母在字符串中的位置。
find(str,position);//str是要找的字符串；
//position：字符串中的某个位置，表示从从这个位置开始的字符串中找指定元素（不填第二/个参数，默认从字符串的开头进行查找）
返回值为目标字符的位置（第一个字符位置为0），当没有找到目标字符时返回npos（就是返回npos，例如if（str.find(x）!=steing::npos）就是没找到的意思)
(2) 延伸用法
找到目标字符第一次出现和最后一次出现的位置
string s = "hello world!";
cout <<s.find_first_of("l") << endl;//第一次出现的位置
cout << s.find_last_of("l") << endl;//最后一次出现的位置
反向查找
string s = "hello world!";
cout << s.rfind("l") << endl;//即从后往前第一次出现"l"的位置
最后，如果要清空string中的字符串可以用strName.clear()函数；
这里只是对string做了一个简单的介绍，都是平时在做题中经常用到的，如果想了解的更仔细的话可以自行查询，这里不再过多赘述了。
结构体的运用
C++中的结构体与C中略有不同，在这我们只说一小部分经常用到的内容。结构体（struct），可以看做是一系列称为成员元素的组合体。可以看做是自定义的数据类型。在 C++ 中 struct 被扩展为类似 class 的类说明符。class是与结构体相似的一个类。在工程中，一般用struct定义“纯数据”的类型，只包含较少的辅助成员函数，而用class定义“拥有复杂行为”的类型。为了简单起见，我们在这里只谈论struct；
C＋＋中的结构体除了可以拥有成员变量（用a.x的方式访问）之外，还可以
拥有成员函数（用a.add（1，2）的方式访问）。
#include<iostream>
using namespace std;
struct Point {
int x, y;
Point(int x=0, int y=0):x(x),y(y) {
}
};
int main() {
Point a, b(1,2);
a.x = 3;
cout << a+b << "\n";
return 0;
}
声明Pointa，b（1，2）时，分别调用了Point（ ）和Point（1，2）。注意这个构造函数的两个参数后面都有“=0”字样，其中0为默认值。也就是说，如果没有指明这两个参数的值，就按0处理，因此Point( )相当于Point（0，0）。“：x（x），y（y）”则是一个简单的写法，表示“把成员变量x初始化为参数x，成员变量y初始化为参数y”。也可以写成：
Point（intx=0，inty=0）{this->x=x；this->y=y；}
这里的“this”是指向当前对象的指针。this->x的意思是“当前对象的成员变量x”，即
（*this）.x。
此次仅简单介绍可以在结构体中定义函数，对于C++中的结构体还有更多 的妙用，再次不做无关题目的赘述。
内存分配new delete
在C语言中，我们用malloc和free进行内存的动态分配和释放。在C++中，新增了new与delete这种分配与释放的方式。
new
new用于内存的分配，与malloc相似。
1.T *p = new T;
其中，T为任意类型名，比如int、char等等，p为类型T的指针。上面的代码会在堆上动态的分配出大小为sizeof（T）的内存空间，并且将该空间的起始地址赋值给p。
2.T *p = new T[N];
其中，T 是任意类型名，p 是类型为 T* 的指针，N 代表“元素个数”，可以是任何值为正整数的表达式，表达式中可以包含变量、函数调用等。这样的语句动态分配出 N × sizeof(T) 个字节的内存空间，这片空间的起始地址被赋值给 p。
Delete
delete用于内存的释放，与free相似。
delete p；//对应new的第一种
delete[] p;//对应第二种
注意：1.分配过的内存一定要释放；
2.new分配到不能分配时返回的不是NULL。
不定长数组vector
vector为可变长数组（动态数组），定义的vector数组可以随时添加数值和删除元素。
注意：在局部区域中（比如局部函数里面）开vector数组，是在堆空间里面开的。
在局部区域开数组是在栈空间开的，而栈空间比较小，如果开了非常长的数组就会发生爆栈。``
故局部区域不可以开大长度数组，但是可以开大长度vector。使用时需要头文件< vector>;
1.定义
vector<int>a;//定义一个int类型的不定长数组a，int可换为任意类型`
vector<int>b(n,1);//定义一个int类型长度为n的数组，里面的值都为1；
vector<int>c[6];//定义一个行数为六的二维数组；
vector<vector<int>>m;//定义一个行列都不定长的二维数组；
vector<int>s(a);//定义一个数组s与a大小和值都相同；
vector也可以想平常数组一样赋初值;
vector<int>c={
1,2,3,4,5};
注：不定长数组并不是指它的空间无限大，而是通过插入数值来扩大空间。如果初始没赋大小，那它就是0；在有初始空间情况下可以cin输入，如果超出空间就要用到c.push_back()等函数向内填值；
2.相关函数
pug：这是我见过的最好一张图了，描述的很详细了，我感觉自己很难描述成这样。。。
平常访问值的时候依然可以像数组一样访问如：a[i]；这里我只说这一种方式，对于未接触过c++的人来说就这样访问就可以了，很方便；（C++中常见的访问方式是迭代器访问，有兴趣可自行学习）
其实这跟平常数组也差不多，但是省了很多事，十分方便；
栈stack
栈是STL中实现的一个后进先出的容器，称作:stack。使用时需要头文件；它就像一个试管，你把一颗颗珠子放进去。要拿出来是只能先拿最上面的，也就是最后放进去的。栈就是这样一种容器。
stack<int>a;//栈的定义
之后不管是放入还是取出，都需要用到函数。
话不多说，直接上代码。
int main() {
int a,b;
stack<int>n;
for (int i = 0; i < 6; ++i) {
cin>>a;
n.push(a);//在顶部添加一个元素;
}
cout<<n.size()<<endl;
for (int i = 0;; ++i) {
if(n.empty())break;
cout<<n.top()<<" ";
n.pop();//删除栈顶元素;
}
puts("");
b=(int)n.size();//这里用类型转换的原因是size返回的是unsigned类型，所以转化一下。
cout<<b;
return 0;
}
对于栈的讲解只有这么多，是不是很简单。。。
队列
STL的队列容器主要分为三种，queue，deque，priority_queue
queue
queue队列与栈不同，秉持一个先进先出的原则。就像一个漏斗，你先放进去的，肯定先出来。学了这么多，大家应该不难看出STL容器的声明方式十分类似，下一步我们先看函数，然后直接上代码。
注意：是从尾部添加元素，可以返回尾部和头部的元素，但只能从头部往下走(就是每次只能删除头部元素)。
int main(){
queue<int>a;
int n,c;
cin>>n;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
cin>>c;
a.push(c);
}//向容器中放入元素
cout<<a.size()<<endl;//输出容器大小
for (int i = 0; i <n ; ++i) {
cout<<a.front()<<" "<<a.back()<<endl;
a.pop();//删除第一个
}//无清空函数;
return 0;
}
deque
deque被称做双端队列，与queue不同的是，它既可以从头部插入（或删除）元素，也可以从尾部插入（或删除）元素。比起queue，我感觉它更像vector，区别在于它不能从中间插入元素，也不能用下标访问。
其中包括begin(),end()函数返回首地址和尾地址的下一位！！！
注意：其中iterator是迭代器部分的东西，我们在前面也提到过。由于没有学习C++，从C语言 的角度来说，就像C中的指针，指向的迭代器就像地址一样。这里是说erase（）中放的是地址，只要注意这一点也可以灵活运用了。
注：deque可以使用sort排序默认由小到大；
int main(){
deque<int >s;
deque<int>::iterator it;//可以不用理解（迭代器的声明，与指针类似）
int n,x;
cin>>n;
for (int i = 0; i <n ; ++i) {
cin>>x;
s.push_back(x);
s.push_front(x);
}//我们在这里从前后同时插入元素
it=s.begin();//可以不用理解
s.erase(it+2,s.end()-3);//可以不用理解
cout<<s.size()<<endl;
sort(s.begin(),s.end());//排序
for (int i = 0;i<n ; ++i) {
cout<<s.front()<<" "<<s.back()<<endl;
s.pop_back();
s.pop_front();//删除最后/最前的元素；
}
s.clear();
return 0;
}
priority_queue
priority_queue被称作优先队列，如果按我的理解来的话，这个东西就是自动将queue排了个序，每次输出最大或最小的那个。这是一种“堆”的容器，你可以把它理解为金字塔，每次只拿塔尖的东西（奇妙比喻）。
我们先看一下相关函数，可以先浏览一下，之后对照下面的代码理解。
每次只能取塔尖哦！
int main(){
//标准的定义方式：priority_queue<类型，容器类型，greater<>或less<>>a;
priority_queue<int >a;//默认大根堆（less<>就是越来越小，每次输出最大的），默认容器是vector
priority_queue<int,vector<int>, greater<>>b;//小根堆
int n,x;
cin>>n;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
cin>>x;
a.push(x);//放入元素
}
cout<<a.size()<<endl;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
cout<<a.top()<<" ";//每次输出的就是优先级最高的
a.pop();//删除优先级最高的
}
return 0;
}
看完代码，你是不是觉得更加无法理解了，因为这个东西定义太复杂了。你先要记住，这玩意是你可以指定它的顺序和内置容器（一般是vector和deque，不能是list，初学用vector即可，模板第三行代码已给出），不用过多的理解，因为它就是这样定义的。如果你明白了定义，那么后面的就是一些简单 的应用，很容易掌握。
注：优先级可以通过重载自定义，需要一定的C++基础，而且一般情况下这两种就够用了，在这里就不过多赘述。
然而到这还没完，因为优先队列里还可以放入pair（你就理解为是一个地方放了两个值）。就像一个结构体数组，有两个值。
priority_queue<pair<int ,int>>q;//这样定义，pair的类型可以自定义（但必须可比较大小）。
//它内部排序就是先比前一个，如果相等再比后一个。
具体应用我们来看下。
int main(){
priority_queue<pair<int ,int>>q;
q.emplace(1,2);//插入值，这个值的前半部分是1，后半部分是2；
q.emplace(3,4);
cout<<q.top().first<<" "<<q.top().second;//由于是两个值，输出是就像结构体输出一样，前面的叫first，后面叫second
return 0;
}
由于是一次进入两个值，所以我们这里用到emplace函数（不用去理解，用法就是代码里的。。）。也有其它的插入方式。
q.push({
7, 8});
q.push({
7, 9});
q.push(make_pair(8, 7));//用法如图所示
这里你学习了很多新的函数，不用去担心，因为它就是换汤不还药，用法很朴实无华，就像你在C中有%d，%c一样，不同类型对应输入方式不同，记住就好了。
映射map
map是一种对应关系，每一个键对应一个值。
模板：map<t,t>;//t是类型
map<string,string> mp1;
map<string,int> mp2;
map<int,node> mp3;//node是结构体类型
看上面的说明，我们就大概了解了map的定义；<a,b>中的a就相当与数组arr[i]中[]的i；而b就相当与arr[i]对应的值。
那么map有什么用呢，它可以让字符对应数值mp["ikun"]=666;
而且我们知道，平时开数组时，我们能开的范围是有限的。但用map就可以让键值达到long long范围；
#define ll long long
map<ll,ll>map1;
ll arr[x];//x过大会导致运行错误;
下面我们就看看它相关的函数；
我们直接上代码；
#include <bits/stdc++.h>
#define ll long long
using namespace std;
map<ll,ll>c ;//<键，值>
map<string,ll>s;
int main(){
int n,y;
cin>>n;
s["nikezhenliua"]=5;
cout<<s["nikezhenliua"];
for (auto i = 0; i < n; ++i) {
cin>>y;
c.insert(pair<ll,ll>(i,y));//构造键值对，使用pair
//也可以c[i]=y；
}
cout<<c.size()<<endl;
if(c.count(3))cout<<c.find(3)->second<<endl;//查找与打印;
for ( map<ll,ll>::iterator its=c.begin();its!=c.end();its++) {
cout<<its->first<<" "<<its->second<<endl;
}//遍历输出
cout<<c.lower_bound(4)->second<<endl;//大于等于键值
cout<<c.upper_bound(4)->second<<endl;//大于该键值的第一个
c.clear();
return 0;
}
这里面有很多与之前都相似，值得注意的是，lower_bound（）中放的是键值，就是前一个值；
map还有很多进阶的用法，例如二维map，一键对应二值等，有些因为太过深入，有些是因为不常用，这里就不过多阐述了。
set
set容器中的元素不会重复，当插入集合中已有的元素时，并不会插入进去，而且set容器里的元素自动从小到大排序。也就是说，set中的东西有且只有一个;
像以往的定义一样，set的定义方式没有什么特别。
set<int> s;//<>中可以是任意类型;
下面我们来看相关函数：
下面我们来看相关代码；
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define ll long long
int main(){
set<ll>shit;//默认从小到大
set<ll,greater<> >ui;//从大到小；
ll n,x;
cin>>n;
for (int i = 0; i < n; ++i) {
cin>>x;
shit.insert(x);//插入一个元素 ，像这种自动排序的容器就不用push了；
}
shit.erase(shit.begin());
shit.erase(1);//erase中既可以写元素值，也可以放迭代器。
if(!shit.empty())
cout<<shit.size()<<endl;
cout<<shit.count(3)<<endl;//返回3的个数，由于set不允许重复存在，所以为一；
auto kun=shit.find(3);
cout<<*kun<<endl;
for (auto &it:shit) {
//相当与定义一个迭代器it遍历shit
cout<<it<<" ";
}
shit.clear();
return 0;
}
除此之外，set还可以通过重载或函数的方式进行更复杂的排序，在此我们只做最基础的介绍
二进制容器bitset
这个容器是专门存放二进制的，对于一些复杂的二进制运算有良好的效果，它的声明和之前不太一样。
bitset<n>bit1;//n是常数或者常量表达式，表示长度为n，bit1是名字，默认初始值是0；
bitset<n>bit2(s)//s可以是一个数（自动转为二进制，前面补零），或者一个字符串（由0和1组成）；
bitset声明的容器可以用下标访问，并且可以直接进行位运算。
bitset<8>bit2(14);
cout<<(bit2>>1)<<endl;
cout<<(~bit2)<<endl;
cout<<bit2[3]<<endl;
//输出为00000111
//11110001
//1
之后我们来看一下相关函数；
虽然看起来很多，但是都是熟悉的使用方式。注意，.size（）返回的就是你初始时n的值；
我们来看代码；
#include<bits/stdc++.h>
#define ll long long
#define IOS ios::sync_with_stdio(0),cin.tie(0),cout.tie(0)
using namespace std;
int main(){
//可通过下标访问
string s;
cin>>s;
int x;
const int n=10;
bitset<n>bit1(s);
if(bit1.any())//是否含有1;
cout<<"1的个数为"<<bit1.count()<<endl;
cout<<"二进制位的个数为"<<bit1.size()<<endl;
cin>>x;
if(bit1.test(x))
cout<<x<<"的位置是1"<<endl;
else bit1.set(x);
cout<<bit1<<endl;
cout<<bit1.to_ulong()<<endl;
bit1.flip();
cout<<bit1<<endl;
cout<<bit1.to_ulong()<<endl;
return 0;
}
下面是输出。
10101110
1的个数为5
二进制位的个数为10
6
0011101110
238
1100010001
785
其实就是相当与一个bool的数组，可以位运算，很容易理解。
STL容器其实不止这些，还有更多的容器需要大家自己去拓展，而且有很多的stl容器在功能方面有诸多重复,所以这里所介绍的都是常用的容器，只供初步的学习。
而学习的路是很漫长的，我认为不论哪一本算法书或着那一篇文章都不能让你一遍看懂，想要真正掌握一门知识还需要自己动手去写出来，每一个代码都自己去写一遍，我认为这便是最快的理解与进步方式！！！
到此为止，我们对STL 的初步介绍就完成了，其中肯定有很多不完备的地方，希望与大家共同交流与进步。
本文参考的资料有：《算法竞赛入门经典第二版》《C++ primer plus》以及众多csdn的文章
本文仅供交流学习使用
京公网安备 11010502036488号