C++ 数据结构和 STL

C++ 数据结构

数据结构用于存储和组织数据。数组是数据结构的一个例子，它允许多个元素存储在单个变量中。

C++ 还包括许多其他数据结构，每种都以不同方式处理数据。

这些是 C++ STL 的一部分，STL 指的是标准模板库（Standard Template Library）。

C++ STL

STL 是一个包含不同数据结构和算法的库，用于有效存储和操作数据。

如果说数据结构存储数据，那么算法就是用来解决不同问题的，通常通过搜索和操作这些数据结构来实现。

使用正确的数据结构和算法可以使程序运行更快，特别是在处理大量数据时。

最常见的数据结构有：

数据结构 描述
Vector 像数组一样存储元素，但可以动态改变大小。通常在最末端添加和删除元素。可以通过索引访问元素。
List 顺序存储元素，每个元素都连接到下一个元素。可以在两端添加和删除元素。不能通过索引访问。
Stack 以特定顺序(LIFO - 后进先出)存储元素，只能从顶部添加和删除元素。不能通过索引访问。
Queue 以特定顺序(FIFO - 先进先出)存储元素，在末端添加元素，从前端移除元素。不能通过索引访问。
Deque 在双端队列中存储元素，可以从两端添加和删除元素。可以通过索引访问元素。
Set 存储唯一元素。不能通过索引访问。
Map 以"键/值"对存储元素。可通过键访问(不能通过索引)。

使用哪种取决于您的具体需求。它们都有一个共同点：必须包含相应的头文件才能使用：

实例

// 包含 vector 库
#include <vector>

// 包含 list 库
#include <list>

// 包含 set 库
#include <set>

// 包含 map 库
#include <map>

// 包含 stack 库
#include <stack>

// 包含 queue 库
#include <queue>

以下是包含 <vector> 库后使用 vector 的示例：

实例

// 创建一个名为 cars 的 vector，用于存储字符串
vector<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Mazda"};

// 打印 vector 元素
for (string car : cars) {
  cout << car << "\n";
}

亲自试一试

接下来的章节将解释每种数据结构的工作原理以及如何使用它们。

STL 的关键概念

STL 的关键组件包括容器、迭代器和算法，以及它们之间的关系：

  • 容器是提供数据存储方式的数据结构，如 vector、list 等。
  • 迭代器是用于访问数据结构元素的对象。
  • 算法包括 sort() 和 find() 等函数，它们通过迭代器对数据结构执行操作。

在计算机科学中，数据结构和算法密不可分。如果无法使用算法有效地搜索或操作数据结构，那么数据结构就没有多大价值；同样，如果没有数据结构可供操作，算法也没有多大价值。

在接下来的章节中，您将看到这一切是如何相互关联的。