C++之STL容器详解（包含十种常用容器）

前言

C++的STL是提高编写效率的一个利器，是算法类竞赛必不可少的工具，本篇博客将详细总结C++STL的各种容器及其常用方法，包括：

• string 类
• vector 容器
• set 容器
• queue 容器
• priority_queue 容器
• stack 容器
• dequeue 容器
• map 容器
• pair 容器
• bitset 容器

一、string 类

string类本不是STL的容器，但是它与STL容器有着很多相似的操作，因此，把string放在这里一起进行介绍。C++中的string类相当于是字符数组，但是其更方便于我们的操作，而且不需要在输入之前初始化字符数组的容量，节省空间。

#include<string>/*string 生成*/
string str("123"); //"123"
string str(3,"1"); //"111"
string str = "123"; //"123"/*string 头尾*/
str.front(); //第一个元素 
str.back(); //最后一个元素 /*string 迭代器*/
string::iterator iter //一个string的迭代器
str.begin() //指向str第一个元素位置的迭代器 
str.end() //指向str最后一个元素后一个位置的迭代器 /*string 插入*/
str.push_back('a'); //在尾部插入一个字符
str.insert(s1.begin(), 'a'); //在指定位置前面插入一个字符/*string 删除*/
str.pop_back(); //删除最后一个元素 
str.erase(str.begin()); //删除迭代器指向元素
str.erase(str.begin()+1, str.end()-2); //删除指定区间的元素
str.erase(1, 6); //删除从索引（1）开始的n（6）个字符/*string 替换*/
str.replace(str.begin(), str.begin + 5, "boy"); //替换迭代器指定的区间
str.replace(6, 5, "girl"); //替换索引指定的区间，从下标6开始的五个元素 /*string 拼接*/
str1.append(str2); //str1str2
str1 = str1 + str2; //str1str2/*string 容量*/
str.size()
str.length()/*string 遍历*/
for(int i = 0; i < str.size(); i ++ ) //索引遍历 
for(string::iterator iter = str.begin(); iter != str.end(); iter ++ ) //迭代器遍历 
for(auto &x : str) //迭代器另一种便捷方法 /*string 排序*/
sort(str.begin(), str.end());/*string 比较*/
str1 < str2 //字典序比较，<、<=、==、>、>=都可以用
str1.compare(str2) //相等为0，str1>str2为1，反之-1/*sting 查找*/
str.find("123") //从前往后找，若找到，返回首字母下标；反之，返回-1
str.rfind("123") //从后往前找
str.find_first_of("123") //查找第一个属于该字符串的字符返回下标
str.find_first_not_of("123")
str.find_last_of("123")
str.find_last_not_of("123")/*string 某元素个数*/
str.count('a'); //返回str里a字符的个数 /*string 分割*/
str.substr(2, 5); //返回从索引2开始的五个元素组成的字符串 /*string 判空*/
str.empty() //返回布尔值 /*string 清空*/
str.clear();

二、vector 容器

vector是变长数组（节省空间），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。（以下typename均用int举例）

#include <vector>/*vector 生成*/
vector<int> vct(3); //0 0 0
vector<int> vct(3, 5); //5 5 5
vector<int> vct{1, 2, 3}; //1 2 3/*vector 头尾*/
vct.front(); //第一个元素 
vct.back(); //最后一个元素 /*vector 迭代器*/
vector<int>::iterator iter //一个vector的迭代器
vct.begin() //指向vct第一个元素位置的迭代器 
vct.end() //指向vct最后一个元素后一个位置的迭代器/*vector 插入*/
vct.push_back(2); //在尾部插入一个2
vct.insert(vct.begin(), 2); //在指定位置前面插入一个元素/*vector 删除*/
vct.pop_back();
vct.erase(vct.begin());
vct.erase(vct.begin()+1, vct.end()-2);
vct.erase(1, 6);/*vector 容量*/
vct.size()/*vector 遍历*/
for(int i = 0; i < vct.size(); i ++ ) //索引遍历 
for(vector<int>::iterator iter = vct.begin(); iter != vct.end(); iter ++ ) //迭代器遍历 
for(auto &x : vct) //迭代器另一种便捷方法 /*vector 排序*/
sort(vct.begin(), vct.end());/*vctor 查找*/
vct.find(2) //从前往后找，若找到，返回指向该处的迭代器；反之，返回迭代器vct.end()/*vctor 某元素个数*/
vct.count(2); //返回容器里2的个数 /*vector 判空*/
vct.empty() //返回布尔值 /*vector 清空*/
vct.clear();

三、set 容器

头文件set主要包括set和multiset（两者方法相同，所以以下只用set举例）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，两者都会将其容器内的元素从小到大自动排序。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。（下typename均用int举例）

#include <set>/*set 生成*/
set<int> st;/*set 迭代器*/
set<int>::iterator iter 
st.begin() 
st.end() /*set 插入*/
st.insert(2); //插入一个元素/*set 删除*/
st.erase(st.begin()); //删除迭代器指向元素 
st.erase(2); //删除所有为2的元素 /*set 容量*/
st.size()/*set 查找*/
st.find(2) //从前往后找，若找到，返回指向该处的迭代器；反之，返回迭代器st.end()
st.lower_bound(x) //二分查找大于等于x的元素中最小的一个，并返回指向该元素的迭代器。
st.upper_bound(x) //二分查找大于x的元素中最小的一个，并返回指向该元素的迭代器。/*set 某元素个数*/
st.count(2); //返回容器里2的个数/*set 判空*/
st.empty() //返回布尔值 /*set 清空*/
st.clear();

四、queue 容器

头文件queue主要包括循环队列queue和优先队列priority_queue两个容器。其中queue容器相当于队列，满足先进先出的原则，即队尾出、队首进。（以下typename均用int举例）

#include <queue>/*queue 生成*/
queue<int> q;/*queue 头尾*/
q.front();
q.back();/*queue 插入*/
q.push(2); //在队尾插入一个元素 /*queue 删除*/
q.pop(); //在队首删除一个元素/*queue 容量*/
q.size();/*queue 判空*/
q.empty()

五、priority_queue 容器

头文件queue主要包括循环队列queue和优先队列priority_queue两个容器。其中priority_queue容器相当于大根堆（或者小根堆），大根堆每次堆顶是最大元素，小根堆每次堆顶是最小元素。（以下typename均用int举例）

#include <queue>/*priority_queue 生成*/
priority_queue<int> q; //大根堆
priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> q; //小根堆/*priority_queue 插入*/
q.push(2); //把一个元素插入堆 /*priority_queue 删除*/
q.pop(); //删除堆顶的元素 /*priority_queue 堆顶*/
q.top(); //返回堆顶元素 /*priority_queue 容量*/
q.size();/*priority_queue 判空*/
q.empty()

六、stack 容器

stack容器相当于栈，满足先进后出的原则，即插入和删除都只能再栈顶操作。（以下typename均用int举例）

#include <stack>/*stack 生成*/
stack<int> sk;/*stack 插入*/
sk.push(2); //把一个元素放入栈 /*stack 删除*/
sk.pop(); //删除栈顶的元素 /*stack 栈顶*/
sk.top(); //返回栈顶元素 /*stack 容量*/
sk.size();/*stack 判空*/
sk.empty()

七、dequeue 容器

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；与queue相比，deque像数组一样支持随机访问。（以下typename均用int举例）

#include <deque>/*dequeue 生成*/
dequeue<int> dq;/*dequeue 头尾*/
dq.front();
dq.back();/*dequeue 迭代器*/
dq.begin() 
dq.end()/*dequeue 插入*/
dq.push_front(2); //头插入 
dq.push_back(2); //尾插入 /*dequeue 删除*/
dq.pop_front(); //头删除 
dq.pop_back(); //尾删除 /*dequeue 容量*/
dq.size();/*dequeue 判空*/
dq.empty()/*dequeue 清空*/
dq.clear();

八、map 容器

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。（以下typename均用int举例）

#include <map>/*map 生成*/
map<key_type, value_type> name;
map<int, int> mp;/*map 迭代器*/
map<int, int>::iterator iter
mp.begin() 
mp.end() /*map 键值*/
iter->first //key
iter->second //value/*map 插入*/
mp[2] = 5; //直接添加
mp.insert(pair<int, int>(2, 5)); //insert一个pair/*删除*/
mp.erase(iter); //删除迭代器所指的键值对 /*map 容量*/
mp.size()/*map 查找*/
mp.find(2) //从前往后找，若找到，返回指向该处的迭代器；反之，返回迭代器mp.end()/*map 某元素个数*/
st.count(2); //返回key为2的个数（map中只可能是0或者1） /*map 判空*/
mp.empty() //返回布尔值 /*map 清空*/
mp.clear();

九、pair 容器

pair相当于将两份数据打包成一对，两份数据的数据类型任意，多与其他容器混合使用，单独使用的情况比较少。（以下typename均用int举例）

#include <utility>/*pair 生成*/
pair<int, int> pr = make_pair(0,1);
pair<int, int> pr(0, 1);/*pair 两个值*/
pr.first 
pr.second /*pair 多与其他容器结合使用*/
set<pair<int, int>> st;
vector<pair<int, int>> vct(mp.begin(), mp.end());

十、bitset 容器

bitset容器相当于是01数组，其方便之处是可以直接按位（下标）进行位运算，但是要注意下标从小到大依次存低位到高位，是逆序的。

#include<bitset>/*bitset 生成*/
bitset<4> bt; //生成4位二进制数，初始化为0000
bitset<8> bt(12); //生成8位二进制数，且将10进制数12转化为2进制数存入其中
bitset<8> bt(str); //str可以是只有01的字符串或者字符数组/*bitset 位运算相关*/
bt1 |= bt2; //两个二进制数取或操作 
bt1 &= bt2; //两个二进制数取与操作 
bt1 ^= bt2; //取异或
bt1 = ~bt1; //取反
bt1 <<= x; //左移右移 bt.test(x) //判断第x个位置是0还是1，也就是输出第x个位置，注意逆序bt.flip(); //将二进制每一位取反
bt.flip(x); //将二进制第x位取反
bt.set(); //将二进制每一位置为1 
bt.set(x); //将第x个位置置为1
bt.reset(); //将二进制每一位置为0
bt.reset(x); //将第x个位置置为0/*bitset 容量*/
bt.size() //二进制数组的长度，就是定义的长度；/*bitset 某元素个数*/
bt.count(); //查询二进制数组中，1的个数/*bitset 转化字符串*/
string str = bt.to_string(); //将二进制数组转化为字符串。