STL是提高C++编写效率的一个利器

C++帮我们实现好了很多有用的函数，我们要避免重复造轮子

【资料图】

1. #include <vector> // 允许比较运算 字典序

vector是变长数组，支持随机访问，不支持在任意位置 O(1)插入。为了保证效率，元素的增删一般应该在末尾进行。

1.1 声明

1.2 size/empty

size函数返回vector的实际长度（包含的元素个数），empty函数返回一个bool类型，表明vector是否为空。二者的时间复杂度都是 O(1)所有的STL容器都支持这两个方法，含义也相同，之后我们就不再重复给出。

1.3 clear

clear函数把vector清空。

1.4 迭代器

迭代器就像STL容器的“指针”，可以用星号*操作符解除引用。

一个保存int的vector的迭代器声明方法为：

vector的迭代器是“随机访问迭代器”，可以把vector的迭代器与一个整数相加减，其行为和指针的移动类似。可以把vector的两个迭代器相减，其结果也和指针相减类似，得到两个迭代器对应下标之间的距离。

1.5 begin/end

begin函数返回指向vector中第一个元素的迭代器。例如a是一个非空的vector，则*a.begin()与a[0]的作用相同。

所有的容器都可以视作一个“前闭后开”的结构，end函数返回vector的尾部，即第n 个元素再往后的“边界”。*a.end()与a[n]都是越界访问，其中n = a.size()。

下面两份代码都遍历了vector<int> a，并输出它的所有元素。

1.6 front/back

front函数返回vector的第一个元素，等价于*a.begin()和a[0]。

back函数返回vector的最后一个元素，等价于*--a.end()和a[a.size() – 1]。

1.7 push_back()和pop_back()

a.push_back(x)把元素x插入到vector a的尾部。

b.pop_back()删除vector a的最后一个元素。

备注：vector是如何实现动态增长空间的呢？

是基于倍增的思想，数组不够用的时候多开一半数组，把已有的拷贝下来再加新的，所以效率要慢一半，但（n/2 + n/4 + n/8...）< n ，所以vector在数组结尾插入删除是O(1) 的，在数组开头插入删除是O(n) 的。

2. #include <queue>

头文件queue主要包括循环队列queue和优先队列priority_queue两个容器。

2.1 声明

2.2 循环队列queue

2.3 优先队列priority_queue

备注：栈、队列、优先队列无clear()函数，其他容器都有，想清空队列重新初始化一下即可：

q = queue<int>();

3. #include <stack>

头文件stack包含栈。声明和前面的容器类似。

4. #include <deque>

双端队列deque是一个支持在两端高效插入或删除元素的连续线性存储空间。它就像是vector和queue的结合。与vector相比，deque在头部增删元素仅需要 O(1) 的时间，但常数很大；与queue相比，deque像数组一样支持随机访问。

5. #include <set>

头文件set主要包括set和multiset两个容器，分别是“有序集合”和“有序多重集合”，即前者的元素不能重复，而后者可以包含若干个相等的元素。set和multiset的内部实现是一棵红黑树，它们支持的函数基本相同。

5.1 声明

5.2 size/empty/clear

5.3 迭代器

set和multiset的迭代器称为“双向访问迭代器”，不支持“随机访问”，支持星号*解除引用，仅支持++和--两个与算术相关的操作。

设it是一个迭代器，例如set<int>::iterator it;

若把it ++，则it会指向“下一个”元素。这里的“下一个”元素是指在元素从小到大排序的结果中，排在it下一名的元素。同理，若把it --，则it将会指向排在“上一个”的元素。

5.4 begin/end

返回集合的首、尾迭代器，时间复杂度均为 O(1)

s.begin()是指向集合中最小元素的迭代器。

s.end()是指向集合中最大元素的下一个位置的迭代器。换言之，就像vector一样，是一个“前闭后开”的形式。因此-- s.end()是指向集合中最大元素的迭代器。

5.5 insert

s.insert(x)把一个元素x插入到集合s中，时间复杂度为 O(logn)

在set中，若元素已存在，则不会重复插入该元素，对集合的状态无影响。

5.6 find

s.find(x)在集合s中查找等于x的元素，并返回指向该元素的迭代器。若不存在，则返回s.end()。时间复杂度为 O(logn)   // if (a.find(x) == a.end()) 可以判断x在a中是否存在

5.7 lower_bound/upper_bound // 支持二分

这两个函数的用法与find类似，但查找的条件略有不同，时间复杂度为 O(logn)

s.lower_bound(x)查找大于等于x的元素中最小的一个，并返回指向该元素的迭代器。

s.upper_bound(x)查找大于x的元素中最小的一个，并返回指向该元素的迭代器。

5.8 erase

设it是一个迭代器，s.erase(it)从s中删除迭代器it指向的元素，时间复杂度为 O(logn)。

设x是一个元素，s.erase(x)从s中删除所有等于x的元素，时间复杂度为 O(k+logn)，其中 k是被删除的元素个数。

5.9 count

s.count(x)返回集合s中等于x的元素个数，时间复杂度为 O(k+logn)，其中 k为元素x的个数。

备注：

6. #include <map>

map容器是一个键值对key-value的映射，其内部实现是一棵以key为关键码的红黑树。Map的key和value可以是任意类型，其中key必须定义小于号运算符。

6.1 声明

6.2 size/empty/clear/begin/end

均与set类似。

6.3 insert/erase

与set类似，但其参数均是pair<key_type, value_type>。

6.4 find

h.find(x)在变量名为h的map中查找key为x的二元组。// a.find("wlc") == a.end()

6.5 []操作符

h[key]返回key映射的value的引用，时间复杂度为 O(logn)。

[]操作符是map最吸引人的地方。我们可以很方便地通过h[key]来得到key对应的value，还可以对h[key]进行赋值操作，改变key对应的value。

备注：

1. 位运算

常用操作：

1. 求x的第k位数字 x >> k & 1

2. lowbit(x) = x & -x，返回x的最后一位1

-x 等价于 ~a+1 // 补码

2. 常用库函数  #include <algorithm>

2.1 reverse翻转 O(n)

翻转一个vector：

翻转一个数组，元素存放在下标1 ~ n：

2.2 unique去重

返回去重（只去掉相邻的相同元素）之后的尾迭代器（或指针），仍然为前闭后开，即这个迭代器是去重之后末尾元素的下一个位置。该函数常用于离散化，利用迭代器（或指针）的减法，可计算出去重后的元素个数。

把一个vector去重：

把一个数组去重，元素存放在下标1 ~ n：

2.3 random_shuffle随机打乱

用法与reverse相同。

2.4 sort

对两个迭代器（或指针）指定的部分进行快速排序。可以在第三个参数传入定义大小比较的函数，或者重载“小于号”运算符。

把一个int数组（元素存放在下标1 ~ n）从大到小排序，传入比较函数：

把自定义的结构体vector排序，还可以在结构体内重载“小于号”运算符：

2.5 lower_bound/upper_bound 二分

lower_bound的第三个参数传入一个元素x，在两个迭代器（指针）指定的部分上执行二分查找，返回指向第一个大于等于x的元素的位置的迭代器（指针）。

upper_bound的用法和lower_bound大致相同，唯一的区别是查找第一个大于x的元素。当然，两个迭代器（指针）指定的部分应该是提前排好序的。

在有序int数组（元素存放在下标1 ~ n）中查找大于等于x的最小整数的下标：

在有序vector<int>中查找小于等于x的最大整数（假设一定存在）：