文章目录
- 一、什么是STL
- 二、STL的版本
- 三、STL的六大组件
- 四、STL的重要性
- 五、如何学习STL
- 六、STL的缺陷
- 七、为什么学习string类?
- 1、C语言中的字符串
- 2、面试题
- 八、标准库中的string类
- 1、string类(了解)
- 2、string类的常用接口说明(注意下面我只讲解最常用的接口)
- 1、string类对象的常见构造
- 2、string类对象的容量操作
- 3、string类对象的访问及遍历操作
- 4、 string类对象的修改操作
- 5、string类非成员函数
- 6、 vs和g++下string结构的说明
- 7、 牛刀小试
- 总结
一、什么是STL
STL(standard template libaray-标准模板库):是C++标准库的重要组成部分,不仅是一个可复用的组件库,而且是一个包罗数据结构与算法的软件框架。
二、STL的版本
原始版本
Alexander Stepanov、Meng Lee 在惠普实验室完成的原始版本,本着开源精神,他们声明允许任何人任意运用、拷贝、修改、传播、商业使用这些代码,无需付费。唯一的条件就是也需要向原始版本一样做开源使用。 HP 版本–所有STL实现版本的始祖。
P. J. 版本
由P. J. Plauger开发,继承自HP版本,被Windows Visual C++采用,不能公开或修改,缺陷:可读性比较低,符号命名比较怪异。
RW版本
由Rouge Wage公司开发,继承自HP版本,被C+ + Builder 采用,不能公开或修改,可读性一般。
SGI版本
由Silicon Graphics Computer Systems,Inc公司开发,继承自HP版 本。被GCC(Linux)采用,可移植性好,可公开、修改甚至贩卖,从命名风格和编程 风格上看,阅读性非常高。我们后面学习STL要阅读部分源代码,主要参考的就是这个版本。
三、STL的六大组件
四、STL的重要性
1、在笔试中
二叉数层序打印
重建二叉树
两个栈实现一个队列
2、在面试中
3、 在工作中
网上有句话说:“不懂STL,不要说你会C++”。STL是C++中的优秀作品,有了它的陪伴,许多底层的数据结构以及算法都不需要自己重新造轮子,站在前人的肩膀上,健步如飞的快速开发。
五、如何学习STL
简单总结一下:学习STL的三个境界:能用,明理,能扩展 。
六、STL的缺陷
- STL库的更新太慢了。这个得严重吐槽,上一版靠谱是C++98,中间的C++03基本一些修订。C++11出
来已经相隔了13年,STL才进一步更新。 - STL现在都没有支持线程安全。并发环境下需要我们自己加锁。且锁的粒度是比较大的。
- STL极度的追求效率,导致内部比较复杂。比如类型萃取,迭代器萃取。
- STL的使用会有代码膨胀的问题,比如使用vector/vector/vector这样会生成多份代码,当然这是模板语
法本身导致的。
七、为什么学习string类?
1、C语言中的字符串
C语言中,字符串是以’\0’结尾的一些字符的集合,为了操作方便,C标准库中提供了一些str系列的库函数,但是这些库函数与字符串是分离开的,不太符合OOP的思想,而且底层空间需要用户自己管理,稍不留神可能还会越界访问。
2、面试题
在OJ中,有关字符串的题目基本以string类的形式出现,而且在常规工作中,为了简单、方便、快捷,基本都使用string类,很少有人去使用C库中的字符串操作函数。
八、标准库中的string类
1、string类(了解)
string类的文档介绍
- 字符串是表示字符序列的类
- 标准的字符串类提供了对此类对象的支持,其接口类似于标准字符容器的接口,但添加了专门用于操作
单字节字符字符串的设计特性。 - string类是使用char(即作为它的字符类型,使用它的默认char_traits和分配器类型(关于模板的更多信
息,请参阅basic_string)。 - string类是basic_string模板类的一个实例,它使用char来实例化basic_string模板类,并用char_traits
和allocator作为basic_string的默认参数(根于更多的模板信息请参考basic_string)。 - 注意,这个类独立于所使用的编码来处理字节:如果用来处理多字节或变长字符(如UTF-8)的序列,这个
类的所有成员(如长度或大小)以及它的迭代器,将仍然按照字节(而不是实际编码的字符)来操作。
总结: - string是表示字符串的字符串类
- 该类的接口与常规容器的接口基本相同,再添加了一些专门用来操作string的常规操作。
- string在底层实际是:basic_string模板类的别名,typedef basic_string<char, char_traits, allocator>
string; - 不能操作多字节或者变长字符的序列。
在使用string类时,必须包含#include头文件以及using namespace std;
2、string类的常用接口说明(注意下面我只讲解最常用的接口)
1、string类对象的常见构造
2、string类对象的容量操作
注意:
- size()与length()方法底层实现原理完全相同,引入size()的原因是为了与其他容器的接口保持一致,一般情况下基本都是用size()。
- clear()只是将string中有效字符清空,不改变底层空间大小。
- resize(size_t n) 与 resize(size_t n, char c)都是将字符串中有效字符个数改变到n个,不同的是当字符个数增多时:resize(n)用0来填充多出的元素空间,resize(size_t n, char c)用字符c来填充多出的元素空间。注意:resize在改变元素个数时,如果是将元素个数增多,可能会改变底层容量的大
小,如果是将元素个数减少,底层空间总大小不变。 - reserve(size_t res_arg=0):为string预留空间,不改变有效元素个数,当reserve的参数小于string的底层空间总大小时,reserver不会改变容量大小。
3、string类对象的访问及遍历操作
4、 string类对象的修改操作
注意:
- 在string尾部追加字符时,s.push_back© / s.append(1, c) / s += 'c’三种的实现方式差不多,一般
情况下string类的+=操作用的比较多,+=操作不仅可以连接单个字符,还可以连接字符串。 - 对string操作时,如果能够大概预估到放多少字符,可以先通过reserve把空间预留好。
5、string类非成员函数
上面的几个接口大家了解一下,下面的OJ题目中会有一些体现他们的使用。string类中还有一些其他的操作,这里不一一列举,大家在需要用到时不明白了查文档即可。
6、 vs和g++下string结构的说明
注意:下述结构是在32位平台下进行验证,32位平台下指针占4个字节。
vs下string的结构
string总共占28个字节,内部结构稍微复杂一点,先是有一个联合体,联合体用来定义string中字符串的存储空间:
当字符串长度小于16时,使用内部固定的字符数组来存放
当字符串长度大于等于16时,从堆上开辟空间
这种设计也是有一定道理的,大多数情况下字符串的长度都小于16,那string对象创建好之后,内部已经有了16个字符数组的固定空间,不需要通过堆创建,效率高。
其次:还有一个size_t字段保存字符串长度,一个size_t字段保存从堆上开辟空间总的容量
最后:还有一个指针做一些其他事情。
故总共占16+4+4+4=28个字节。
g++下string的结构
G++下,string是通过写时拷贝实现的,string对象总共占4个字节,内部只包含了一个指针,该指针将来指向一块堆空间,内部包含了如下字段:
空间总大小
字符串有效长度
引用计数
指向堆空间的指针,用来存储字符串。
7、 牛刀小试
仅仅反转字母
class Solution {
public:
bool isLetter(char ch)
{
if(ch >= 'a' && ch <= 'z')
return true;
if(ch >= 'A' && ch <= 'Z')
return true;
return false;
}
string reverseOnlyLetters(string S) {
if(S.empty())
return S;
size_t begin = 0, end = S.size()-1;
while(begin < end)
{
while(begin < end && !isLetter(S[begin]))
++begin;
while(begin < end && !isLetter(S[end]))
--end;
swap(S[begin], S[end]);
++begin;
--end;
}
return S;
}
找字符串中第一个只出现一次的字符
class Solution {
public:
int firstUniqChar(string s) {
// 统计每个字符出现的次数
int count[256] = {0};
int size = s.size();
for(int i = 0; i < size; ++i)
count[s[i]] += 1;
// 按照字符次序从前往后找只出现一次的字符 for(int i = 0; i < size; ++i)
if(1 == count[s[i]])
return i;
return -1;
}
};
验证一个字符串是否是回文
class Solution {
public:
bool isLetterOrNumber(char ch)
{
return (ch >= '0' && ch <= '9')
|| (ch >= 'a' && ch <= 'z')
|| (ch >= 'A' && ch <= 'Z');
}
bool isPalindrome(string s) {
// 先小写字母转换成大写,再进行判断
for(auto& ch : s)
{
if(ch >= 'a' && ch <= 'z')
ch -= 32;
}
int begin = 0, end = s.size()-1;
while(begin < end)
{
while(begin < end && !isLetterOrNumber(s[begin]))
++begin;
while(begin < end && !isLetterOrNumber(s[end]))
--end;
if(s[begin] != s[end])
{
return false;
}
else
{
++begin;
--end;
}
}
return true;
}
};
字符串相加
class Solution {
public:
string addstrings(string num1, string num2)
{
// 从后往前相加,相加的结果到字符串可以使用insert头插
// 或者+=尾插以后再reverse过来
int end1 = num1.size()-1;
int end2 = num2.size()-1;
int value1 = 0, value2 = 0, next = 0;
string addret;
while(end1 >= 0 || end2 >= 0)
{
if(end1 >= 0)
value1 = num1[end1--]-'0';
else
value1 = 0;
if(end2 >= 0)
value2 = num2[end2--]-'0';
else
value2 = 0;
int valueret = value1 + value2 + next;
if(valueret > 9)
{
next = 1;
valueret -= 10;
}
else
{
next = 0;
}
//addret.insert(addret.begin(), valueret+'0');
addret += (valueret+'0');
}
if(next == 1)
{
//addret.insert(addret.begin(), '1');
addret += '1';
}
reverse(addret.begin(), addret.end());
return addret;
}
};