【C++】蓝桥杯必备算法竞赛常用STL万字总结

C++ STL标准库常用函数总结算法竞赛必备

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CPT_1024

29908人浏览 · 2022-03-15 22:18:52

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🌟一、什么是STL？

STL（Standard Template Library），即标准模板库，是一个具有工业强度的，高效的C++程序库。它被容纳于C++标准程序库（C++ Standard Library）中，是ANSI/ISO C++标准中最新的也是极具革命性的一部分。该库包含了诸多在计算机科学领域里所常用的基本数据结构和基本算法。为广大C++程序员们提供了一个可扩展的应用框架，高度体现了软件的可复用性。 —————百度

🌟二、为什么STL重要？

✨1、原因

C语言是一门很有用的语言，但在算法竞赛中却不流行，原因在于它太底层，缺少一些“实用的东西”。例如，在2013年ACM/ICPC世界总决赛中，有1347份用C＋＋提交，323份用Java提交，但一份用C提交的都没有。虽然C语言的主要内容，已经足以应付许多算法竞赛的题目了。然而，“能写”并不代表“好写”，有些题目虽然可以用C语言写出来，但是用C＋＋写起来往往会更快，而且更不容易出错。例如cin和cout ，但是运行时间缺不如C语言，using namespace std语句，万能头文件，数组大小可以使用const声明的常数,以及黑科技STL…

✨2、STL的作用

STL的作用:加快书写速度，例如 sort使用 unique函数这些可即以简化书写，而且运行速度和二分这些算法运行速度差不多。你可以用它来操作几乎任何数据集合，包括链表，容器和数组.vector容器简直就是数组加强版，它的作用非常强大一定要学，听我的，比如你要查一个数组大小，你该不会还要count一下，然后再for遍历一下？？ string，deque,太多了不多bb往下看 …

🌟三、STL知识点总结

✨0.使用说明书

首先先收藏这篇文章，STL确实有点多，第一次可以看代码自己敲一遍，然后今后用到忘记了查就行，主要还是要多用，用多了自然就会了，STL中六大组件：容器、迭代器、算法、仿函数
、迭代适配器、空间配制器。本文章主要涉及前三个，另外会有一些使用小技巧和习题。关于实战题可以刷刷leetcode，因为leetcode基本都是stl ，推荐一个刷题计划链接点击跳转.

小技巧：内容太多可以使用Ctrl + F 直接搜索加快查询速度(4.6更新)

✨1、vector 【可变数组】

数组加强版

①头文件：

#include<vector>

②初始化：

这个初始化比较详细，后面一些容器用法类似

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int main () {
	//几种初始化的方法
    vector<int> a;//定义一个vector  未初始化 输出》 0
    
    vector<int> a(3);//定义一个长度为3的vector  未初始化 输出》0 0 0
    
    vector<int> a(10, 3); //定义一个长度为10，且每个数赋值为3
    
	//将向量b中从下标0 1 2（共三个）的元素赋值给a，a的类型为int型
	//它的初始化不和数组一样 
	vector<int>a(b.begin(),b.begin+3);

	//从数组中获得初值
	int b[7]={1,2,3,4,5,6,7};
	vector<int> a(b,b+7）;
	
    for(auto x : a) {//遍历输出 
        cout << x << " ";
    }
    return 0;
}

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③size()

a.size( )//返回元素个数

④a.resize( )

a.resize( )//改变大小

⑤empty()

a.empty();
//判断a是否为空，空则返回true，非空则返回false

⑥front()和 back()

a.front();
//返回a的第1个元素,当且仅当a存在
a.back(); 
//返回vector的最后一个数

⑦倍增的思想
[C++]系统为某一程序分配空间的所需时间，与空间大小无关，与申请次数有关如申请一个空间为1000 和空间为1 申请1000次的所需时间差别是很大的，申请次数越多，越耗时间

⑧clear()

a.clear();
//清空a中的元素

⑨支持比较运算
比较操作==，！=，<，<，<=，>，>=

int main () {
    //支持比较运算
    vector<int> a(4, 3), b(3, 4);
    //a: 3 3 3 3   b:4 4 4 
    //比较原理字典序 (根据最前面那个判断，如果一样就往后比较)
    if (a < b) {
        puts("a < b"); 
    } 
    return 0;
}

⑩push_back()和pop_back();

a.pop_back();
//删除a向量的最后一个元素
a.push_back(5);
//在a的最后一个向量后插入一个元素，其值为5

⑪begin()和end()

a.begin();// vector的第0个数
a.end();// vector的最后一个的数的后面一个数
//通常与for循环结合使用

⑫遍历vector的三种方法

int main () {
    vector<int> a;
    for (int i = 0; i < 10; i ++) {
        a.push_back(i);
    }
    //三种遍历vector的方法
    for (int i = 0; i < a.size(); i ++) {
        cout << a[i] << ' ';
    }
    cout << endl;

    for (auto i = a.begin(); i != a.end(); i ++) {
        cout << *i << ' ';
    }
    cout << endl;

    //C++11的新语法
    for (auto x : a) {
        cout << x << ' ';
    }
    cout << endl;  
    return 0;
}

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⑬结合算法erase() reverse()
#include<algorithm>

a.erase(p)//从a中删除迭代器p指定的元素，p必须指向c中的一个真实元素，不能是最后一个元素end()
a.erase(b,e)//从a中删除迭代器对b和e所表示的范围中的元素，返回e

vector<int> a={1,2,3,4,5};
reverse(a.begin(),a.end());//a的值为5，4，3，2，1  倒置

✨2、pair [ x,y ]

可以理解为（x,y）数学中的坐标表示
小技巧：使用typedef定义 typedef pair<int, int> PII
①头文件

#include<utility>

②初始化
使用：pair<first数据类型,second的数据类型>元素名；
pair中只有两个元素，first和second。

//俩种方法初始化
pair<string,int> p("hello",1);
p = make_pair("hello",1);

③first() 和second()

p("hello",1);
p.first; //第一个元素 =hello
p.second; //第二个元素 = 1

④嵌套（套娃）

vector< vector<pair<int, int> > >//与vector结合【再写个vector结合即可】

//套娃操作 用pair存储3个数据
 pair<int, pair<int, int>> p(1,{2,3});

⑤实战题

可以做下这道题离散化 AcWing 802

⑥当pair 结合 sort()函数使用的时候， pair 默认对first升序，当first相同时对second升序（从小到大）。也可以通过修改cmp函数达到对second就行排序，具体可以看这篇博客

✨3、string【字符串】

支持比较操作符>,>=,<,<=,==,!=

①头文件

#include <string>

②初始化

string a = "ac";

③ substr() ！！很有用特别是求子串的时候

#include<iostream> 
#include<string>
using namespace std;

int main () {
    string a = "ac";
    a += "w";//支持比较操作符>,>=,<,<=,==,!=
    cout << a << endl; //输出子串a :acw

    a += "ing";  
    cout << a << endl;
    //以字符串数组理解
    cout << a.substr(0, 3) << endl; //当第一个数是0 则后一位数:输出从头开始的长度为3的子串
    cout << a.substr(0, 3) << endl; //当第一个数是1 则输出下标为1 到下标为3的子串  
    cout << a.substr(0, 9) << endl;//如果超出长度范围 则输出原子串
    cout << a.substr(1) << endl; //从下标为1开始输出
    cout << a.substr(0) << endl; //原子串
    printf("%s\n", a.c_str());//如果用printf输出  

    return 0;
}

在这里插入图片描述

④ c_str()

// 返回这个string对应的字符数组的头指针
string s = "Hello World!";
printf("%s", s.c_str()); //输出 "Hello World!"

⑤push_back() 和 insert()

// 尾插一个字符
    a.push_back('a');
// insert(pos,char):在制定的位置pos前插入字符char
    a.insert(a.begin(),'1'); //输出 1a
  //插入字符串
  string str2="hello";
    string s2="weakhaha";
    str2.insert(0,s2,1,3);
//将字符串s2从下标为1的e开始数3个字符，分别是eak，插入原串的下标为0的字符h前

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⑥empty()
判断a是否为空，空则返回true，非空则返回false
⑦size() length()
都是返回字母个数
!!注意他们的类型都是注：std::string 的成员函数 length() 的返回值类型为 unsigned 类型，因此当 s.length() < t.length() 时，二者相减会得到一个很大的数产生运行时错误，所以相减之前需要先将二者强制类型转换为 int 类型。

做这个题的教训

string s = "cpt";
 cout << a.size()<< endl; //输出3
printf("%s", a.length()); //输出 3

⑧clear()
把字符串清空

可以发现string 和vector这些还是有很多共同的函数的

✨4、queue【队列】和priority_queue 【优先队列、堆】

队列是一种数据结构原理：先进先出，元素从一端入队，从另一端出队，就像是排队。
优先队列和队列特性不同：按优先级排序和获取
①头文件

#include < queue >//都在这个头文件

②初始化

//queue <类型> 变量名  
//priority_queue <类型> 变量名;
queue <int> q; //定义一个名为q队列
priority_queue <int> q; //默认是大根堆
//定义小根堆
小根堆：priority_queue <类型,vecotr <类型>,greater <类型>> 变量名

在这里插入图片描述

③共同函数

q.size();// 这个队列的长度
q.empty();//用于判断这个队列是否为空，空则返回true，非空则返回false
q.push(); //往队尾插入一个元素
q.pop(); //队列：把队头弹出  优先队列 ：弹出堆顶元素

④区别
队列：

q.front();// 返回队头元素
q.back(); //返回队尾元素

优先队列：

 q.top();// 返回堆顶元素

⑤清空
注意：队列和堆没有clear函数
所以清空的方法就是重新初始化

q = queue <int> ();

✨5、stack 【栈】

①头文件

include<stack>

②初始化

//stack<类型> 名字;
stack<int> s;

③size()
返回这个栈的长度
④push()
向栈顶插入一个元素
⑤top()
返回栈顶元素
⑥pop()
弹出栈顶元素

✨6、deque【双向队列】

好用，几乎其他容器的都有，就是慢一点
①头文件

#include <deque>

②初始化

deque<int> dq;//定义一个int类型的双向队列

③常用函数


        dq.size(); //返回这个双端队列的长度
        dq.empty(); //返回这个队列是否为空，空则返回true，非空则返回false
        dq.clear(); //清空这个双端队列
        dq.front(); //返回第一个元素
        dq.back(); //返回最后一个元素
        dq.push_back(); //向最后插入一个元素
        dq.pop_back(); //弹出最后一个元素
        dq.push_front(); //向队首插入一个元素
        dq.pop_front();//弹出第一个元素
        dq.begin(); //双端队列的第0个数
        dq.end(); //双端队列的最后一个的数的后面一个数

✨7、set 【集合】和 multiset

集合与映射也是两个常用的容器,set类似于数学上的集合
①头文件
include<set>
②初始化

set<string> s;//string 集合

③区别
set不允许元素重复，如果有重复就会被忽略，但multiset允许.
④常用函数

            size();// 返回元素个数
            empty(); //返回set是否是空的
            clear(); //清空
            begin(); //第0个数，支持++或--，返回前驱和后继
            end(); //最后一个的数的后面一个数，支持++或--，返回前驱和后继
            insert(); //插入一个数
            find(); //查找一个数
            count(); //返回某一个数的个数
            erase(x); //删除所以x  时间复杂度 O(k + logn)
             erase(s.begin(),s.end());//删除一个迭代器

⑤核心函数

 		lower_bound(x); //返回大于等于x的最小的数的迭代器  核心操作
        upper_bound(x); //返回大于x的最小的数的迭代器  不存在返回end()

✨8、map 【映射】 /multimap

map就是从键（key）到值（value）的映射。因为重载了[ ]运算符，map像是数组的“高级版”。例如可以用一个map<string，int>month_name来表示“月份名字到月份编号”的映射，然后用month_name["July"]=7这样的方式来赋值
①头文件

include <map>

②初始化

这个初始化有点不同还是小技巧搭配typedef简化

map<string,int> m = { "A", 10 };

③常用函数

	insert(); //插入一个数，插入的数是一个pair
    erase(); 
        //（1）输入是pair
        //（2）输入一个迭代器，删除这个迭代器
    find(); //查找一个数
    lower_bound(x); //返回大于等于x的最小的数的迭代器
    upper_bound(x); //返回大于x的最小的数的迭代器

④ 映射 [ ]
时间复杂度 O(logn)

#include <iostream>
#include <string>
#include<map>
using namespace std;
int main()
{
  	map<string,int>a;
  	a["abc"] = 1;//把字符串"abc" 映射为1
  	cout << a["abc"] << endl; //查找abc  程序输出 1
    return 0;
}

⑤应用


#include <iostream>
#include <string>
#include<map>
using namespace std;
typedef pair<string,int> PSI;
int main()
{
    map<string,int> mp;
    mp.insert(make_pair("heihei",5));
    mp.insert(PSI("haha",10));//简化
    map<string,int>::iterator it=mp.begin();//迭代器：map<int, char>::iterator it
    for(;it!=mp.end();it++)
       cout<<it->first<<"  "<<it->second<<endl;
    return 0;
}

参考文章

✨9、unordered【哈希表】

这个部分学的不咋样，可以先看看y总的教程,等我会了更新！！
①头文件

unordered_set，unordered_map，unordered_muliset,unordered_multimap 
//头文件就是加上对应名称

②优势
和上面map 和set类似，增删改查的时间复杂度是O(1)
③缺点

不支持lower_bound()和upper_bound()

✨10、bitset 【压位】

它是一种类似数组的结构，它的每一个元素只能是０或１，每个元素仅用１bit空间,用于节省空间，
并且可以直接用01串赋值，可以理解为一个二进制的数组
①头文件
include<bitset>
②初始化

bitset<4> bs;　　//无参构造，长度为４，默认每一位为０

bitset<8> b(12);　　//长度为８，二进制保存，前面用０补充

string s = "100101"; //01串赋值
bitset<10> bs(s);　　//长度为10，前面用０补充

③支持操作

  ~取反，&与，|与或，^异或
    >>，<<  移动
    ==，!=
    []   取0/1

④常用函数

 	count(); //返回1的个数
    any(); //判断是否至少有一个1
    none(); //判断是否全为0
    set(); //把所有位置赋值为1
    set(k,v); //将第k位变成v
    reset(); //把所有位变成0
    flip(); //把所有位取反，等价于~
    flip(k); //把第k位取反

✨10、Algorithm 【常用算法函数】

没想到吧！我偷偷更新啦~~ 记录一下 2022.3.28
3.30更新

头文件
#include<algorithm>
以下为常用函数

①、sort();【具有和快排一样的速度】
时间复杂度O (n*logn)

int a[5] = {4,2,1,3,5};
vector<int> b(a,a+5);
sort(a,a+5);//搭配数组  从小到大排序
sort(b.begin(),b.end());

写一个cmp函数实现从大到小排序

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

int cmp(int a, int b)
{
  return a > b; 
  //蚂蚁感冒的正负数绝对值 return abs(a) < abs(b); 
}
int main () {
    int a[5] = {4,2,1,3,5};
    vector<int> b(a,a+5);
    sort(a,a+5);//搭配数组  从小到大排序
    sort(b.begin(),b.end());//搭配容器     //从小到大
    for (int i = 0; i < 5; i ++) {
        cout << a[i] << " ";
    }
    cout << endl;

    for (auto x:b) {
        cout << x << " " ;
    }

    cout << endl;
    sort(b.begin(),b.end(),cmp); //从大到小
    for (auto x:b) {
        cout << x << " ";
    }
    return 0;
}

②__gcd 最大公约数
最大公约数小题

#include<cstdio>
#include<algorithm>
using namespace std;
int n,m;
int main()
{
    scanf("%d %d",&n,&m);
    int k=__gcd(n,m);//最大公约数
    printf("%d ",k);
    printf("%d", n * m / k); //最小公倍数
    return 0;
}

③max min

max(a,b);//返回最大值
min(a,b);//返回最小值

④swap

swap(a,b);//交换a和b

⑤lower_bound()与upper_bound() [二分查找]
时间复杂度O(log n)
使用之前一定要先排序
在这里插入图片描述

//使用方法
// 练习习题  https://leetcode.cn/problems/zai-pai-xu-shu-zu-zhong-cha-zhao-shu-zi-lcof/?envType=study-plan&id=lcof&plan=lcof&plan_progress=x5qie1j7

//AC代码

class Solution {
public:
    int search(vector<int>& nums, int target) {
        int l = lower_bound(nums.begin(), nums.end(), target) - nums.begin();
        int r = upper_bound(nums.begin(), nums.end(), target) - nums.begin();
        return r - l;
    }
};

⑥reverse 【倒置】

ector<int> v={1,2,3,4,5};
reverse(v.begin(),v.end());//v的值为5，4，3，2，1  倒置

⑦find

//在a中的从a.begin()（包括它）到a.end()（不包括它）的元素中查找10，
//若存在返回其在向量中的位置
  find(a.begin(),a.end(),10);

⑧、erase【删除】

//从c中删除迭代器p指定的元素，p必须指向c中的一个真实元素，不能等于c.end()
c.erase(p)
//从c中删除迭代器对b和e所表示的范围中的元素，返回e
c.erase(b,e)

✨11、语法小技巧【代码加速器】

①、连续读取

while (cin >> a >> b) { ...}

①、加快 cin 和 cout 的速度
在这里插入图片描述

ios::sync_with_stdio(false);
cin.tie(0);
cout.tie(0);

③、万能头

缺点耗时
#include <bits/stdc++.h>

④、#define

 #define INF  0x3f3f3f3f; //无穷大 10^9
 #define x first ;//结合pair
#define y second;

⑤exit(0) [debug]

头文件<cstring> 相当于注释掉
Debug技巧：使用exit(0) 中断程序，如果没出现问题，则继续往下exit(0),直到发现问题，则Debug在附近
通常用于调试无输出的

⑥无穷大

0x3f3f3f3f的十进制为1061109567，和INT_MAX一个数量级，即10⁹数量级，而一般场合下的数据都是小于10⁹的。
0x3f3f3f3f * 2 = 2122219134，无穷大相加依然不会溢出。
可以使用memset(array, 0x3f, sizeof(array))来为数组设初值为0x3f3f3f3f，因为这个数的每个字节都是0x3f。

⑦ next_permutation （全排列）

作用：
将当前排列更改为全排列中的下一个排列。
如果当前排列已经是全排列中的最后一个排列（元素完全从大到小排列），函数返回 false 并将排列更改为全排列中的第一个排列（元素完全从小到大排列）；否则，函数返回 true。

// 1 结合 数组
int a[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    do{
      for(int i = 0; i < 5; i ++) cout << a[i] << " ";
      cout << endl;
    }while(next_permutation(a, a + 5));

// 2结合 vector
vector<int> a = {1, 2, 3, 4, 5};
    do{
      for(int i = 0; i < a.size(); i ++) cout << a[i] << " ";
      cout << endl;
    }while(next_permutation(a.begin(), a.end()));