【转载】C++讲义[提高] | 小牛学习日记
【转载】C++讲义[提高]
Published in：2024-08-27 | category： C++
Words: 43.1k | Reading time: 204min | reading：

C++提高编程

  • 本阶段主要针对C++泛型编程和STL技术做详细讲解，探讨C++更深层的使用

1 模板

1.1 模板的概念

模板就是建立通用的模具，大大提高复用性

例如生活中的模板

一寸照片模板：

1547105026929

PPT模板：

1547103297864

1547103359158

模板的特点：

  • 模板不可以直接使用，它只是一个框架
  • 模板的通用并不是万能的

1.2 函数模板

  • C++另一种编程思想称为 泛型编程 ，主要利用的技术就是模板
  • C++提供两种模板机制:函数模板和类模板

1.2.1 函数模板语法

函数模板作用：

建立一个通用函数，其函数返回值类型和形参类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法： 

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template<typename T>
函数声明或定义

解释：

template —- 声明创建模板

typename —- 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T —- 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

示例：

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//交换整型函数
void swapInt(int& a, int& b) {
	int temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//交换浮点型函数
void swapDouble(double& a, double& b) {
	double temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

//利用模板提供通用的交换函数
template<typename T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	
	//swapInt(a, b);

	//利用模板实现交换
	//1、自动类型推导
	mySwap(a, b);

	//2、显示指定类型
	mySwap<int>(a, b);

	cout << "a = " << a << endl;
	cout << "b = " << b << endl;

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 函数模板利用关键字 template
  • 使用函数模板有两种方式：自动类型推导、显示指定类型
  • 模板的目的是为了提高复用性，将类型参数化

1.2.2 函数模板注意事项

注意事项：

  • 自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
  • 模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用

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//利用模板提供通用的交换函数
template<class T>
void mySwap(T& a, T& b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}


// 1、自动类型推导，必须推导出一致的数据类型T,才可以使用
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';

	mySwap(a, b); // 正确，可以推导出一致的T
	//mySwap(a, c); // 错误，推导不出一致的T类型
}


// 2、模板必须要确定出T的数据类型，才可以使用
template<class T>
void func()
{
	cout << "func 调用" << endl;
}

void test02()
{
	//func(); //错误，模板不能独立使用，必须确定出T的类型
	func<int>(); //利用显示指定类型的方式，给T一个类型，才可以使用该模板
}

int main() {

	test01();
	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 使用模板时必须确定出通用数据类型T，并且能够推导出一致的类型

1.2.3 函数模板案例

案例描述：

  • 利用函数模板封装一个排序的函数，可以对不同数据类型数组进行排序
  • 排序规则从大到小，排序算法为选择排序
  • 分别利用char数组和int数组进行测试

示例：

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//交换的函数模板
template<typename T>
void mySwap(T &a, T&b)
{
	T temp = a;
	a = b;
	b = temp;
}


template<class T> // 也可以替换成typename
//利用选择排序，进行对数组从大到小的排序
void mySort(T arr[], int len)
{
	for (int i = 0; i < len; i++)
	{
		int max = i; //最大数的下标
		for (int j = i + 1; j < len; j++)
		{
			if (arr[max] < arr[j])
			{
				max = j;
			}
		}
		if (max != i) //如果最大数的下标不是i，交换两者
		{
			mySwap(arr[max], arr[i]);
		}
	}
}
template<typename T>
void printArray(T arr[], int len) {

	for (int i = 0; i < len; i++) {
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}
void test01()
{
	//测试char数组
	char charArr[] = "bdcfeagh";
	int num = sizeof(charArr) / sizeof(char);
	mySort(charArr, num);
	printArray(charArr, num);
}

void test02()
{
	//测试int数组
	int intArr[] = { 7, 5, 8, 1, 3, 9, 2, 4, 6 };
	int num = sizeof(intArr) / sizeof(int);
	mySort(intArr, num);
	printArray(intArr, num);
}

int main() {

	test01();
	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：模板可以提高代码复用，需要熟练掌握

1.2.4 普通函数与函数模板的区别

普通函数与函数模板区别：

  • 普通函数调用时可以发生自动类型转换（隐式类型转换）
  • 函数模板调用时，如果利用自动类型推导，不会发生隐式类型转换
  • 如果利用显示指定类型的方式，可以发生隐式类型转换

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//普通函数
int myAdd01(int a, int b)
{
	return a + b;
}

//函数模板
template<class T>
T myAdd02(T a, T b)  
{
	return a + b;
}

//使用函数模板时，如果用自动类型推导，不会发生自动类型转换,即隐式类型转换
void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	char c = 'c';
	
	cout << myAdd01(a, c) << endl; //正确，将char类型的'c'隐式转换为int类型  'c' 对应 ASCII码 99

	//myAdd02(a, c); // 报错，使用自动类型推导时，不会发生隐式类型转换

	myAdd02<int>(a, c); //正确，如果用显示指定类型，可以发生隐式类型转换
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：建议使用显示指定类型的方式，调用函数模板，因为可以自己确定通用类型T

1.2.5 普通函数与函数模板的调用规则

调用规则如下：

  1. 如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
  2. 可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
  3. 函数模板也可以发生重载
  4. 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板

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//普通函数与函数模板调用规则
void myPrint(int a, int b)
{
	cout << "调用的普通函数" << endl;
}

template<typename T>
void myPrint(T a, T b) 
{ 
	cout << "调用的模板" << endl;
}

template<typename T>
void myPrint(T a, T b, T c) 
{ 
	cout << "调用重载的模板" << endl; 
}

void test01()
{
	//1、如果函数模板和普通函数都可以实现，优先调用普通函数
	// 注意 如果告诉编译器  普通函数是有的，但只是声明没有实现，或者不在当前文件内实现，就会报错找不到
	int a = 10;
	int b = 20;
	myPrint(a, b); //调用普通函数

	//2、可以通过空模板参数列表来强制调用函数模板
	myPrint<>(a, b); //调用函数模板

	//3、函数模板也可以发生重载
	int c = 30;
	myPrint(a, b, c); //调用重载的函数模板

	//4、 如果函数模板可以产生更好的匹配,优先调用函数模板
	char c1 = 'a';
	char c2 = 'b';
	myPrint(c1, c2); //调用函数模板
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：既然提供了函数模板，最好就不要提供普通函数，否则容易出现二义性

1.2.6 模板的局限性

局限性：

  • 模板的通用性并不是万能的

例如：

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template<class T>
void f(T a, T b)
{ 
   	a = b;
   }

在上述代码中提供的赋值操作，如果传入的a和b是一个数组，就无法实现了

再例如：

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template<class T>
void f(T a, T b)
{ 
   	if(a > b) { ... }
   }

在上述代码中，如果T的数据类型传入的是像Person这样的自定义数据类型，也无法正常运行

因此C++为了解决这种问题，提供模板的重载，可以为这些特定的类型提供具体化的模板

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#include<iostream>
using namespace std;

#include <string>

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

//普通函数模板
template<class T>
bool myCompare(T& a, T& b)
{
	if (a == b)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}


//具体化，显示具体化的原型和定意思以template<>开头，并通过名称来指出类型
//具体化优先于常规模板
template<> bool myCompare(Person &p1, Person &p2)
{
	if ( p1.m_Name  == p2.m_Name && p1.m_Age == p2.m_Age)
	{
		return true;
	}
	else
	{
		return false;
	}
}

void test01()
{
	int a = 10;
	int b = 20;
	//内置数据类型可以直接使用通用的函数模板
	bool ret = myCompare(a, b);
	if (ret)
	{
		cout << "a == b " << endl;
	}
	else
	{
		cout << "a != b " << endl;
	}
}

void test02()
{
	Person p1("Tom", 10);
	Person p2("Tom", 10);
	//自定义数据类型，不会调用普通的函数模板
	//可以创建具体化的Person数据类型的模板，用于特殊处理这个类型
	bool ret = myCompare(p1, p2);
	if (ret)
	{
		cout << "p1 == p2 " << endl;
	}
	else
	{
		cout << "p1 != p2 " << endl;
	}
}

int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 利用具体化的模板，可以解决自定义类型的通用化
  • 学习模板并不是为了写模板，而是在STL能够运用系统提供的模板

1.3 类模板

1.3.1 类模板语法

类模板作用：

  • 建立一个通用类，类中的成员 数据类型可以不具体制定，用一个虚拟的类型来代表。

语法： 

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template<typename T>
类

解释：

template —- 声明创建模板

typename —- 表面其后面的符号是一种数据类型，可以用class代替

T —- 通用的数据类型，名称可以替换，通常为大写字母

示例：

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#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

void test01()
{
	// 指定NameType 为string类型，AgeType 为 int类型
	Person<string, int>P1("孙悟空", 999);
	P1.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：类模板和函数模板语法相似，在声明模板template后面加类，此类称为类模板

1.3.2 类模板与函数模板区别

类模板与函数模板区别主要有两点：

  1. 类模板没有自动类型推导的使用方式
  2. 类模板在模板参数列表中可以有默认参数

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#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

//1、类模板没有自动类型推导的使用方式
void test01()
{
	// Person p("孙悟空", 1000); // 错误 类模板使用时候，不可以用自动类型推导
	Person <string ,int>p("孙悟空", 1000); //必须使用显示指定类型的方式，使用类模板
	p.showPerson();
}

//2、类模板在模板参数列表中可以有默认参数
void test02()
{
	Person <string> p("猪八戒", 999); //类模板中的模板参数列表 可以指定默认参数
	p.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 类模板使用只能用显示指定类型方式
  • 类模板中的模板参数列表可以有默认参数

1.3.3 类模板中成员函数创建时机

类模板中成员函数和普通类中成员函数创建时机是有区别的：

  • 普通类中的成员函数一开始就可以创建
  • 类模板中的成员函数在调用时才创建

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class Person1
{
public:
	void showPerson1()
	{
		cout << "Person1 show" << endl;
	}
};

class Person2
{
public:
	void showPerson2()
	{
		cout << "Person2 show" << endl;
	}
};

template<class T>
class MyClass
{
public:
	T obj;

	//类模板中的成员函数，并不是一开始就创建的，而是在模板调用时再生成

	void fun1() { obj.showPerson1(); }
	void fun2() { obj.showPerson2(); }

};

void test01()
{
	MyClass<Person1> m;
	
	m.fun1();

	//m.fun2();//编译会出错，说明函数调用才会去创建成员函数
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：类模板中的成员函数并不是一开始就创建的，在调用时才去创建

1.3.4 类模板对象做函数参数

学习目标：

  • 类模板实例化出的对象，向函数传参的方式

一共有三种传入方式：

  1. 指定传入的类型 —- 直接显示对象的数据类型
  2. 参数模板化 —- 将对象中的参数变为模板进行传递
  3. 整个类模板化 —- 将这个对象类型 模板化进行传递

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#include <string>
//类模板
template<class NameType, class AgeType = int> 
class Person
{
public:
	Person(NameType name, AgeType age)
	{
		this->mName = name;
		this->mAge = age;
	}
	void showPerson()
	{
		cout << "name: " << this->mName << " age: " << this->mAge << endl;
	}
public:
	NameType mName;
	AgeType mAge;
};

//1、指定传入的类型
void printPerson1(Person<string, int> &p) 
{
	p.showPerson();
}
void test01()
{
	Person <string, int >p("孙悟空", 100);
	printPerson1(p);
}

//2、参数模板化
template <class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2>&p)
{
	p.showPerson();
	cout << "T1的类型为： " << typeid(T1).name() << endl;
	cout << "T2的类型为： " << typeid(T2).name() << endl;
}
void test02()
{
	Person <string, int >p("猪八戒", 90);
	printPerson2(p);
}

//3、整个类模板化
template<class T>
void printPerson3(T & p)
{
	cout << "T的类型为： " << typeid(T).name() << endl;
	p.showPerson();

}
void test03()
{
	Person <string, int >p("唐僧", 30);
	printPerson3(p);
}

int main() {

	test01();
	test02();
	test03();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 通过类模板创建的对象，可以有三种方式向函数中进行传参
  • 使用比较广泛是第一种：指定传入的类型

1.3.5 类模板与继承

当类模板碰到继承时，需要注意一下几点：

  • 当子类继承的父类是一个类模板时，子类在声明的时候，要指定出父类中T的类型
  • 如果不指定，编译器无法给子类分配内存
  • 如果想灵活指定出父类中T的类型，子类也需变为类模板

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template<class T>
class Base
{
	T m;
};

//class Son:public Base  //错误，c++编译需要给子类分配内存，必须知道父类中T的类型才可以向下继承
class Son :public Base<int> //必须指定一个类型
{
};
void test01()
{
	Son c;
}

//类模板继承类模板 ,可以用T2指定父类中的T类型
template<class T1, class T2>
class Son2 :public Base<T2>
{
public:
	Son2()
	{
		cout << typeid(T1).name() << endl;
		cout << typeid(T2).name() << endl;
	}
};

void test02()
{
	Son2<int, char> child1;
}


int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：如果父类是类模板，子类需要指定出父类中T的数据类型

1.3.6 类模板成员函数类外实现

学习目标：能够掌握类模板中的成员函数类外实现

示例：

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#include <string>

//类模板中成员函数类外实现
template<class T1, class T2>
class Person {
public:
	//成员函数类内声明
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();

public:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
	cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

void test01()
{
	Person<string, int> p("Tom", 20);
	p.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：类模板中成员函数类外实现时，需要加上模板参数列表

1.3.7 类模板分文件编写

学习目标：

  • 掌握类模板成员函数分文件编写产生的问题以及解决方式

问题：

  • 类模板中成员函数创建时机是在调用阶段，导致分文件编写时链接不到

解决：

  • 解决方式1：直接包含.cpp源文件
  • 解决方式2：将声明和实现写到同一个文件中，并更改后缀名为.hpp，hpp是约定的名称，并不是强制

示例：

person.hpp中代码：

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

template<class T1, class T2>
class Person {
public:
	Person(T1 name, T2 age);
	void showPerson();
public:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;
};

//构造函数 类外实现
template<class T1, class T2>
Person<T1, T2>::Person(T1 name, T2 age) {
	this->m_Name = name;
	this->m_Age = age;
}

//成员函数 类外实现
template<class T1, class T2>
void Person<T1, T2>::showPerson() {
	cout << "姓名: " << this->m_Name << " 年龄:" << this->m_Age << endl;
}

类模板分文件编写.cpp中代码

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#include<iostream>
using namespace std;

//#include "person.h"
#include "person.cpp" //解决方式1，包含cpp源文件

//解决方式2，将声明和实现写到一起，文件后缀名改为.hpp
#include "person.hpp"
void test01()
{
	Person<string, int> p("Tom", 10);
	p.showPerson();
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：主流的解决方式是第二种，将类模板成员函数写到一起，并将后缀名改为.hpp

1.3.8 类模板与友元

学习目标：

  • 掌握类模板配合友元函数的类内和类外实现

全局函数类内实现 - 直接在类内声明友元即可

全局函数类外实现 - 需要提前让编译器知道全局函数的存在

示例：

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#include <string>

//2、全局函数配合友元  类外实现 - 先做函数模板声明，下方在做函数模板定义，在做友元
template<class T1, class T2> class Person;

//如果声明了函数模板，可以将实现写到后面，否则需要将实现体写到类的前面让编译器提前看到
//template<class T1, class T2> void printPerson2(Person<T1, T2> & p); 

template<class T1, class T2>
void printPerson2(Person<T1, T2> & p)
{
	cout << "类外实现 ---- 姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
}

template<class T1, class T2>
class Person
{
	//1、全局函数配合友元   类内实现
	friend void printPerson(Person<T1, T2> & p)
	{
		cout << "姓名： " << p.m_Name << " 年龄：" << p.m_Age << endl;
	}


	//全局函数配合友元  类外实现
	friend void printPerson2<>(Person<T1, T2> & p);

public:

	Person(T1 name, T2 age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}


private:
	T1 m_Name;
	T2 m_Age;

};

//1、全局函数在类内实现
void test01()
{
	Person <string, int >p("Tom", 20);
	printPerson(p);
}


//2、全局函数在类外实现
void test02()
{
	Person <string, int >p("Jerry", 30);
	printPerson2(p);
}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：建议全局函数做类内实现，用法简单，而且编译器可以直接识别

1.3.9 类模板案例

案例描述: 实现一个通用的数组类，要求如下：

  • 可以对内置数据类型以及自定义数据类型的数据进行存储
  • 将数组中的数据存储到堆区
  • 构造函数中可以传入数组的容量
  • 提供对应的拷贝构造函数以及operator=防止浅拷贝问题
  • 提供尾插法和尾删法对数组中的数据进行增加和删除
  • 可以通过下标的方式访问数组中的元素
  • 可以获取数组中当前元素个数和数组的容量

示例：

myArray.hpp中代码

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#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;

template<class T>
class MyArray
{
public:
    
	//构造函数
	MyArray(int capacity)
	{
		this->m_Capacity = capacity;
		this->m_Size = 0;
		pAddress = new T[this->m_Capacity];
	}

	//拷贝构造
	MyArray(const MyArray & arr)
	{
		this->m_Capacity = arr.m_Capacity;
		this->m_Size = arr.m_Size;
		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++)
		{
			//如果T为对象，而且还包含指针，必须需要重载 = 操作符，因为这个等号不是 构造 而是赋值，
			// 普通类型可以直接= 但是指针类型需要深拷贝
			this->pAddress[i] = arr.pAddress[i];
		}
	}

	//重载= 操作符  防止浅拷贝问题
	MyArray& operator=(const MyArray& myarray) {

		if (this->pAddress != NULL) {
			delete[] this->pAddress;
			this->m_Capacity = 0;
			this->m_Size = 0;
		}

		this->m_Capacity = myarray.m_Capacity;
		this->m_Size = myarray.m_Size;
		this->pAddress = new T[this->m_Capacity];
		for (int i = 0; i < this->m_Size; i++) {
			this->pAddress[i] = myarray[i];
		}
		return *this;
	}

	//重载[] 操作符  arr[0]
	T& operator [](int index)
	{
		return this->pAddress[index]; //不考虑越界，用户自己去处理
	}

	//尾插法
	void Push_back(const T & val)
	{
		if (this->m_Capacity == this->m_Size)
		{
			return;
		}
		this->pAddress[this->m_Size] = val;
		this->m_Size++;
	}

	//尾删法
	void Pop_back()
	{
		if (this->m_Size == 0)
		{
			return;
		}
		this->m_Size--;
	}

	//获取数组容量
	int getCapacity()
	{
		return this->m_Capacity;
	}

	//获取数组大小
	int	getSize()
	{
		return this->m_Size;
	}


	//析构
	~MyArray()
	{
		if (this->pAddress != NULL)
		{
			delete[] this->pAddress;
			this->pAddress = NULL;
			this->m_Capacity = 0;
			this->m_Size = 0;
		}
	}

private:
	T * pAddress;  //指向一个堆空间，这个空间存储真正的数据
	int m_Capacity; //容量
	int m_Size;   // 大小
};

类模板案例—数组类封装.cpp中

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#include "myArray.hpp"
#include <string>

void printIntArray(MyArray<int>& arr) {
	for (int i = 0; i < arr.getSize(); i++) {
		cout << arr[i] << " ";
	}
	cout << endl;
}

//测试内置数据类型
void test01()
{
	MyArray<int> array1(10);
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		array1.Push_back(i);
	}
	cout << "array1打印输出：" << endl;
	printIntArray(array1);
	cout << "array1的大小：" << array1.getSize() << endl;
	cout << "array1的容量：" << array1.getCapacity() << endl;

	cout << "--------------------------" << endl;

	MyArray<int> array2(array1);
	array2.Pop_back();
	cout << "array2打印输出：" << endl;
	printIntArray(array2);
	cout << "array2的大小：" << array2.getSize() << endl;
	cout << "array2的容量：" << array2.getCapacity() << endl;
}

//测试自定义数据类型
class Person {
public:
	Person() {} 
		Person(string name, int age) {
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
public:
	string m_Name;
	int m_Age;
};

void printPersonArray(MyArray<Person>& personArr)
{
	for (int i = 0; i < personArr.getSize(); i++) {
		cout << "姓名：" << personArr[i].m_Name << " 年龄： " << personArr[i].m_Age << endl;
	}

}

void test02()
{
	//创建数组
	MyArray<Person> pArray(10);
	Person p1("孙悟空", 30);
	Person p2("韩信", 20);
	Person p3("妲己", 18);
	Person p4("王昭君", 15);
	Person p5("赵云", 24);

	//插入数据
	pArray.Push_back(p1);
	pArray.Push_back(p2);
	pArray.Push_back(p3);
	pArray.Push_back(p4);
	pArray.Push_back(p5);

	printPersonArray(pArray);

	cout << "pArray的大小：" << pArray.getSize() << endl;
	cout << "pArray的容量：" << pArray.getCapacity() << endl;

}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

能够利用所学知识点实现通用的数组

2 STL初识

2.1 STL的诞生

  • 长久以来，软件界一直希望建立一种可重复利用的东西

  • C++的面向对象和泛型编程思想，目的就是复用性的提升

  • 大多情况下，数据结构和算法都未能有一套标准,导致被迫从事大量重复工作

  • 为了建立数据结构和算法的一套标准,诞生了STL

    ​

2.2 STL基本概念

  • STL(Standard Template Library,标准模板库)
  • STL 从广义上分为: 容器(container) 算法(algorithm) 迭代器(iterator)
  • 容器和算法之间通过迭代器进行无缝连接。
  • STL 几乎所有的代码都采用了模板类或者模板函数

2.3 STL六大组件

STL大体分为六大组件，分别是:容器、算法、迭代器、仿函数、适配器（配接器）、空间配置器

  1. 容器：各种数据结构，如vector、list、deque、set、map等,用来存放数据。
  2. 算法：各种常用的算法，如sort、find、copy、for_each等
  3. 迭代器：扮演了容器与算法之间的胶合剂。
  4. 仿函数：行为类似函数，可作为算法的某种策略。
  5. 适配器：一种用来修饰容器或者仿函数或迭代器接口的东西。
  6. 空间配置器：负责空间的配置与管理。

2.4 STL中容器、算法、迭代器

容器：置物之所也

STL容器就是将运用最广泛的一些数据结构实现出来

常用的数据结构：数组, 链表,树, 栈, 队列, 集合, 映射表 等

这些容器分为序列式容器和关联式容器两种:

​ 序列式容器:强调值的排序，序列式容器中的每个元素均有固定的位置。
关联式容器:二叉树结构，各元素之间没有严格的物理上的顺序关系

算法：问题之解法也

有限的步骤，解决逻辑或数学上的问题，这一门学科我们叫做算法(Algorithms)

算法分为:质变算法和非质变算法。

质变算法：是指运算过程中会更改区间内的元素的内容。例如拷贝，替换，删除等等

非质变算法：是指运算过程中不会更改区间内的元素内容，例如查找、计数、遍历、寻找极值等等

迭代器：容器和算法之间粘合剂

提供一种方法，使之能够依序寻访某个容器所含的各个元素，而又无需暴露该容器的内部表示方式。

每个容器都有自己专属的迭代器

迭代器使用非常类似于指针，初学阶段我们可以先理解迭代器为指针

迭代器种类：

种类 功能 支持运算
输入迭代器 对数据的只读访问 只读，支持++、==、！=
输出迭代器 对数据的只写访问 只写，支持++
前向迭代器 读写操作，并能向前推进迭代器 读写，支持++、==、！=
双向迭代器 读写操作，并能向前和向后操作 读写，支持++、—，
随机访问迭代器 读写操作，可以以跳跃的方式访问任意数据，功能最强的迭代器 读写，支持++、—、[n]、-n、<、<=、>、>=

常用的容器中迭代器种类为双向迭代器，和随机访问迭代器

2.5 容器算法迭代器初识

了解STL中容器、算法、迭代器概念之后，我们利用代码感受STL的魅力

STL中最常用的容器为Vector，可以理解为数组，下面我们将学习如何向这个容器中插入数据、并遍历这个容器

2.5.1 vector存放内置数据类型

容器： vector

算法： for_each

迭代器： vector<int>::iterator

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#include <vector>
#include <algorithm>

void MyPrint(int val)
{
	cout << val << endl;
}

void test01() {

	//创建vector容器对象，并且通过模板参数指定容器中存放的数据的类型
	vector<int> v;
	//向容器中放数据
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(40);

	//每一个容器都有自己的迭代器，迭代器是用来遍历容器中的元素
	//v.begin()返回迭代器，这个迭代器指向容器中第一个数据
	//v.end()返回迭代器，这个迭代器指向容器元素的最后一个元素的下一个位置
	//vector<int>::iterator 拿到vector<int>这种容器的迭代器类型

	vector<int>::iterator pBegin = v.begin();
	vector<int>::iterator pEnd = v.end();

	//第一种遍历方式：
	while (pBegin != pEnd) {
		cout << *pBegin << endl;
		pBegin++;
	}

	
	//第二种遍历方式：
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << endl;
	}
	cout << endl;

	//第三种遍历方式：
	//使用STL提供标准遍历算法  头文件 algorithm
	for_each(v.begin(), v.end(), MyPrint);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

2.5.2 Vector存放自定义数据类型

学习目标：vector中存放自定义数据类型，并打印输出

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#include <vector>
#include <string>

//自定义数据类型
class Person {
public:
	Person(string name, int age) {
		mName = name;
		mAge = age;
	}
public:
	string mName;
	int mAge;
};
//存放对象
void test01() {

	vector<Person> v;

	//创建数据
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);
	Person p5("eee", 50);

	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);

	for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << "Name:" << (*it).mName << " Age:" << (*it).mAge << endl;

	}
}


//放对象指针
void test02() {

	vector<Person*> v;

	//创建数据
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);
	Person p5("eee", 50);

	v.push_back(&p1);
	v.push_back(&p2);
	v.push_back(&p3);
	v.push_back(&p4);
	v.push_back(&p5);

	for (vector<Person*>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		Person * p = (*it);
		cout << "Name:" << p->mName << " Age:" << (*it)->mAge << endl;
	}
}


int main() {

	test01();
    
	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

2.5.3 Vector容器嵌套容器

学习目标：容器中嵌套容器，我们将所有数据进行遍历输出

示例：

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#include <vector>

//容器嵌套容器
void test01() {

	vector< vector<int> >  v;

	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	vector<int> v3;
	vector<int> v4;

	for (int i = 0; i < 4; i++) {
		v1.push_back(i + 1);
		v2.push_back(i + 2);
		v3.push_back(i + 3);
		v4.push_back(i + 4);
	}

	//将容器元素插入到vector v中
	v.push_back(v1);
	v.push_back(v2);
	v.push_back(v3);
	v.push_back(v4);


	for (vector<vector<int>>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {

		for (vector<int>::iterator vit = (*it).begin(); vit != (*it).end(); vit++) {
			cout << *vit << " ";
		}
		cout << endl;
	}

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

3 STL- 常用容器

3.1 string容器

3.1.1 string基本概念

本质：

  • string是C++风格的字符串，而string本质上是一个类

string和char * 区别：

  • char * 是一个指针
  • string是一个类，类内部封装了char*，管理这个字符串，是一个char*型的容器。

特点：

string 类内部封装了很多成员方法

例如：查找find，拷贝copy，删除delete 替换replace，插入insert

string管理char*所分配的内存，不用担心复制越界和取值越界等，由类内部进行负责

3.1.2 string构造函数

构造函数原型：

  • string(); //创建一个空的字符串 例如: string str;
    string(const char* s); //使用字符串s初始化
  • string(const string& str); //使用一个string对象初始化另一个string对象
  • string(int n, char c); //使用n个字符c初始化

示例：

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#include <string>
//string构造
void test01()
{
	string s1; //创建空字符串，调用无参构造函数
	cout << "str1 = " << s1 << endl;

	const char* str = "hello world";
	string s2(str); //把c_string转换成了string

	cout << "str2 = " << s2 << endl;

	string s3(s2); //调用拷贝构造函数
	cout << "str3 = " << s3 << endl;

	string s4(10, 'a');
	cout << "str3 = " << s3 << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：string的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

3.1.3 string赋值操作

功能描述：

  • 给string字符串进行赋值

赋值的函数原型：

  • string& operator=(const char* s); //char*类型字符串 赋值给当前的字符串
  • string& operator=(const string &s); //把字符串s赋给当前的字符串
  • string& operator=(char c); //字符赋值给当前的字符串
  • string& assign(const char *s); //把字符串s赋给当前的字符串
  • string& assign(const char *s, int n); //把字符串s的前n个字符赋给当前的字符串
  • string& assign(const string &s); //把字符串s赋给当前字符串
  • string& assign(int n, char c); //用n个字符c赋给当前字符串

示例：

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//赋值
void test01()
{
	string str1;
	str1 = "hello world";
	cout << "str1 = " << str1 << endl;

	string str2;
	str2 = str1;
	cout << "str2 = " << str2 << endl;

	string str3;
	str3 = 'a';
	cout << "str3 = " << str3 << endl;

	string str4;
	str4.assign("hello c++");
	cout << "str4 = " << str4 << endl;

	string str5;
	str5.assign("hello c++",5);
	cout << "str5 = " << str5 << endl;


	string str6;
	str6.assign(str5);
	cout << "str6 = " << str6 << endl;

	string str7;
	str7.assign(5, 'x');
	cout << "str7 = " << str7 << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

​ string的赋值方式很多，operator= 这种方式是比较实用的

3.1.4 string字符串拼接

功能描述：

  • 实现在字符串末尾拼接字符串

函数原型：

  • string& operator+=(const char* str); //重载+=操作符
  • string& operator+=(const char c); //重载+=操作符
  • string& operator+=(const string& str); //重载+=操作符
  • string& append(const char *s); //把字符串s连接到当前字符串结尾
  • string& append(const char *s, int n); //把字符串s的前n个字符连接到当前字符串结尾
  • string& append(const string &s); //同operator+=(const string& str)
  • string& append(const string &s, int pos, int n);//字符串s中从pos开始的n个字符连接到字符串结尾

示例：

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//字符串拼接
void test01()
{
	string str1 = "我";

	str1 += "爱玩游戏";

	cout << "str1 = " << str1 << endl;
	
	str1 += ':';

	cout << "str1 = " << str1 << endl;

	string str2 = "LOL DNF";

	str1 += str2;

	cout << "str1 = " << str1 << endl;

	string str3 = "I";
	str3.append(" love ");
	str3.append("game abcde", 4);
	//str3.append(str2);
	str3.append(str2, 4, 3); // 从下标4位置开始 ，截取3个字符，拼接到字符串末尾
	cout << "str3 = " << str3 << endl;
}
int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：字符串拼接的重载版本很多，初学阶段记住几种即可

3.1.5 string查找和替换

功能描述：

  • 查找：查找指定字符串是否存在
  • 替换：在指定的位置替换字符串

函数原型：

  • int find(const string& str, int pos = 0) const; //查找str第一次出现位置,从pos开始查找
  • int find(const char* s, int pos = 0) const; //查找s第一次出现位置,从pos开始查找
  • int find(const char* s, int pos, int n) const; //从pos位置查找s的前n个字符第一次位置
  • int find(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c第一次出现位置
  • int rfind(const string& str, int pos = npos) const; //查找str最后一次位置,从pos开始查找
  • int rfind(const char* s, int pos = npos) const; //查找s最后一次出现位置,从pos开始查找
  • int rfind(const char* s, int pos, int n) const; //从pos查找s的前n个字符最后一次位置
  • int rfind(const char c, int pos = 0) const; //查找字符c最后一次出现位置
  • string& replace(int pos, int n, const string& str); //替换从pos开始n个字符为字符串str
  • string& replace(int pos, int n,const char* s); //替换从pos开始的n个字符为字符串s

示例：

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//查找和替换
void test01()
{
	//查找
	string str1 = "abcdefgde";

	int pos = str1.find("de");

	if (pos == -1)
	{
		cout << "未找到" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "pos = " << pos << endl;
	}
	

	pos = str1.rfind("de");

	cout << "pos = " << pos << endl;

}

void test02()
{
	//替换
	string str1 = "abcdefgde";
	str1.replace(1, 3, "1111");

	cout << "str1 = " << str1 << endl;
}

int main() {

	//test01();
	//test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • find查找是从左往后，rfind从右往左
  • find找到字符串后返回查找的第一个字符位置，找不到返回-1
  • replace在替换时，要指定从哪个位置起，多少个字符，替换成什么样的字符串

3.1.6 string字符串比较

功能描述：

  • 字符串之间的比较

比较方式：

  • 字符串比较是按字符的ASCII码进行对比

= 返回 0

> 返回 1

< 返回 -1

函数原型：

  • int compare(const string &s) const; //与字符串s比较
  • int compare(const char *s) const; //与字符串s比较

示例：

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//字符串比较
void test01()
{

	string s1 = "hello";
	string s2 = "aello";

	int ret = s1.compare(s2);

	if (ret == 0) {
		cout << "s1 等于 s2" << endl;
	}
	else if (ret > 0)
	{
		cout << "s1 大于 s2" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "s1 小于 s2" << endl;
	}

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：字符串对比主要是用于比较两个字符串是否相等，判断谁大谁小的意义并不是很大

3.1.7 string字符存取

string中单个字符存取方式有两种

  • char& operator[](int n); //通过[]方式取字符
  • char& at(int n); //通过at方法获取字符

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void test01()
{
	string str = "hello world";

	for (int i = 0; i < str.size(); i++)
	{
		cout << str[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	for (int i = 0; i < str.size(); i++)
	{
		cout << str.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;


	//字符修改
	str[0] = 'x';
	str.at(1) = 'x';
	cout << str << endl;
	
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：string字符串中单个字符存取有两种方式，利用 [ ] 或 at

3.1.8 string插入和删除

功能描述：

  • 对string字符串进行插入和删除字符操作

函数原型：

  • string& insert(int pos, const char* s); //插入字符串
  • string& insert(int pos, const string& str); //插入字符串
  • string& insert(int pos, int n, char c); //在指定位置插入n个字符c
  • string& erase(int pos, int n = npos); //删除从Pos开始的n个字符

示例：

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//字符串插入和删除
void test01()
{
	string str = "hello";
	str.insert(1, "111");
	cout << str << endl;

	str.erase(1, 3);  //从1号位置开始3个字符
	cout << str << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：插入和删除的起始下标都是从0开始

3.1.9 string子串

功能描述：

  • 从字符串中获取想要的子串

函数原型：

  • string substr(int pos = 0, int n = npos) const; //返回由pos开始的n个字符组成的字符串

示例：

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//子串
void test01()
{

	string str = "abcdefg";
	string subStr = str.substr(1, 3);
	cout << "subStr = " << subStr << endl;

	string email = "hello@sina.com";
	int pos = email.find("@");
	string username = email.substr(0, pos);
	cout << "username: " << username << endl;

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：灵活的运用求子串功能，可以在实际开发中获取有效的信息

3.2 vector容器

3.2.1 vector基本概念

功能：

  • vector数据结构和数组非常相似，也称为单端数组

vector与普通数组区别：

  • 不同之处在于数组是静态空间，而vector可以动态扩展

动态扩展：

  • 并不是在原空间之后续接新空间，而是找更大的内存空间，然后将原数据拷贝新空间，释放原空间

说明: 2015-11-10_151152

  • vector容器的迭代器是支持随机访问的迭代器

3.2.2 vector构造函数

功能描述：

  • 创建vector容器

函数原型：

  • vector<T> v; //采用模板实现类实现，默认构造函数
  • vector(v.begin(), v.end()); //将v[begin(), end())区间中的元素拷贝给本身。
  • vector(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • vector(const vector &vec); //拷贝构造函数。

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int> v1; //无参构造
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector<int> v2(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v2);

	vector<int> v3(10, 100);
	printVector(v3);
	
	vector<int> v4(v3);
	printVector(v4);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：vector的多种构造方式没有可比性，灵活使用即可

3.2.3 vector赋值操作

功能描述：

  • 给vector容器进行赋值

函数原型：

  • vector& operator=(const vector &vec);//重载等号操作符
  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//赋值操作
void test01()
{
	vector<int> v1; //无参构造
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector<int>v2;
	v2 = v1;
	printVector(v2);

	vector<int>v3;
	v3.assign(v1.begin(), v1.end());
	printVector(v3);

	vector<int>v4;
	v4.assign(10, 100);
	printVector(v4);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结： vector赋值方式比较简单，使用operator=，或者assign都可以

3.2.4 vector容量和大小

功能描述：

  • 对vector容器的容量和大小操作

函数原型：

  • empty(); //判断容器是否为空

  • capacity(); //容器的容量

  • size(); //返回容器中元素的个数

  • resize(int num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

  • resize(int num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除

示例：

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);
	if (v1.empty())
	{
		cout << "v1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "v1不为空" << endl;
		cout << "v1的容量 = " << v1.capacity() << endl;
		cout << "v1的大小 = " << v1.size() << endl;
	}

	//resize 重新指定大小 ，若指定的更大，默认用0填充新位置，可以利用重载版本替换默认填充
	v1.resize(15,10);
	printVector(v1);

	//resize 重新指定大小 ，若指定的更小，超出部分元素被删除
	v1.resize(5);
	printVector(v1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 判断是否为空 —- empty
  • 返回元素个数 —- size
  • 返回容器容量 —- capacity
  • 重新指定大小 —- resize

3.2.5 vector插入和删除

功能描述：

  • 对vector容器进行插入、删除操作

函数原型：

  • push_back(ele); //尾部插入元素ele
  • pop_back(); //删除最后一个元素
  • insert(const_iterator pos, ele); //迭代器指向位置pos插入元素ele
  • insert(const_iterator pos, int count,ele);//迭代器指向位置pos插入count个元素ele
  • erase(const_iterator pos); //删除迭代器指向的元素
  • erase(const_iterator start, const_iterator end);//删除迭代器从start到end之间的元素
  • clear(); //删除容器中所有元素

示例：

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
	vector<int> v1;
	//尾插
	v1.push_back(10);
	v1.push_back(20);
	v1.push_back(30);
	v1.push_back(40);
	v1.push_back(50);
	printVector(v1);
	//尾删
	v1.pop_back();
	printVector(v1);
	//插入
	v1.insert(v1.begin(), 100);
	printVector(v1);

	v1.insert(v1.begin(), 2, 1000);
	printVector(v1);

	//删除
	v1.erase(v1.begin());
	printVector(v1);

	//清空
	v1.erase(v1.begin(), v1.end());
	v1.clear();
	printVector(v1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 尾插 —- push_back
  • 尾删 —- pop_back
  • 插入 —- insert (位置迭代器)
  • 删除 —- erase （位置迭代器）
  • 清空 —- clear

3.2.6 vector数据存取

功能描述：

  • 对vector中的数据的存取操作

函数原型：

  • at(int idx); //返回索引idx所指的数据
  • operator[]; //返回索引idx所指的数据
  • front(); //返回容器中第一个数据元素
  • back(); //返回容器中最后一个数据元素

示例：

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#include <vector>

void test01()
{
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}

	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		cout << v1[i] << " ";
	}
	cout << endl;

	for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
	{
		cout << v1.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "v1的第一个元素为： " << v1.front() << endl;
	cout << "v1的最后一个元素为： " << v1.back() << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 除了用迭代器获取vector容器中元素，[ ]和at也可以
  • front返回容器第一个元素
  • back返回容器最后一个元素

3.2.7 vector互换容器

功能描述：

  • 实现两个容器内元素进行互换

函数原型：

  • swap(vec); // 将vec与本身的元素互换

示例：

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#include <vector>

void printVector(vector<int>& v) {

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	vector<int>v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v1.push_back(i);
	}
	printVector(v1);

	vector<int>v2;
	for (int i = 10; i > 0; i--)
	{
		v2.push_back(i);
	}
	printVector(v2);

	//互换容器
	cout << "互换后" << endl;
	v1.swap(v2);
	printVector(v1);
	printVector(v2);
}

void test02()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v.push_back(i);
	}

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

	v.resize(3);

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;

	//收缩内存
	vector<int>(v).swap(v); //匿名对象

	cout << "v的容量为：" << v.capacity() << endl;
	cout << "v的大小为：" << v.size() << endl;
}

int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：swap可以使两个容器互换，可以达到实用的收缩内存效果

3.2.8 vector预留空间

功能描述：

  • 减少vector在动态扩展容量时的扩展次数

函数原型：

  • reserve(int len);//容器预留len个元素长度，预留位置不初始化，元素不可访问。

    ​

示例：

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#include <vector>

void test01()
{
	vector<int> v;

	//预留空间
	v.reserve(100000);

	int num = 0;
	int* p = NULL;
	for (int i = 0; i < 100000; i++) {
		v.push_back(i);
		if (p != &v[0]) {
			p = &v[0];
			num++;
		}
	}

	cout << "num:" << num << endl;
}

int main() {

	test01();
    
	system("pause");

	return 0;
}

总结：如果数据量较大，可以一开始利用reserve预留空间

3.3 deque容器

3.3.1 deque容器基本概念

功能：

  • 双端数组，可以对头端进行插入删除操作

deque与vector区别：

  • vector对于头部的插入删除效率低，数据量越大，效率越低
  • deque相对而言，对头部的插入删除速度回比vector快
  • vector访问元素时的速度会比deque快,这和两者内部实现有关

说明: 2015-11-19_204101

deque内部工作原理:

deque内部有个中控器，维护每段缓冲区中的内容，缓冲区中存放真实数据

中控器维护的是每个缓冲区的地址，使得使用deque时像一片连续的内存空间

clip_image002-1547547896341

  • deque容器的迭代器也是支持随机访问的

3.3.2 deque构造函数

功能描述：

  • deque容器构造

函数原型：

  • deque<T> deqT; //默认构造形式
  • deque(beg, end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  • deque(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • deque(const deque &deq); //拷贝构造函数

示例：

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}
//deque构造
void test01() {

	deque<int> d1; //无参构造函数
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);
	deque<int> d2(d1.begin(),d1.end());
	printDeque(d2);

	deque<int>d3(10,100);
	printDeque(d3);

	deque<int>d4 = d3;
	printDeque(d4);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：deque容器和vector容器的构造方式几乎一致，灵活使用即可

3.3.3 deque赋值操作

功能描述：

  • 给deque容器进行赋值

函数原型：

  • deque& operator=(const deque &deq); //重载等号操作符
  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

示例：

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}
//赋值操作
void test01()
{
	deque<int> d1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	deque<int>d2;
	d2 = d1;
	printDeque(d2);

	deque<int>d3;
	d3.assign(d1.begin(), d1.end());
	printDeque(d3);

	deque<int>d4;
	d4.assign(10, 100);
	printDeque(d4);

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：deque赋值操作也与vector相同，需熟练掌握

3.3.4 deque大小操作

功能描述：

  • 对deque容器的大小进行操作

函数原型：

  • deque.empty(); //判断容器是否为空

  • deque.size(); //返回容器中元素的个数

  • deque.resize(num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以默认值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

  • deque.resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长，则以elem值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

    ​

示例：

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
	deque<int> d1;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		d1.push_back(i);
	}
	printDeque(d1);

	//判断容器是否为空
	if (d1.empty()) {
		cout << "d1为空!" << endl;
	}
	else {
		cout << "d1不为空!" << endl;
		//统计大小
		cout << "d1的大小为：" << d1.size() << endl;
	}

	//重新指定大小
	d1.resize(15, 1);
	printDeque(d1);

	d1.resize(5);
	printDeque(d1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • deque没有容量的概念
  • 判断是否为空 —- empty
  • 返回元素个数 —- size
  • 重新指定个数 —- resize

3.3.5 deque 插入和删除

功能描述：

  • 向deque容器中插入和删除数据

函数原型：

两端插入操作：

  • push_back(elem); //在容器尾部添加一个数据
  • push_front(elem); //在容器头部插入一个数据
  • pop_back(); //删除容器最后一个数据
  • pop_front(); //删除容器第一个数据

指定位置操作：

  • insert(pos,elem); //在pos位置插入一个elem元素的拷贝，返回新数据的位置。

  • insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据，无返回值。

  • insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。

  • clear(); //清空容器的所有数据

  • erase(beg,end); //删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。

  • erase(pos); //删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。

    ​

    ​

示例：

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}
//两端操作
void test01()
{
	deque<int> d;
	//尾插
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	//头插
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);

	printDeque(d);

	//尾删
	d.pop_back();
	//头删
	d.pop_front();
	printDeque(d);
}

//插入
void test02()
{
	deque<int> d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);
	printDeque(d);

	d.insert(d.begin(), 1000);
	printDeque(d);

	d.insert(d.begin(), 2,10000);
	printDeque(d);

	deque<int>d2;
	d2.push_back(1);
	d2.push_back(2);
	d2.push_back(3);

	d.insert(d.begin(), d2.begin(), d2.end());
	printDeque(d);

}

//删除
void test03()
{
	deque<int> d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);
	printDeque(d);

	d.erase(d.begin());
	printDeque(d);

	d.erase(d.begin(), d.end());
	d.clear();
	printDeque(d);
}

int main() {

	//test01();

	//test02();

    test03();
    
	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 插入和删除提供的位置是迭代器！
  • 尾插 —- push_back
  • 尾删 —- pop_back
  • 头插 —- push_front
  • 头删 —- pop_front

3.3.6 deque 数据存取

功能描述：

  • 对deque 中的数据的存取操作

函数原型：

  • at(int idx); //返回索引idx所指的数据
  • operator[]; //返回索引idx所指的数据
  • front(); //返回容器中第一个数据元素
  • back(); //返回容器中最后一个数据元素

示例：

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#include <deque>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}

//数据存取
void test01()
{

	deque<int> d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);

	for (int i = 0; i < d.size(); i++) {
		cout << d[i] << " ";
	}
	cout << endl;


	for (int i = 0; i < d.size(); i++) {
		cout << d.at(i) << " ";
	}
	cout << endl;

	cout << "front:" << d.front() << endl;

	cout << "back:" << d.back() << endl;

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 除了用迭代器获取deque容器中元素，[ ]和at也可以
  • front返回容器第一个元素
  • back返回容器最后一个元素

3.3.7 deque 排序

功能描述：

  • 利用算法实现对deque容器进行排序

算法：

  • sort(iterator beg, iterator end) //对beg和end区间内元素进行排序

示例：

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#include <deque>
#include <algorithm>

void printDeque(const deque<int>& d) 
{
	for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++) {
		cout << *it << " ";

	}
	cout << endl;
}

void test01()
{

	deque<int> d;
	d.push_back(10);
	d.push_back(20);
	d.push_front(100);
	d.push_front(200);

	printDeque(d);
	sort(d.begin(), d.end());
	printDeque(d);

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：sort算法非常实用，使用时包含头文件 algorithm即可

3.4 案例-评委打分

3.4.1 案例描述

有5名选手：选手ABCDE，10个评委分别对每一名选手打分，去除最高分，去除评委中最低分，取平均分。

3.4.2 实现步骤

  1. 创建五名选手，放到vector中
  2. 遍历vector容器，取出来每一个选手，执行for循环，可以把10个评分打分存到deque容器中
  3. sort算法对deque容器中分数排序，去除最高和最低分
  4. deque容器遍历一遍，累加总分
  5. 获取平均分

示例代码：

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//选手类
class Person
{
public:
	Person(string name, int score)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Score = score;
	}

	string m_Name; //姓名
	int m_Score;  //平均分
};

void createPerson(vector<Person>&v)
{
	string nameSeed = "ABCDE";
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		string name = "选手";
		name += nameSeed[i];

		int score = 0;

		Person p(name, score);

		//将创建的person对象 放入到容器中
		v.push_back(p);
	}
}

//打分
void setScore(vector<Person>&v)
{
	for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		//将评委的分数 放入到deque容器中
		deque<int>d;
		for (int i = 0; i < 10; i++)
		{
			int score = rand() % 41 + 60;  // 60 ~ 100
			d.push_back(score);
		}

		//cout << "选手： " << it->m_Name << " 打分： " << endl;
		//for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
		//{
		//	cout << *dit << " ";
		//}
		//cout << endl;

		//排序
		sort(d.begin(), d.end());

		//去除最高和最低分
		d.pop_back();
		d.pop_front();

		//取平均分
		int sum = 0;
		for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
		{
			sum += *dit; //累加每个评委的分数
		}

		int avg = sum / d.size();

		//将平均分 赋值给选手身上
		it->m_Score = avg;
	}

}

void showScore(vector<Person>&v)
{
	for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 平均分： " << it->m_Score << endl;
	}
}

int main() {

	//随机数种子
	srand((unsigned int)time(NULL));

	//1、创建5名选手
	vector<Person>v;  //存放选手容器
	createPerson(v);

	//测试
	//for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	//{
	//	cout << "姓名： " << (*it).m_Name << " 分数： " << (*it).m_Score << endl;
	//}

	//2、给5名选手打分
	setScore(v);

	//3、显示最后得分
	showScore(v);

	system("pause");

	return 0;
}

总结： 选取不同的容器操作数据，可以提升代码的效率

3.5 stack容器

3.5.1 stack 基本概念

概念：stack是一种先进后出(First In Last Out,FILO)的数据结构，它只有一个出口

说明: 2015-11-15_195707

栈中只有顶端的元素才可以被外界使用，因此栈不允许有遍历行为

栈中进入数据称为 —- 入栈 push

栈中弹出数据称为 —- 出栈 pop

生活中的栈：

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3.5.2 stack 常用接口

功能描述：栈容器常用的对外接口

构造函数：

  • stack<T> stk; //stack采用模板类实现， stack对象的默认构造形式
  • stack(const stack &stk); //拷贝构造函数

赋值操作：

  • stack& operator=(const stack &stk); //重载等号操作符

数据存取：

  • push(elem); //向栈顶添加元素
  • pop(); //从栈顶移除第一个元素
  • top(); //返回栈顶元素

大小操作：

  • empty(); //判断堆栈是否为空
  • size(); //返回栈的大小

示例：

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#include <stack>

//栈容器常用接口
void test01()
{
	//创建栈容器 栈容器必须符合先进后出
	stack<int> s;

	//向栈中添加元素，叫做 压栈 入栈
	s.push(10);
	s.push(20);
	s.push(30);

	while (!s.empty()) {
		//输出栈顶元素
		cout << "栈顶元素为： " << s.top() << endl;
		//弹出栈顶元素
		s.pop();
	}
	cout << "栈的大小为：" << s.size() << endl;

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 入栈 —- push
  • 出栈 —- pop
  • 返回栈顶 —- top
  • 判断栈是否为空 —- empty
  • 返回栈大小 —- size

3.6 queue 容器

3.6.1 queue 基本概念

概念：Queue是一种先进先出(First In First Out,FIFO)的数据结构，它有两个出口

说明: 2015-11-15_214429

队列容器允许从一端新增元素，从另一端移除元素

队列中只有队头和队尾才可以被外界使用，因此队列不允许有遍历行为

队列中进数据称为 —- 入队 push

队列中出数据称为 —- 出队 pop

生活中的队列：

1547606785041

3.6.2 queue 常用接口

功能描述：栈容器常用的对外接口

构造函数：

  • queue<T> que; //queue采用模板类实现，queue对象的默认构造形式
  • queue(const queue &que); //拷贝构造函数

赋值操作：

  • queue& operator=(const queue &que); //重载等号操作符

数据存取：

  • push(elem); //往队尾添加元素
  • pop(); //从队头移除第一个元素
  • back(); //返回最后一个元素
  • front(); //返回第一个元素

大小操作：

  • empty(); //判断堆栈是否为空
  • size(); //返回栈的大小

示例：

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#include <queue>
#include <string>
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test01() {

	//创建队列
	queue<Person> q;

	//准备数据
	Person p1("唐僧", 30);
	Person p2("孙悟空", 1000);
	Person p3("猪八戒", 900);
	Person p4("沙僧", 800);

	//向队列中添加元素  入队操作
	q.push(p1);
	q.push(p2);
	q.push(p3);
	q.push(p4);

	//队列不提供迭代器，更不支持随机访问	
	while (!q.empty()) {
		//输出队头元素
		cout << "队头元素-- 姓名： " << q.front().m_Name 
              << " 年龄： "<< q.front().m_Age << endl;
        
		cout << "队尾元素-- 姓名： " << q.back().m_Name  
              << " 年龄： " << q.back().m_Age << endl;
        
		cout << endl;
		//弹出队头元素
		q.pop();
	}

	cout << "队列大小为：" << q.size() << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 入队 —- push
  • 出队 —- pop
  • 返回队头元素 —- front
  • 返回队尾元素 —- back
  • 判断队是否为空 —- empty
  • 返回队列大小 —- size

3.7 list容器

3.7.1 list基本概念

功能：将数据进行链式存储

链表（list）是一种物理存储单元上非连续的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接实现的

链表的组成：链表由一系列结点组成

结点的组成：一个是存储数据元素的数据域，另一个是存储下一个结点地址的指针域

STL中的链表是一个双向循环链表

说明: 2015-11-15_225145

由于链表的存储方式并不是连续的内存空间，因此链表list中的迭代器只支持前移和后移，属于双向迭代器

list的优点：

  • 采用动态存储分配，不会造成内存浪费和溢出
  • 链表执行插入和删除操作十分方便，修改指针即可，不需要移动大量元素

list的缺点：

  • 链表灵活，但是空间(指针域) 和 时间（遍历）额外耗费较大

List有一个重要的性质，插入操作和删除操作都不会造成原有list迭代器的失效，这在vector是不成立的。

总结：STL中List和vector是两个最常被使用的容器，各有优缺点

3.7.2 list构造函数

功能描述：

  • 创建list容器

函数原型：

  • list<T> lst; //list采用采用模板类实现,对象的默认构造形式：
  • list(beg,end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  • list(n,elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • list(const list &lst); //拷贝构造函数。

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	printList(L1);

	list<int>L2(L1.begin(),L1.end());
	printList(L2);

	list<int>L3(L2);
	printList(L3);

	list<int>L4(10, 1000);
	printList(L4);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：list构造方式同其他几个STL常用容器，熟练掌握即可

3.7.3 list 赋值和交换

功能描述：

  • 给list容器进行赋值，以及交换list容器

函数原型：

  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。
  • list& operator=(const list &lst); //重载等号操作符
  • swap(lst); //将lst与本身的元素互换。

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//赋值和交换
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);
	printList(L1);

	//赋值
	list<int>L2;
	L2 = L1;
	printList(L2);

	list<int>L3;
	L3.assign(L2.begin(), L2.end());
	printList(L3);

	list<int>L4;
	L4.assign(10, 100);
	printList(L4);

}

//交换
void test02()
{

	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	list<int>L2;
	L2.assign(10, 100);

	cout << "交换前： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L2);

	cout << endl;

	L1.swap(L2);

	cout << "交换后： " << endl;
	printList(L1);
	printList(L2);

}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：list赋值和交换操作能够灵活运用即可

3.7.4 list 大小操作

功能描述：

  • 对list容器的大小进行操作

函数原型：

  • size(); //返回容器中元素的个数

  • empty(); //判断容器是否为空

  • resize(num); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以默认值填充新位置。

    ​ //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

  • resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num，若容器变长，则以elem值填充新位置。

                       ​                        //如果容器变短，则末尾超出容器长度的元素被删除。

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//大小操作
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	if (L1.empty())
	{
		cout << "L1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "L1不为空" << endl;
		cout << "L1的大小为： " << L1.size() << endl;
	}

	//重新指定大小
	L1.resize(10);
	printList(L1);

	L1.resize(2);
	printList(L1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 判断是否为空 —- empty
  • 返回元素个数 —- size
  • 重新指定个数 —- resize

3.7.5 list 插入和删除

功能描述：

  • 对list容器进行数据的插入和删除

函数原型：

  • push_back(elem);//在容器尾部加入一个元素
  • pop_back();//删除容器中最后一个元素
  • push_front(elem);//在容器开头插入一个元素
  • pop_front();//从容器开头移除第一个元素
  • insert(pos,elem);//在pos位置插elem元素的拷贝，返回新数据的位置。
  • insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据，无返回值。
  • insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据，无返回值。
  • clear();//移除容器的所有数据
  • erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
  • erase(pos);//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。
  • remove(elem);//删除容器中所有与elem值匹配的元素。

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#include <list>

void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
	list<int> L;
	//尾插
	L.push_back(10);
	L.push_back(20);
	L.push_back(30);
	//头插
	L.push_front(100);
	L.push_front(200);
	L.push_front(300);

	printList(L);

	//尾删
	L.pop_back();
	printList(L);

	//头删
	L.pop_front();
	printList(L);

	//插入
	list<int>::iterator it = L.begin();
	L.insert(++it, 1000);
	printList(L);

	//删除
	it = L.begin();
	L.erase(++it);
	printList(L);

	//移除
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	L.push_back(10000);
	printList(L);
	L.remove(10000);
	printList(L);
    
    //清空
	L.clear();
	printList(L);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 尾插 —- push_back
  • 尾删 —- pop_back
  • 头插 —- push_front
  • 头删 —- pop_front
  • 插入 —- insert
  • 删除 —- erase
  • 移除 —- remove
  • 清空 —- clear

3.7.6 list 数据存取

功能描述：

  • 对list容器中数据进行存取

函数原型：

  • front(); //返回第一个元素。
  • back(); //返回最后一个元素。

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#include <list>

//数据存取
void test01()
{
	list<int>L1;
	L1.push_back(10);
	L1.push_back(20);
	L1.push_back(30);
	L1.push_back(40);

	
	//cout << L1.at(0) << endl;//错误 不支持at访问数据
	//cout << L1[0] << endl; //错误  不支持[]方式访问数据
	cout << "第一个元素为： " << L1.front() << endl;
	cout << "最后一个元素为： " << L1.back() << endl;

	//list容器的迭代器是双向迭代器，不支持随机访问
	list<int>::iterator it = L1.begin();
	//it = it + 1;//错误，不可以跳跃访问，即使是+1
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • list容器中不可以通过[]或者at方式访问数据
  • 返回第一个元素 —- front
  • 返回最后一个元素 —- back

3.7.7 list 反转和排序

功能描述：

  • 将容器中的元素反转，以及将容器中的数据进行排序

函数原型：

  • reverse(); //反转链表
  • sort(); //链表排序

示例：

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void printList(const list<int>& L) {

	for (list<int>::const_iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

bool myCompare(int val1 , int val2)
{
	return val1 > val2;
}

//反转和排序
void test01()
{
	list<int> L;
	L.push_back(90);
	L.push_back(30);
	L.push_back(20);
	L.push_back(70);
	printList(L);

	//反转容器的元素
	L.reverse();
	printList(L);

	//排序
	L.sort(); //默认的排序规则 从小到大
	printList(L);

	L.sort(myCompare); //指定规则，从大到小
	printList(L);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 反转 —- reverse
  • 排序 —- sort （成员函数）

3.7.8 排序案例

案例描述：将Person自定义数据类型进行排序，Person中属性有姓名、年龄、身高

排序规则：按照年龄进行升序，如果年龄相同按照身高进行降序

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#include <list>
#include <string>
class Person {
public:
	Person(string name, int age , int height) {
		m_Name = name;
		m_Age = age;
		m_Height = height;
	}

public:
	string m_Name;  //姓名
	int m_Age;      //年龄
	int m_Height;   //身高
};


bool ComparePerson(Person& p1, Person& p2) {

	if (p1.m_Age == p2.m_Age) {
		return p1.m_Height  > p2.m_Height;
	}
	else
	{
		return  p1.m_Age < p2.m_Age;
	}

}

void test01() {

	list<Person> L;

	Person p1("刘备", 35 , 175);
	Person p2("曹操", 45 , 180);
	Person p3("孙权", 40 , 170);
	Person p4("赵云", 25 , 190);
	Person p5("张飞", 35 , 160);
	Person p6("关羽", 35 , 200);

	L.push_back(p1);
	L.push_back(p2);
	L.push_back(p3);
	L.push_back(p4);
	L.push_back(p5);
	L.push_back(p6);

	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age 
              << " 身高： " << it->m_Height << endl;
	}

	cout << "---------------------------------" << endl;
	L.sort(ComparePerson); //排序

	for (list<Person>::iterator it = L.begin(); it != L.end(); it++) {
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age 
              << " 身高： " << it->m_Height << endl;
	}
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 对于自定义数据类型，必须要指定排序规则，否则编译器不知道如何进行排序
  • 高级排序只是在排序规则上再进行一次逻辑规则制定，并不复杂

3.8 set/ multiset 容器

3.8.1 set基本概念

简介：

  • 所有元素都会在插入时自动被排序

本质：

  • set/multiset属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现。

set和multiset区别：

  • set不允许容器中有重复的元素
  • multiset允许容器中有重复的元素

3.8.2 set构造和赋值

功能描述：创建set容器以及赋值

构造：

  • set<T> st; //默认构造函数：
  • set(const set &st); //拷贝构造函数

赋值：

  • set& operator=(const set &st); //重载等号操作符

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#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
	for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//构造和赋值
void test01()
{
	set<int> s1;

	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	printSet(s1);

	//拷贝构造
	set<int>s2(s1);
	printSet(s2);

	//赋值
	set<int>s3;
	s3 = s2;
	printSet(s3);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • set容器插入数据时用insert
  • set容器插入数据的数据会自动排序

3.8.3 set大小和交换

功能描述：

  • 统计set容器大小以及交换set容器

函数原型：

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(st); //交换两个集合容器

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#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
	for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//大小
void test01()
{

	set<int> s1;
	
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);

	if (s1.empty())
	{
		cout << "s1为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "s1不为空" << endl;
		cout << "s1的大小为： " << s1.size() << endl;
	}

}

//交换
void test02()
{
	set<int> s1;

	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);

	set<int> s2;

	s2.insert(100);
	s2.insert(300);
	s2.insert(200);
	s2.insert(400);

	cout << "交换前" << endl;
	printSet(s1);
	printSet(s2);
	cout << endl;

	cout << "交换后" << endl;
	s1.swap(s2);
	printSet(s1);
	printSet(s2);
}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 统计大小 —- size
  • 判断是否为空 —- empty
  • 交换容器 —- swap

3.8.4 set插入和删除

功能描述：

  • set容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

  • insert(elem); //在容器中插入元素。
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(elem); //删除容器中值为elem的元素。

示例：

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#include <set>

void printSet(set<int> & s)
{
	for (set<int>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

//插入和删除
void test01()
{
	set<int> s1;
	//插入
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	printSet(s1);

	//删除
	s1.erase(s1.begin());
	printSet(s1);

	s1.erase(30);
	printSet(s1);

	//清空
	//s1.erase(s1.begin(), s1.end());
	s1.clear();
	printSet(s1);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 插入 —- insert
  • 删除 —- erase
  • 清空 —- clear

3.8.5 set查找和统计

功能描述：

  • 对set容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

  • find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数

示例：

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#include <set>

//查找和统计
void test01()
{
	set<int> s1;
	//插入
	s1.insert(10);
	s1.insert(30);
	s1.insert(20);
	s1.insert(40);
	
	//查找
	set<int>::iterator pos = s1.find(30);

	if (pos != s1.end())
	{
		cout << "找到了元素 ： " << *pos << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到元素" << endl;
	}

	//统计
	int num = s1.count(30);
	cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 查找 —- find （返回的是迭代器）
  • 统计 —- count （对于set，结果为0或者1）

3.8.6 set和multiset区别

学习目标：

  • 掌握set和multiset的区别

区别：

  • set不可以插入重复数据，而multiset可以
  • set插入数据的同时会返回插入结果，表示插入是否成功
  • multiset不会检测数据，因此可以插入重复数据

示例：

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#include <set>

//set和multiset区别
void test01()
{
	set<int> s;
	pair<set<int>::iterator, bool>  ret = s.insert(10);
	if (ret.second) {
		cout << "第一次插入成功!" << endl;
	}
	else {
		cout << "第一次插入失败!" << endl;
	}

	ret = s.insert(10);
	if (ret.second) {
		cout << "第二次插入成功!" << endl;
	}
	else {
		cout << "第二次插入失败!" << endl;
	}
    
	//multiset
	multiset<int> ms;
	ms.insert(10);
	ms.insert(10);

	for (multiset<int>::iterator it = ms.begin(); it != ms.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 如果不允许插入重复数据可以利用set
  • 如果需要插入重复数据利用multiset

3.8.7 pair对组创建

功能描述：

  • 成对出现的数据，利用对组可以返回两个数据

两种创建方式：

  • pair<type, type> p ( value1, value2 );
  • pair<type, type> p = make_pair( value1, value2 );

示例：

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#include <string>

//对组创建
void test01()
{
	pair<string, int> p(string("Tom"), 20);
	cout << "姓名： " <<  p.first << " 年龄： " << p.second << endl;

	pair<string, int> p2 = make_pair("Jerry", 10);
	cout << "姓名： " << p2.first << " 年龄： " << p2.second << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

两种方式都可以创建对组，记住一种即可

3.8.8 set容器排序

学习目标：

  • set容器默认排序规则为从小到大，掌握如何改变排序规则

主要技术点：

  • 利用仿函数，可以改变排序规则

示例一 set存放内置数据类型

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#include <set>

class MyCompare 
{
public:
	bool operator()(int v1, int v2) {
		return v1 > v2;
	}
};
void test01() 
{    
	set<int> s1;
	s1.insert(10);
	s1.insert(40);
	s1.insert(20);
	s1.insert(30);
	s1.insert(50);

	//默认从小到大
	for (set<int>::iterator it = s1.begin(); it != s1.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	//指定排序规则
	set<int,MyCompare> s2;
	s2.insert(10);
	s2.insert(40);
	s2.insert(20);
	s2.insert(30);
	s2.insert(50);

	for (set<int, MyCompare>::iterator it = s2.begin(); it != s2.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：利用仿函数可以指定set容器的排序规则

示例二 set存放自定义数据类型

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#include <set>
#include <string>

class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;

};
class comparePerson
{
public:
	bool operator()(const Person& p1, const Person &p2)
	{
		//按照年龄进行排序  降序
		return p1.m_Age > p2.m_Age;
	}
};

void test01()
{
	set<Person, comparePerson> s;

	Person p1("刘备", 23);
	Person p2("关羽", 27);
	Person p3("张飞", 25);
	Person p4("赵云", 21);

	s.insert(p1);
	s.insert(p2);
	s.insert(p3);
	s.insert(p4);

	for (set<Person, comparePerson>::iterator it = s.begin(); it != s.end(); it++)
	{
		cout << "姓名： " << it->m_Name << " 年龄： " << it->m_Age << endl;
	}
}
int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

对于自定义数据类型，set必须指定排序规则才可以插入数据

3.9 map/ multimap容器

3.9.1 map基本概念

简介：

  • map中所有元素都是pair
  • pair中第一个元素为key（键值），起到索引作用，第二个元素为value（实值）
  • 所有元素都会根据元素的键值自动排序

本质：

  • map/multimap属于关联式容器，底层结构是用二叉树实现。

优点：

  • 可以根据key值快速找到value值

map和multimap区别：

  • map不允许容器中有重复key值元素
  • multimap允许容器中有重复key值元素

3.9.2 map构造和赋值

功能描述：

  • 对map容器进行构造和赋值操作

函数原型：

构造：

  • map<T1, T2> mp; //map默认构造函数:
  • map(const map &mp); //拷贝构造函数

赋值：

  • map& operator=(const map &mp); //重载等号操作符

示例：

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#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
	for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	map<int,int>m; //默认构造
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));
	printMap(m);

	map<int, int>m2(m); //拷贝构造
	printMap(m2);

	map<int, int>m3;
	m3 = m2; //赋值
	printMap(m3);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：map中所有元素都是成对出现，插入数据时候要使用对组

3.9.3 map大小和交换

功能描述：

  • 统计map容器大小以及交换map容器

函数原型：

  • size(); //返回容器中元素的数目
  • empty(); //判断容器是否为空
  • swap(st); //交换两个集合容器

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#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
	for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	map<int, int>m;
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));

	if (m.empty())
	{
		cout << "m为空" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "m不为空" << endl;
		cout << "m的大小为： " << m.size() << endl;
	}
}


//交换
void test02()
{
	map<int, int>m;
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));

	map<int, int>m2;
	m2.insert(pair<int, int>(4, 100));
	m2.insert(pair<int, int>(5, 200));
	m2.insert(pair<int, int>(6, 300));

	cout << "交换前" << endl;
	printMap(m);
	printMap(m2);

	cout << "交换后" << endl;
	m.swap(m2);
	printMap(m);
	printMap(m2);
}

int main() {

	test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 统计大小 —- size
  • 判断是否为空 —- empty
  • 交换容器 —- swap

3.9.4 map插入和删除

功能描述：

  • map容器进行插入数据和删除数据

函数原型：

  • insert(elem); //在容器中插入元素。
  • clear(); //清除所有元素
  • erase(pos); //删除pos迭代器所指的元素，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(beg, end); //删除区间[beg,end)的所有元素 ，返回下一个元素的迭代器。
  • erase(key); //删除容器中值为key的元素。

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#include <map>

void printMap(map<int,int>&m)
{
	for (map<int, int>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++)
	{
		cout << "key = " << it->first << " value = " << it->second << endl;
	}
	cout << endl;
}

void test01()
{
	//插入
	map<int, int> m;
	//第一种插入方式
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	//第二种插入方式
	m.insert(make_pair(2, 20));
	//第三种插入方式
	m.insert(map<int, int>::value_type(3, 30));
	//第四种插入方式
	m[4] = 40; 
	printMap(m);

	//删除
	m.erase(m.begin());
	printMap(m);

	m.erase(3);
	printMap(m);

	//清空
	m.erase(m.begin(),m.end());
	m.clear();
	printMap(m);
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • map插入方式很多，记住其一即可
  • 插入 —- insert
  • 删除 —- erase
  • 清空 —- clear

3.9.5 map查找和统计

功能描述：

  • 对map容器进行查找数据以及统计数据

函数原型：

  • find(key); //查找key是否存在,若存在，返回该键的元素的迭代器；若不存在，返回set.end();
  • count(key); //统计key的元素个数

示例：

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#include <map>

//查找和统计
void test01()
{
	map<int, int>m; 
	m.insert(pair<int, int>(1, 10));
	m.insert(pair<int, int>(2, 20));
	m.insert(pair<int, int>(3, 30));

	//查找
	map<int, int>::iterator pos = m.find(3);

	if (pos != m.end())
	{
		cout << "找到了元素 key = " << (*pos).first << " value = " << (*pos).second << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到元素" << endl;
	}

	//统计
	int num = m.count(3);
	cout << "num = " << num << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 查找 —- find （返回的是迭代器）
  • 统计 —- count （对于map，结果为0或者1）

3.9.6 map容器排序

学习目标：

  • map容器默认排序规则为 按照key值进行 从小到大排序，掌握如何改变排序规则

主要技术点:

  • 利用仿函数，可以改变排序规则

示例：

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#include <map>

class MyCompare {
public:
	bool operator()(int v1, int v2) {
		return v1 > v2;
	}
};

void test01() 
{
	//默认从小到大排序
	//利用仿函数实现从大到小排序
	map<int, int, MyCompare> m;

	m.insert(make_pair(1, 10));
	m.insert(make_pair(2, 20));
	m.insert(make_pair(3, 30));
	m.insert(make_pair(4, 40));
	m.insert(make_pair(5, 50));

	for (map<int, int, MyCompare>::iterator it = m.begin(); it != m.end(); it++) {
		cout << "key:" << it->first << " value:" << it->second << endl;
	}
}
int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 利用仿函数可以指定map容器的排序规则
  • 对于自定义数据类型，map必须要指定排序规则,同set容器

3.10 案例-员工分组

3.10.1 案例描述

  • 公司今天招聘了10个员工（ABCDEFGHIJ），10名员工进入公司之后，需要指派员工在那个部门工作
  • 员工信息有: 姓名 工资组成；部门分为：策划、美术、研发
  • 随机给10名员工分配部门和工资
  • 通过multimap进行信息的插入 key(部门编号) value(员工)
  • 分部门显示员工信息

3.10.2 实现步骤

  1. 创建10名员工，放到vector中
  2. 遍历vector容器，取出每个员工，进行随机分组
  3. 分组后，将员工部门编号作为key，具体员工作为value，放入到multimap容器中
  4. 分部门显示员工信息

案例代码：

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#include<iostream>
using namespace std;
#include <vector>
#include <string>
#include <map>
#include <ctime>

/*
- 公司今天招聘了10个员工（ABCDEFGHIJ），10名员工进入公司之后，需要指派员工在那个部门工作
- 员工信息有: 姓名  工资组成；部门分为：策划、美术、研发
- 随机给10名员工分配部门和工资
- 通过multimap进行信息的插入  key(部门编号) value(员工)
- 分部门显示员工信息
*/

#define CEHUA  0
#define MEISHU 1
#define YANFA  2

class Worker
{
public:
	string m_Name;
	int m_Salary;
};

void createWorker(vector<Worker>&v)
{
	string nameSeed = "ABCDEFGHIJ";
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		Worker worker;
		worker.m_Name = "员工";
		worker.m_Name += nameSeed[i];

		worker.m_Salary = rand() % 10000 + 10000; // 10000 ~ 19999
		//将员工放入到容器中
		v.push_back(worker);
	}
}

//员工分组
void setGroup(vector<Worker>&v,multimap<int,Worker>&m)
{
	for (vector<Worker>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		//产生随机部门编号
		int deptId = rand() % 3; // 0 1 2 

		//将员工插入到分组中
		//key部门编号，value具体员工
		m.insert(make_pair(deptId, *it));
	}
}

void showWorkerByGourp(multimap<int,Worker>&m)
{
	// 0  A  B  C   1  D  E   2  F G ...
	cout << "策划部门：" << endl;

	multimap<int,Worker>::iterator pos = m.find(CEHUA);
	int count = m.count(CEHUA); // 统计具体人数
	int index = 0;
	for (; pos != m.end() && index < count; pos++ , index++)
	{
		cout << "姓名： " << pos->second.m_Name << " 工资： " << pos->second.m_Salary << endl;
	}

	cout << "----------------------" << endl;
	cout << "美术部门： " << endl;
	pos = m.find(MEISHU);
	count = m.count(MEISHU); // 统计具体人数
	index = 0;
	for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
	{
		cout << "姓名： " << pos->second.m_Name << " 工资： " << pos->second.m_Salary << endl;
	}

	cout << "----------------------" << endl;
	cout << "研发部门： " << endl;
	pos = m.find(YANFA);
	count = m.count(YANFA); // 统计具体人数
	index = 0;
	for (; pos != m.end() && index < count; pos++, index++)
	{
		cout << "姓名： " << pos->second.m_Name << " 工资： " << pos->second.m_Salary << endl;
	}

}

int main() {

	srand((unsigned int)time(NULL));

	//1、创建员工
	vector<Worker>vWorker;
	createWorker(vWorker);

	//2、员工分组
	multimap<int, Worker>mWorker;
	setGroup(vWorker, mWorker);


	//3、分组显示员工
	showWorkerByGourp(mWorker);

	////测试
	//for (vector<Worker>::iterator it = vWorker.begin(); it != vWorker.end(); it++)
	//{
	//	cout << "姓名： " << it->m_Name << " 工资： " << it->m_Salary << endl;
	//}

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 当数据以键值对形式存在，可以考虑用map 或 multimap

4 STL- 函数对象

4.1 函数对象

4.1.1 函数对象概念

概念：

  • 重载函数调用操作符的类，其对象常称为函数对象
  • 函数对象使用重载的()时，行为类似函数调用，也叫仿函数

本质：

函数对象(仿函数)是一个类，不是一个函数

4.1.2 函数对象使用

特点：

  • 函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用, 可以有参数，可以有返回值
  • 函数对象超出普通函数的概念，函数对象可以有自己的状态
  • 函数对象可以作为参数传递

示例:

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#include <string>

//1、函数对象在使用时，可以像普通函数那样调用, 可以有参数，可以有返回值
class MyAdd
{
public :
	int operator()(int v1,int v2)
	{
		return v1 + v2;
	}
};

void test01()
{
	MyAdd myAdd;
	cout << myAdd(10, 10) << endl;
}

//2、函数对象可以有自己的状态
class MyPrint
{
public:
	MyPrint()
	{
		count = 0;
	}
	void operator()(string test)
	{
		cout << test << endl;
		count++; //统计使用次数
	}

	int count; //内部自己的状态
};
void test02()
{
	MyPrint myPrint;
	myPrint("hello world");
	myPrint("hello world");
	myPrint("hello world");
	cout << "myPrint调用次数为： " << myPrint.count << endl;
}

//3、函数对象可以作为参数传递
void doPrint(MyPrint &mp , string test)
{
	mp(test);
}

void test03()
{
	MyPrint myPrint;
	doPrint(myPrint, "Hello C++");
}

int main() {

	//test01();
	//test02();
	test03();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 仿函数写法非常灵活，可以作为参数进行传递。

4.2 谓词

4.2.1 谓词概念

概念：

  • 返回bool类型的仿函数称为谓词
  • 如果operator()接受一个参数，那么叫做一元谓词
  • 如果operator()接受两个参数，那么叫做二元谓词

4.2.2 一元谓词

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>

//1.一元谓词
struct GreaterFive{
	bool operator()(int val) {
		return val > 5;
	}
};

void test01() {

	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}

	vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
	if (it == v.end()) {
		cout << "没找到!" << endl;
	}
	else {
		cout << "找到:" << *it << endl;
	}

}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：参数只有一个的谓词，称为一元谓词

4.2.3 二元谓词

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>
//二元谓词
class MyCompare
{
public:
	bool operator()(int num1, int num2)
	{
		return num1 > num2;
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);

	//默认从小到大
	sort(v.begin(), v.end());
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
	cout << "----------------------------" << endl;

	//使用函数对象改变算法策略，排序从大到小
	sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：参数只有两个的谓词，称为二元谓词

4.3 内建函数对象

4.3.1 内建函数对象意义

概念：

  • STL内建了一些函数对象

分类:

  • 算术仿函数

  • 关系仿函数

  • 逻辑仿函数

用法：

  • 这些仿函数所产生的对象，用法和一般函数完全相同
  • 使用内建函数对象，需要引入头文件 #include<functional>

4.3.2 算术仿函数

功能描述：

  • 实现四则运算
  • 其中negate是一元运算，其他都是二元运算

仿函数原型：

  • template<class T> T plus<T> //加法仿函数
  • template<class T> T minus<T> //减法仿函数
  • template<class T> T multiplies<T> //乘法仿函数
  • template<class T> T divides<T> //除法仿函数
  • template<class T> T modulus<T> //取模仿函数
  • template<class T> T negate<T> //取反仿函数

示例：

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#include <functional>
//negate
void test01()
{
	negate<int> n;
	cout << n(50) << endl;
}

//plus
void test02()
{
	plus<int> p;
	cout << p(10, 20) << endl;
}

int main() {

	test01();
	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：使用内建函数对象时，需要引入头文件 #include <functional>

4.3.3 关系仿函数

功能描述：

  • 实现关系对比

仿函数原型：

  • template<class T> bool equal_to<T> //等于
  • template<class T> bool not_equal_to<T> //不等于
  • template<class T> bool greater<T> //大于
  • template<class T> bool greater_equal<T> //大于等于
  • template<class T> bool less<T> //小于
  • template<class T> bool less_equal<T> //小于等于

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#include <functional>
#include <vector>
#include <algorithm>

class MyCompare
{
public:
	bool operator()(int v1,int v2)
	{
		return v1 > v2;
	}
};
void test01()
{
	vector<int> v;

	v.push_back(10);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(40);
	v.push_back(20);

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	//自己实现仿函数
	//sort(v.begin(), v.end(), MyCompare());
	//STL内建仿函数  大于仿函数
	sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++) {
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：关系仿函数中最常用的就是greater<>大于

4.3.4 逻辑仿函数

功能描述：

  • 实现逻辑运算

函数原型：

  • template<class T> bool logical_and<T> //逻辑与
  • template<class T> bool logical_or<T> //逻辑或
  • template<class T> bool logical_not<T> //逻辑非

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#include <vector>
#include <functional>
#include <algorithm>
void test01()
{
	vector<bool> v;
	v.push_back(true);
	v.push_back(false);
	v.push_back(true);
	v.push_back(false);

	for (vector<bool>::iterator it = v.begin();it!= v.end();it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;

	//逻辑非  将v容器搬运到v2中，并执行逻辑非运算
	vector<bool> v2;
	v2.resize(v.size());
	transform(v.begin(), v.end(),  v2.begin(), logical_not<bool>());
	for (vector<bool>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++)
	{
		cout << *it << " ";
	}
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：逻辑仿函数实际应用较少，了解即可

5 STL- 常用算法

概述:

  • 算法主要是由头文件<algorithm> <functional> <numeric>组成。
  • <algorithm>是所有STL头文件中最大的一个，范围涉及到比较、 交换、查找、遍历操作、复制、修改等等
  • <numeric>体积很小，只包括几个在序列上面进行简单数学运算的模板函数
  • <functional>定义了一些模板类,用以声明函数对象。

5.1 常用遍历算法

学习目标：

  • 掌握常用的遍历算法

算法简介：

  • for_each //遍历容器
  • transform //搬运容器到另一个容器中

5.1.1 for_each

功能描述：

  • 实现遍历容器

函数原型：

  • for_each(iterator beg, iterator end, _func);

    // 遍历算法 遍历容器元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _func 函数或者函数对象

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

//普通函数
void print01(int val) 
{
	cout << val << " ";
}
//函数对象
class print02 
{
 public:
	void operator()(int val) 
	{
		cout << val << " ";
	}
};

//for_each算法基本用法
void test01() {

	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) 
	{
		v.push_back(i);
	}

	//遍历算法
	for_each(v.begin(), v.end(), print01);
	cout << endl;

	for_each(v.begin(), v.end(), print02());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：for_each在实际开发中是最常用遍历算法，需要熟练掌握

5.1.2 transform

功能描述：

  • 搬运容器到另一个容器中

函数原型：

  • transform(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, _func);

//beg1 源容器开始迭代器

//end1 源容器结束迭代器

//beg2 目标容器开始迭代器

//_func 函数或者函数对象

示例：

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#include<vector>
#include<algorithm>

//常用遍历算法  搬运 transform

class TransForm
{
public:
	int operator()(int val)
	{
		return val;
	}

};

class MyPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int>v;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}

	vector<int>vTarget; //目标容器

	vTarget.resize(v.size()); // 目标容器需要提前开辟空间

	transform(v.begin(), v.end(), vTarget.begin(), TransForm());

	for_each(vTarget.begin(), vTarget.end(), MyPrint());
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结： 搬运的目标容器必须要提前开辟空间，否则无法正常搬运

5.2 常用查找算法

学习目标：

  • 掌握常用的查找算法

算法简介：

  • find //查找元素
  • find_if //按条件查找元素
  • adjacent_find //查找相邻重复元素
  • binary_search //二分查找法
  • count //统计元素个数
  • count_if //按条件统计元素个数

5.2.1 find

功能描述：

  • 查找指定元素，找到返回指定元素的迭代器，找不到返回结束迭代器end()

函数原型：

  • find(iterator beg, iterator end, value);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
void test01() {

	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(i + 1);
	}
	//查找容器中是否有 5 这个元素
	vector<int>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), 5);
	if (it == v.end()) 
	{
		cout << "没有找到!" << endl;
	}
	else 
	{
		cout << "找到:" << *it << endl;
	}
}

class Person {
public:
	Person(string name, int age) 
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	//重载==
	bool operator==(const Person& p) 
	{
		if (this->m_Name == p.m_Name && this->m_Age == p.m_Age) 
		{
			return true;
		}
		return false;
	}

public:
	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test02() {

	vector<Person> v;

	//创建数据
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);

	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);

	vector<Person>::iterator it = find(v.begin(), v.end(), p2);
	if (it == v.end()) 
	{
		cout << "没有找到!" << endl;
	}
	else 
	{
		cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
	}
}

总结： 利用find可以在容器中找指定的元素，返回值是迭代器

5.2.2 find_if

功能描述：

  • 按条件查找元素

函数原型：

  • find_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 函数或者谓词（返回bool类型的仿函数）

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>

//内置数据类型
class GreaterFive
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val > 5;
	}
};

void test01() {

	vector<int> v;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v.push_back(i + 1);
	}

	vector<int>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), GreaterFive());
	if (it == v.end()) {
		cout << "没有找到!" << endl;
	}
	else {
		cout << "找到大于5的数字:" << *it << endl;
	}
}

//自定义数据类型
class Person {
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
public:
	string m_Name;
	int m_Age;
};

class Greater20
{
public:
	bool operator()(Person &p)
	{
		return p.m_Age > 20;
	}

};

void test02() {

	vector<Person> v;

	//创建数据
	Person p1("aaa", 10);
	Person p2("bbb", 20);
	Person p3("ccc", 30);
	Person p4("ddd", 40);

	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);

	vector<Person>::iterator it = find_if(v.begin(), v.end(), Greater20());
	if (it == v.end())
	{
		cout << "没有找到!" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "找到姓名:" << it->m_Name << " 年龄: " << it->m_Age << endl;
	}
}

int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：find_if按条件查找使查找更加灵活，提供的仿函数可以改变不同的策略

5.2.3 adjacent_find

功能描述：

  • 查找相邻重复元素

函数原型：

  • adjacent_find(iterator beg, iterator end);

    // 查找相邻重复元素,返回相邻元素的第一个位置的迭代器

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>

void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(5);
	v.push_back(2);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);
	v.push_back(3);

	//查找相邻重复元素
	vector<int>::iterator it = adjacent_find(v.begin(), v.end());
	if (it == v.end()) {
		cout << "找不到!" << endl;
	}
	else {
		cout << "找到相邻重复元素为:" << *it << endl;
	}
}

总结：面试题中如果出现查找相邻重复元素，记得用STL中的adjacent_find算法

功能描述：

  • 查找指定元素是否存在

函数原型：

  • bool binary_search(iterator beg, iterator end, value);

    // 查找指定的元素，查到 返回true 否则false

    // 注意: 在无序序列中不可用

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 查找的元素

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#include <algorithm>
#include <vector>

void test01()
{
	vector<int>v;

	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		v.push_back(i);
	}
	//二分查找
	bool ret = binary_search(v.begin(), v.end(),2);
	if (ret)
	{
		cout << "找到了" << endl;
	}
	else
	{
		cout << "未找到" << endl;
	}
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：二分查找法查找效率很高，值得注意的是查找的容器中元素必须的有序序列

5.2.5 count

功能描述：

  • 统计元素个数

函数原型：

  • count(iterator beg, iterator end, value);

    // 统计元素出现次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 统计的元素

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#include <algorithm>
#include <vector>

//内置数据类型
void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);

	int num = count(v.begin(), v.end(), 4);

	cout << "4的个数为： " << num << endl;
}

//自定义数据类型
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}
	bool operator==(const Person & p)
	{
		if (this->m_Age == p.m_Age)
		{
			return true;
		}
		else
		{
			return false;
		}
	}
	string m_Name;
	int m_Age;
};

void test02()
{
	vector<Person> v;

	Person p1("刘备", 35);
	Person p2("关羽", 35);
	Person p3("张飞", 35);
	Person p4("赵云", 30);
	Person p5("曹操", 25);

	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);
    
    Person p("诸葛亮",35);

	int num = count(v.begin(), v.end(), p);
	cout << "num = " << num << endl;
}
int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结： 统计自定义数据类型时候，需要配合重载 operator==

5.2.6 count_if

功能描述：

  • 按条件统计元素个数

函数原型：

  • count_if(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按条件统计元素出现次数

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

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#include <algorithm>
#include <vector>

class Greater4
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val >= 4;
	}
};

//内置数据类型
void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(1);
	v.push_back(2);
	v.push_back(4);
	v.push_back(5);
	v.push_back(3);
	v.push_back(4);
	v.push_back(4);

	int num = count_if(v.begin(), v.end(), Greater4());

	cout << "大于4的个数为： " << num << endl;
}

//自定义数据类型
class Person
{
public:
	Person(string name, int age)
	{
		this->m_Name = name;
		this->m_Age = age;
	}

	string m_Name;
	int m_Age;
};

class AgeLess35
{
public:
	bool operator()(const Person &p)
	{
		return p.m_Age < 35;
	}
};
void test02()
{
	vector<Person> v;

	Person p1("刘备", 35);
	Person p2("关羽", 35);
	Person p3("张飞", 35);
	Person p4("赵云", 30);
	Person p5("曹操", 25);

	v.push_back(p1);
	v.push_back(p2);
	v.push_back(p3);
	v.push_back(p4);
	v.push_back(p5);

	int num = count_if(v.begin(), v.end(), AgeLess35());
	cout << "小于35岁的个数：" << num << endl;
}


int main() {

	//test01();

	test02();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：按值统计用count，按条件统计用count_if

5.3 常用排序算法

学习目标：

  • 掌握常用的排序算法

算法简介：

  • sort //对容器内元素进行排序
  • random_shuffle //洗牌 指定范围内的元素随机调整次序
  • merge // 容器元素合并，并存储到另一容器中
  • reverse // 反转指定范围的元素

5.3.1 sort

功能描述：

  • 对容器内元素进行排序

函数原型：

  • sort(iterator beg, iterator end, _Pred);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _Pred 谓词

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#include <algorithm>
#include <vector>

void myPrint(int val)
{
	cout << val << " ";
}

void test01() {
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);

	//sort默认从小到大排序
	sort(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
	cout << endl;

	//从大到小排序
	sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint);
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：sort属于开发中最常用的算法之一，需熟练掌握

5.3.2 random_shuffle

功能描述：

  • 洗牌 指定范围内的元素随机调整次序

函数原型：

  • random_shuffle(iterator beg, iterator end);

    // 指定范围内的元素随机调整次序

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>
#include <ctime>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	srand((unsigned int)time(NULL));
	vector<int> v;
	for(int i = 0 ; i < 10;i++)
	{
		v.push_back(i);
	}
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;

	//打乱顺序
	random_shuffle(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：random_shuffle洗牌算法比较实用，使用时记得加随机数种子

5.3.3 merge

功能描述：

  • 两个容器元素合并，并存储到另一容器中

函数原型：

  • merge(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 容器元素合并，并存储到另一容器中

    // 注意: 两个容器必须是有序的

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	for (int i = 0; i < 10 ; i++) 
    {
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i + 1);
	}

	vector<int> vtarget;
	//目标容器需要提前开辟空间
	vtarget.resize(v1.size() + v2.size());
	//合并  需要两个有序序列
	merge(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vtarget.begin());
	for_each(vtarget.begin(), vtarget.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：merge合并的两个容器必须的有序序列

5.3.4 reverse

功能描述：

  • 将容器内元素进行反转

函数原型：

  • reverse(iterator beg, iterator end);

    // 反转指定范围的元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(10);
	v.push_back(30);
	v.push_back(50);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);

	cout << "反转前： " << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;

	cout << "反转后： " << endl;

	reverse(v.begin(), v.end());
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：reverse反转区间内元素，面试题可能涉及到

5.4 常用拷贝和替换算法

学习目标：

  • 掌握常用的拷贝和替换算法

算法简介：

  • copy // 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中
  • replace // 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素
  • replace_if // 容器内指定范围满足条件的元素替换为新元素
  • swap // 互换两个容器的元素

5.4.1 copy

功能描述：

  • 容器内指定范围的元素拷贝到另一容器中

函数原型：

  • copy(iterator beg, iterator end, iterator dest);

    // 按值查找元素，找到返回指定位置迭代器，找不到返回结束迭代器位置

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // dest 目标起始迭代器

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v1.push_back(i + 1);
	}
	vector<int> v2;
	v2.resize(v1.size());
	copy(v1.begin(), v1.end(), v2.begin());

	for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：利用copy算法在拷贝时，目标容器记得提前开辟空间

5.4.2 replace

功能描述：

  • 将容器内指定范围的旧元素修改为新元素

函数原型：

  • replace(iterator beg, iterator end, oldvalue, newvalue);

    // 将区间内旧元素 替换成 新元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // oldvalue 旧元素

    // newvalue 新元素

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);

	cout << "替换前：" << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;

	//将容器中的20 替换成 2000
	cout << "替换后：" << endl;
	replace(v.begin(), v.end(), 20,2000);
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：replace会替换区间内满足条件的元素

5.4.3 replace_if

功能描述:

  • 将区间内满足条件的元素，替换成指定元素

函数原型：

  • replace_if(iterator beg, iterator end, _pred, newvalue);

    // 按条件替换元素，满足条件的替换成指定元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // _pred 谓词

    // newvalue 替换的新元素

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

class ReplaceGreater30
{
public:
	bool operator()(int val)
	{
		return val >= 30;
	}

};

void test01()
{
	vector<int> v;
	v.push_back(20);
	v.push_back(30);
	v.push_back(20);
	v.push_back(40);
	v.push_back(50);
	v.push_back(10);
	v.push_back(20);

	cout << "替换前：" << endl;
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;

	//将容器中大于等于的30 替换成 3000
	cout << "替换后：" << endl;
	replace_if(v.begin(), v.end(), ReplaceGreater30(), 3000);
	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：replace_if按条件查找，可以利用仿函数灵活筛选满足的条件

5.4.4 swap

功能描述：

  • 互换两个容器的元素

函数原型：

  • swap(container c1, container c2);

    // 互换两个容器的元素

    // c1容器1

    // c2容器2

    ​

示例：

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#include <algorithm>
#include <vector>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+100);
	}

	cout << "交换前： " << endl;
	for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
	cout << endl;
	for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
	cout << endl;

	cout << "交换后： " << endl;
	swap(v1, v2);
	for_each(v1.begin(), v1.end(), myPrint());
	cout << endl;
	for_each(v2.begin(), v2.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：swap交换容器时，注意交换的容器要同种类型

5.5 常用算术生成算法

学习目标：

  • 掌握常用的算术生成算法

注意：

  • 算术生成算法属于小型算法，使用时包含的头文件为 #include <numeric>

算法简介：

  • accumulate // 计算容器元素累计总和

  • fill // 向容器中添加元素

    ​

5.5.1 accumulate

功能描述：

  • 计算区间内 容器元素累计总和

函数原型：

  • accumulate(iterator beg, iterator end, value);

    // 计算容器元素累计总和

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 起始值

示例：

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#include <numeric>
#include <vector>
void test01()
{
	vector<int> v;
	for (int i = 0; i <= 100; i++) {
		v.push_back(i);
	}

	int total = accumulate(v.begin(), v.end(), 0);

	cout << "total = " << total << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：accumulate使用时头文件注意是 numeric，这个算法很实用

5.5.2 fill

功能描述：

  • 向容器中填充指定的元素

函数原型：

  • fill(iterator beg, iterator end, value);

    // 向容器中填充元素

    // beg 开始迭代器

    // end 结束迭代器

    // value 填充的值

示例：

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#include <numeric>
#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{

	vector<int> v;
	v.resize(10);
	//填充
	fill(v.begin(), v.end(), 100);

	for_each(v.begin(), v.end(), myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：利用fill可以将容器区间内元素填充为 指定的值

5.6 常用集合算法

学习目标：

  • 掌握常用的集合算法

算法简介：

  • set_intersection // 求两个容器的交集

  • set_union // 求两个容器的并集

  • set_difference // 求两个容器的差集

    ​

5.6.1 set_intersection

功能描述：

  • 求两个容器的交集

函数原型：

  • set_intersection(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的交集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
	}

	vector<int> vTarget;
	//取两个里面较小的值给目标容器开辟空间
	vTarget.resize(min(v1.size(), v2.size()));

	//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
	vector<int>::iterator itEnd = 
        set_intersection(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

	for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 求交集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器中取小值
  • set_intersection返回值既是交集中最后一个元素的位置

5.6.2 set_union

功能描述：

  • 求两个集合的并集

函数原型：

  • set_union(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的并集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

    ​

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
	}

	vector<int> vTarget;
	//取两个容器的和给目标容器开辟空间
	vTarget.resize(v1.size() + v2.size());

	//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
	vector<int>::iterator itEnd = 
        set_union(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());

	for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 求并集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要两个容器相加
  • set_union返回值既是并集中最后一个元素的位置

5.6.3 set_difference

功能描述：

  • 求两个集合的差集

函数原型：

  • set_difference(iterator beg1, iterator end1, iterator beg2, iterator end2, iterator dest);

    // 求两个集合的差集

    // 注意:两个集合必须是有序序列

    // beg1 容器1开始迭代器
    // end1 容器1结束迭代器
    // beg2 容器2开始迭代器
    // end2 容器2结束迭代器
    // dest 目标容器开始迭代器

    ​

示例：

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#include <vector>
#include <algorithm>

class myPrint
{
public:
	void operator()(int val)
	{
		cout << val << " ";
	}
};

void test01()
{
	vector<int> v1;
	vector<int> v2;
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		v1.push_back(i);
		v2.push_back(i+5);
	}

	vector<int> vTarget;
	//取两个里面较大的值给目标容器开辟空间
	vTarget.resize( max(v1.size() , v2.size()));

	//返回目标容器的最后一个元素的迭代器地址
	cout << "v1与v2的差集为： " << endl;
	vector<int>::iterator itEnd = 
        set_difference(v1.begin(), v1.end(), v2.begin(), v2.end(), vTarget.begin());
	for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
	cout << endl;


	cout << "v2与v1的差集为： " << endl;
	itEnd = set_difference(v2.begin(), v2.end(), v1.begin(), v1.end(), vTarget.begin());
	for_each(vTarget.begin(), itEnd, myPrint());
	cout << endl;
}

int main() {

	test01();

	system("pause");

	return 0;
}

总结：

  • 求差集的两个集合必须的有序序列
  • 目标容器开辟空间需要从两个容器取较大值
  • set_difference返回值既是差集中最后一个元素的位置

演讲比赛流程管理系统

1、 演讲比赛程序需求

1548154762048

1.1 比赛规则

  • 学校举行一场演讲比赛，共有12个人参加。比赛共两轮，第一轮为淘汰赛，第二轮为决赛。
  • 比赛方式：分组比赛，每组6个人；选手每次要随机分组，进行比赛
  • 每名选手都有对应的编号，如 10001 ~ 10012
  • 第一轮分为两个小组，每组6个人。 整体按照选手编号进行抽签后顺序演讲。
  • 当小组演讲完后，淘汰组内排名最后的三个选手，前三名晋级，进入下一轮的比赛。
  • 第二轮为决赛，前三名胜出
  • 每轮比赛过后需要显示晋级选手的信息

1.2 程序功能

  • 开始演讲比赛：完成整届比赛的流程，每个比赛阶段需要给用户一个提示，用户按任意键后继续下一个阶段
  • 查看往届记录：查看之前比赛前三名结果，每次比赛都会记录到文件中，文件用.csv后缀名保存
  • 清空比赛记录：将文件中数据清空
  • 退出比赛程序：可以退出当前程序

1.3 程序效果图：

1548155966702

2、 项目创建

创建项目步骤如下：

  • 创建新项目
  • 添加文件

2.1 创建项目

  • 打开vs2017后，点击创建新项目，创建新的C++项目

如图：

1548121881969

  • 填写项目名称以及选取项目路径，点击确定生成项目

1548122271773

2.2 添加文件

  • 右键源文件，进行添加文件操作

1548122420253

  • 填写文件名称，点击添加

1548122510869

  • 生成文件成功，效果如下图

1548122619712

  • 至此，项目已创建完毕

3、 创建管理类

功能描述：

  • 提供菜单界面与用户交互
  • 对演讲比赛流程进行控制
  • 与文件的读写交互

3.1创建文件

  • 在头文件和源文件的文件夹下分别创建speechManager.h 和 speechManager.cpp文件

1548123402593

3.2 头文件实现

在speechManager.h中设计管理类

代码如下：

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#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;

//演讲管理类
class SpeechManager
{
public:

	//构造函数
	SpeechManager();


	//析构函数
	~SpeechManager();
};

3.3 源文件实现

在speechManager.cpp中将构造和析构函数空实现补全

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#include "speechManager.h"

SpeechManager::SpeechManager()
{
}

SpeechManager::~SpeechManager()
{
}
  • 至此演讲管理类以创建完毕

4、 菜单功能

功能描述：与用户的沟通界面

4.1 添加成员函数

在管理类speechManager.h中添加成员函数 void show_Menu();

1548123942072

4.2 菜单功能实现

  • 在管理类speechManager.cpp中实现 show_Menu()函数
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void SpeechManager::show_Menu()
{
	cout << "********************************************" << endl;
	cout << "*************  欢迎参加演讲比赛 ************" << endl;
	cout << "*************  1.开始演讲比赛  *************" << endl;
	cout << "*************  2.查看往届记录  *************" << endl;
	cout << "*************  3.清空比赛记录  *************" << endl;
	cout << "*************  0.退出比赛程序  *************" << endl;
	cout << "********************************************" << endl;
	cout << endl;
}

4.3 测试菜单功能

  • 在演讲比赛流程管理系统.cpp中测试菜单功能

代码：

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#include<iostream>
using namespace std;
#include "speechManager.h"

int main() {

	SpeechManager sm;

	sm.show_Menu();

	system("pause");

	return 0;
}
  • 运行效果如图：

1548124599641

  • 菜单界面搭建完毕

5、 退出功能

5.1 提供功能接口

  • 在main函数中提供分支选择，提供每个功能接口

代码：

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int main() {

	SpeechManager sm;

	int choice = 0; //用来存储用户的选项

	while (true)
	{
		sm.show_Menu();

		cout << "请输入您的选择： " << endl;
		cin >> choice; // 接受用户的选项

		switch (choice)
		{
		case 1:  //开始比赛
			break;
		case 2:  //查看记录
			break;
		case 3:  //清空记录
			break;
		case 0:  //退出系统
			break;
		default:
			system("cls"); //清屏
			break;
		}
	}

	system("pause");

	return 0;
}

5.2 实现退出功能

在speechManager.h中提供退出系统的成员函数 void exitSystem();

在speechManager.cpp中提供具体的功能实现

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void SpeechManager::exitSystem()
{
	cout << "欢迎下次使用" << endl;
	system("pause");
	exit(0);
}

5.3测试功能

在main函数分支 0 选项中，调用退出程序的接口

1548124853576

运行测试效果如图：

1548124888578

6、演讲比赛功能

6.1 功能分析

比赛流程分析：

抽签 → 开始演讲比赛 → 显示第一轮比赛结果 →

抽签 → 开始演讲比赛 → 显示前三名结果 → 保存分数

6.2 创建选手类

  • 选手类中的属性包含：选手姓名、分数
  • 头文件中创建 speaker.h文件，并添加代码：
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#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;

class Speaker
{
public:
	string m_Name;  //姓名
	double m_Score[2]; //分数  最多有两轮得分
};

6.3 比赛

6.3.1 成员属性添加

  • 在speechManager.h中添加属性
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//比赛选手 容器  12人
vector<int>v1;

//第一轮晋级容器  6人
vector<int>v2;

//胜利前三名容器  3人
vector<int>vVictory;

//存放编号 以及对应的 具体选手 容器
map<int, Speaker> m_Speaker;

6.3.2 初始化属性

  • 在speechManager.h中提供开始比赛的的成员函数 void initSpeech();
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//初始化属性
void initSpeech();
  • 在speechManager.cpp中实现void initSpeech();
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void SpeechManager::initSpeech()
{
	//容器保证为空
	this->v1.clear();  
	this->v2.clear();
	this->vVictory.clear();
	this->m_Speaker.clear();
	//初始化比赛轮数
	this->m_Index = 1;
}
  • SpeechManager构造函数中调用void initSpeech();
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SpeechManager::SpeechManager()
{
	//初始化属性
	this->initSpeech();
}

6.3.3 创建选手

  • 在speechManager.h中提供开始比赛的的成员函数 void createSpeaker();
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//初始化创建12名选手
void createSpeaker();
  • 在speechManager.cpp中实现void createSpeaker();
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void SpeechManager::createSpeaker()
{
	string nameSeed = "ABCDEFGHIJKL";
	for (int i = 0; i < nameSeed.size(); i++)
	{
		string name = "选手";
		name += nameSeed[i];

		Speaker sp;
		sp.m_Name = name;
		for (int i = 0; i < 2; i++)
		{
			sp.m_Score[i] = 0;
		}

		//12名选手编号
		this->v1.push_back(i + 10001);

		//选手编号 以及对应的选手 存放到map容器中
		this->m_Speaker.insert(make_pair(i + 10001, sp));
	}
}
  • SpeechManager类的 构造函数中调用void createSpeaker();
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SpeechManager::SpeechManager()
{
    //初始化属性
	this->initSpeech();
    
	//创建选手
	this->createSpeaker();
}
  • 测试 在main函数中，可以在创建完管理对象后，使用下列代码测试12名选手初始状态
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for (map<int, Speaker>::iterator it = sm.m_Speaker.begin(); it != sm.m_Speaker.end(); it++)
{
	cout  << "选手编号：" << it->first 
          << " 姓名： " << it->second.m_Name 
          << " 成绩： " << it->second.m_Score[0] << endl;
}

1548141605742

  • 测试效果如图：

1548141560164

  • 测试完毕后，可以将测试代码删除或注释。

6.3.4 开始比赛成员函数添加

  • 在speechManager.h中提供开始比赛的的成员函数 void startSpeech();
  • 该函数功能是主要控制比赛的流程
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//开始比赛 - 比赛流程控制
void startSpeech();
  • 在speechManager.cpp中将startSpeech的空实现先写入
  • 我们可以先将整个比赛的流程 写到函数中
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//开始比赛
void SpeechManager::startSpeech()
{
	//第一轮比赛
	//1、抽签
	
	//2、比赛

	//3、显示晋级结果

	//第二轮比赛

	//1、抽签

	//2、比赛

	//3、显示最终结果

	//4、保存分数
}

6.3.5 抽签

功能描述：

  • 正式比赛前，所有选手的比赛顺序需要打乱，我们只需要将存放选手编号的容器 打乱次序即可
  • 在speechManager.h中提供抽签的的成员函数 void speechDraw();
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//抽签
void speechDraw();
  • 在speechManager.cpp中实现成员函数 void speechDraw();
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void SpeechManager::speechDraw()
{
	cout << "第 << " << this->m_Index << " >> 轮比赛选手正在抽签"<<endl;
	cout << "---------------------" << endl;
	cout << "抽签后演讲顺序如下：" << endl;
	if (this->m_Index == 1)
	{
		random_shuffle(v1.begin(), v1.end());
		for (vector<int>::iterator it = v1.begin(); it != v1.end(); it++)
		{
			cout << *it << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	else
	{
		random_shuffle(v2.begin(), v2.end());
		for (vector<int>::iterator it = v2.begin(); it != v2.end(); it++)
		{
			cout << *it << " ";
		}
		cout << endl;
	}
	cout << "---------------------" << endl;
	system("pause");
	cout << endl;
}
  • 在startSpeech比赛流程控制的函数中，调用抽签函数

1548143871202

  • 在main函数中，分支1选项中，调用开始比赛的接口

1548143543475

  • 测试

1548143610682

6.3.6 开始比赛

  • 在speechManager.h中提供比赛的的成员函数 void speechContest();
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//比赛
void speechContest();
  • 在speechManager.cpp中实现成员函数 void speechContest();
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void SpeechManager::speechContest()
{
	cout << "------------- 第"<< this->m_Index << "轮正式比赛开始：------------- " << endl;

	multimap<double, int, greater<int>> groupScore; //临时容器，保存key分数 value 选手编号

	int num = 0; //记录人员数，6个为1组

	vector <int>v_Src;   //比赛的人员容器
	if (this->m_Index == 1)
	{
		v_Src = v1;
	}
	else
	{
		v_Src = v2;
	}

	//遍历所有参赛选手
	for (vector<int>::iterator it = v_Src.begin(); it != v_Src.end(); it++)
	{
		num++;

		//评委打分
		deque<double>d;
		for (int i = 0; i < 10; i++)
		{
			double score = (rand() % 401 + 600) / 10.f;  // 600 ~ 1000
			//cout << score << " ";
			d.push_back(score);
		}

		sort(d.begin(), d.end(), greater<double>());				//排序
		d.pop_front();												//去掉最高分
		d.pop_back();												//去掉最低分

		double sum = accumulate(d.begin(), d.end(), 0.0f);				//获取总分
		double avg = sum / (double)d.size();									//获取平均分

		//每个人平均分
		//cout << "编号： " << *it  << " 选手： " << this->m_Speaker[*it].m_Name << " 获取平均分为： " << avg << endl;  //打印分数
		this->m_Speaker[*it].m_Score[this->m_Index - 1] = avg;

		//6个人一组，用临时容器保存
		groupScore.insert(make_pair(avg, *it));
		if (num % 6 == 0)
		{

			cout << "第" << num / 6 << "小组比赛名次：" << endl;
			for (multimap<double, int, greater<int>>::iterator it = groupScore.begin(); it != groupScore.end(); it++)
			{
				cout << "编号: " << it->second << " 姓名： " << this->m_Speaker[it->second].m_Name << " 成绩： " << this->m_Speaker[it->second].m_Score[this->m_Index - 1] << endl;
			}

			int count = 0;
			//取前三名
			for (multimap<double, int, greater<int>>::iterator it = groupScore.begin(); it != groupScore.end() && count < 3; it++, count++)
			{
				if (this->m_Index == 1)
				{
					v2.push_back((*it).second);
				}
				else
				{
					vVictory.push_back((*it).second);
				}
			}

			groupScore.clear();

			cout << endl;

		}
	}
	cout << "------------- 第" << this->m_Index << "轮比赛完毕  ------------- " << endl;
	system("pause");
}
  • 在startSpeech比赛流程控制的函数中，调用比赛函数

1548144491984

  • 再次运行代码，测试比赛

1548144765146

6.3.7 显示比赛分数

  • 在speechManager.h中提供比赛的的成员函数 void showScore();
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//显示比赛结果
void showScore();
  • 在speechManager.cpp中实现成员函数 void showScore();
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void SpeechManager::showScore()
{
	cout << "---------第" << this->m_Index << "轮晋级选手信息如下：-----------" << endl;
	vector<int>v;
	if (this->m_Index == 1)
	{
		v = v2;
	}
	else
	{
		v = vVictory;
	}

	for (vector<int>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
	{
		cout << "选手编号：" << *it << " 姓名： " << m_Speaker[*it].m_Name << " 得分： " << m_Speaker[*it].m_Score[this->m_Index - 1] << endl;
	}
	cout << endl;

	system("pause");
	system("cls");
	this->show_Menu(); 
}
  • 在startSpeech比赛流程控制的函数中，调用显示比赛分数函数

1548146903960

  • 运行代码，测试效果

1548146961550

6.3.8 第二轮比赛

第二轮比赛流程同第一轮，只是比赛的轮是+1，其余流程不变

  • 在startSpeech比赛流程控制的函数中，加入第二轮的流程

1548148593215

测试，将整个比赛流程都跑通

1548148536395

6.4 保存分数

功能描述：

  • 将每次演讲比赛的得分记录到文件中

功能实现：

  • 在speechManager.h中添加保存记录的成员函数 void saveRecord();
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//保存记录
void saveRecord();
  • 在speechManager.cpp中实现成员函数 void saveRecord();
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void SpeechManager::saveRecord()
{
	ofstream ofs;
	ofs.open("speech.csv", ios::out | ios::app); // 用输出的方式打开文件  -- 写文件

	//将每个人数据写入到文件中
	for (vector<int>::iterator it = vVictory.begin(); it != vVictory.end(); it++)
	{
		ofs << *it << ","
			<< m_Speaker[*it].m_Score[1] << ",";
	}
	ofs << endl;
    
	//关闭文件
	ofs.close();
    
	cout << "记录已经保存" << endl;
}
  • 在startSpeech比赛流程控制的函数中，最后调用保存记录分数函数

1548149937860

  • 测试，整个比赛完毕后记录保存情况

1548149912863

利用记事本打开文件 speech.csv，里面保存了前三名选手的编号以及得分

1548150047975

至此，整个演讲比赛功能制作完毕！

7、 查看记录

7.1 读取记录分数

  • 在speechManager.h中添加保存记录的成员函数 void loadRecord();
  • 添加判断文件是否为空的标志 bool fileIsEmpty;
  • 添加往届记录的容器map<int, vector<string>> m_Record;

其中m_Record 中的key代表第几届，value记录具体的信息

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//读取记录
void loadRecord();

//文件为空的标志
bool fileIsEmpty;

//往届记录
map<int, vector<string>> m_Record;
  • 在speechManager.cpp中实现成员函数 void loadRecord();
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void SpeechManager::loadRecord()
{
	ifstream ifs("speech.csv", ios::in); //输入流对象 读取文件

	if (!ifs.is_open())
	{
		this->fileIsEmpty = true;
		cout << "文件不存在！" << endl;
		ifs.close();
		return;
	}

	char ch;
	ifs >> ch;
	if (ifs.eof())
	{
		cout << "文件为空!" << endl;
		this->fileIsEmpty = true;
		ifs.close();
		return;
	}

	//文件不为空
	this->fileIsEmpty = false;

	ifs.putback(ch); //读取的单个字符放回去

	string data;
	int index = 0;
	while (ifs >> data)
	{
		//cout << data << endl;
		vector<string>v;

		int pos = -1;
		int start = 0;

		while (true)
		{
			pos = data.find(",", start); //从0开始查找 ','
			if (pos == -1)
			{
				break; //找不到break返回
			}
			string tmp = data.substr(start, pos - start); //找到了,进行分割 参数1 起始位置，参数2 截取长度
			v.push_back(tmp);
			start = pos + 1;
		}

		this->m_Record.insert(make_pair(index, v));
		index++;
	}

	ifs.close();
}
  • 在SpeechManager构造函数中调用获取往届记录函数

1548151977242

7.2 查看记录功能

  • 在speechManager.h中添加保存记录的成员函数 void showRecord();
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//显示往届得分
void showRecord();
  • 在speechManager.cpp中实现成员函数 void showRecord();
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void SpeechManager::showRecord()
{
	for (int i = 0; i < this->m_Record.size(); i++)
	{
		cout << "第" << i + 1 << "届 " <<
			"冠军编号：" << this->m_Record[i][0] << " 得分：" << this->m_Record[i][1] << " "
			"亚军编号：" << this->m_Record[i][2] << " 得分：" << this->m_Record[i][3] << " "
			"季军编号：" << this->m_Record[i][4] << " 得分：" << this->m_Record[i][5] << endl;
	}
    system("pause");
	system("cls");
}

7.3 测试功能

在main函数分支 2 选项中，调用查看记录的接口

1548152359604

显示效果如图：（本次测试添加了4条记录）

1548152394715

7.4 bug解决

目前程序中有几处bug未解决：

  1. 查看往届记录，若文件不存在或为空，并未提示

解决方式：在showRecord函数中，开始判断文件状态并加以判断

1548152803116

  1. 若记录为空或不存在，比完赛后依然提示记录为空

解决方式：saveRecord中更新文件为空的标志

1548153005042

  1. 比完赛后查不到本届比赛的记录，没有实时更新

解决方式：比赛完毕后，所有数据重置

1548153319587

  1. 在初始化时，没有初始化记录容器

解决方式：initSpeech中添加 初始化记录容器

1548154340974

  1. 每次记录都是一样的

解决方式：在main函数一开始 添加随机数种子

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srand((unsigned int)time(NULL));

所有bug解决后 测试：

1548153571603

8、 清空记录

8.1 清空记录功能实现

  • 在speechManager.h中添加保存记录的成员函数 void clearRecord();
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//清空记录
void clearRecord();
  • 在speechManager.cpp中实现成员函数 void clearRecord();
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void SpeechManager::clearRecord()
{
	cout << "确认清空？" << endl;
	cout << "1、确认" << endl;
	cout << "2、返回" << endl;

	int select = 0;
	cin >> select;

	if (select == 1)
	{
		//打开模式 ios::trunc 如果存在删除文件并重新创建
		ofstream ofs("speech.csv", ios::trunc);
		ofs.close();

		//初始化属性
		this->initSpeech();

		//创建选手
		this->createSpeaker();

		//获取往届记录
		this->loadRecord();
		

		cout << "清空成功！" << endl;
	}

	system("pause");
	system("cls");
}

8.2 测试清空

在main函数分支 3 选项中，调用清空比赛记录的接口

1548154674242

运行程序，测试清空记录：

1548154004738

speech.csv中记录也为空

1548154508831

  • 至此本案例结束！ ^_^

机房预约系统

1、机房预约系统需求

1.1 系统简介

  • 学校现有几个规格不同的机房，由于使用时经常出现”撞车”现象,现开发一套机房预约系统，解决这一问题。

1548682783885

1.2 身份简介

分别有三种身份使用该程序

  • 学生代表：申请使用机房
  • 教师：审核学生的预约申请
  • 管理员：给学生、教师创建账号

1.3 机房简介

机房总共有3间

  • 1号机房 —- 最大容量20人
  • 2号机房 —- 最多容量50人
  • 3号机房 —- 最多容量100人

1.4 申请简介

  • 申请的订单每周由管理员负责清空。
  • 学生可以预约未来一周内的机房使用，预约的日期为周一至周五，预约时需要选择预约时段（上午、下午）
  • 教师来审核预约，依据实际情况审核预约通过或者不通过

1.5 系统具体需求

  • 首先进入登录界面，可选登录身份有：
    • 学生代表
    • 老师
    • 管理员
    • 退出
  • 每个身份都需要进行验证后，进入子菜单
    • 学生需要输入 ：学号、姓名、登录密码
    • 老师需要输入：职工号、姓名、登录密码
    • 管理员需要输入：管理员姓名、登录密码
  • 学生具体功能
    • 申请预约 —- 预约机房
    • 查看自身的预约 —- 查看自己的预约状态
    • 查看所有预约 —- 查看全部预约信息以及预约状态
    • 取消预约 —- 取消自身的预约，预约成功或审核中的预约均可取消
    • 注销登录 —- 退出登录
  • 教师具体功能
    • 查看所有预约 —- 查看全部预约信息以及预约状态
    • 审核预约 —- 对学生的预约进行审核
    • 注销登录 —- 退出登录
  • 管理员具体功能
    • 添加账号 —- 添加学生或教师的账号，需要检测学生编号或教师职工号是否重复
    • 查看账号 —- 可以选择查看学生或教师的全部信息
    • 查看机房 —- 查看所有机房的信息
    • 清空预约 —- 清空所有预约记录
    • 注销登录 —- 退出登录

1548682206670

2、创建项目

创建项目步骤如下：

  • 创建新项目
  • 添加文件

2.1 创建项目

  • 打开vs2017后，点击创建新项目，创建新的C++项目

如图：

1548682413343

  • 填写项目名称以及选取项目路径，点击确定生成项目

1548682522544

2.2 添加文件

  • 右键源文件，进行添加文件操作

1548682597721

  • 填写文件名称，点击添加

1548682679989

  • 生成文件成功，效果如下图

1548682733912

3、创建主菜单

功能描述：

  • 设计主菜单，与用户进行交互

3.1 菜单实现

  • 在主函数main中添加菜单提示，代码如下：
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int main() {

	cout << "======================  欢迎来到传智播客机房预约系统  =====================" 
         << endl;
	cout << endl << "请输入您的身份" << endl;
	cout << "\t\t -------------------------------\n";
	cout << "\t\t|                               |\n";
	cout << "\t\t|          1.学生代表           |\n";
	cout << "\t\t|                               |\n";
	cout << "\t\t|          2.老    师           |\n";
	cout << "\t\t|                               |\n";
	cout << "\t\t|          3.管 理 员           |\n";
	cout << "\t\t|                               |\n";
	cout << "\t\t|          0.退    出           |\n";
	cout << "\t\t|                               |\n";
	cout << "\t\t -------------------------------\n";
	cout << "输入您的选择: ";

	system("pause");

	return 0;
}

运行效果如图：

1548557945611

3.2 搭建接口

  • 接受用户的选择，搭建接口
  • 在main中添加代码
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int main() {

	int select = 0;

	while (true)
	{

		cout << "======================  欢迎来到传智播客机房预约系统  =====================" << endl;
		cout << endl << "请输入您的身份" << endl;
		cout << "\t\t -------------------------------\n";
		cout << "\t\t|                               |\n";
		cout << "\t\t|          1.学生代表           |\n";
		cout << "\t\t|                               |\n";
		cout << "\t\t|          2.老    师           |\n";
		cout << "\t\t|                               |\n";
		cout << "\t\t|          3.管 理 员           |\n";
		cout << "\t\t|                               |\n";
		cout << "\t\t|          0.退    出           |\n";
		cout << "\t\t|                               |\n";
		cout << "\t\t -------------------------------\n";
		cout << "输入您的选择: ";

		cin >> select; //接受用户选择

		switch (select)
		{
		case 1:  //学生身份
			break;
		case 2:  //老师身份
			break;
		case 3:  //管理员身份
			break;
		case 0:  //退出系统
			break;
		default:
             cout << "输入有误，请重新选择！" << endl;
		    system("pause");
			system("cls");
			break;
		}

	}
	system("pause");
	return 0;
}

测试，输入0、1、2、3会重新回到界面，输入其他提示输入有误，清屏后重新选择

效果如图：

1548558694230

至此，界面搭建完毕

4、 退出功能实现

4.1 退出功能实现

在main函数分支 0 选项中，添加退出程序的代码：

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cout << "欢迎下一次使用"<<endl;
system("pause");
return 0;

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4.2 测试退出功能

运行程序，效果如图：

1548559026436

至此，退出程序功能实现

5、 创建身份类

5.1 身份的基类

  • 在整个系统中，有三种身份，分别为：学生代表、老师以及管理员
  • 三种身份有其共性也有其特性，因此我们可以将三种身份抽象出一个身份基类identity
  • 在头文件下创建Identity.h文件

Identity.h中添加如下代码：

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#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;

//身份抽象类
class Identity
{
public:

	//操作菜单
	virtual void operMenu() = 0;

	string m_Name; //用户名
	string m_Pwd;  //密码
};

效果如图：

1548573329273

5.2 学生类

5.2.1 功能分析

  • 学生类主要功能是可以通过类中成员函数，实现预约实验室操作

  • 学生类中主要功能有：

    • 显示学生操作的菜单界面
    • 申请预约
    • 查看自身预约
    • 查看所有预约
    • 取消预约

    ​

5.2.2 类的创建

  • 在头文件以及源文件下创建 student.h 和 student.cpp文件

student.h中添加如下代码：

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#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include "identity.h"

//学生类
class Student :public Identity
{
public:
	//默认构造
	Student();

	//有参构造(学号、姓名、密码)
	Student(int id, string name, string pwd);

	//菜单界面
	virtual void operMenu(); 

	//申请预约
	void applyOrder(); 

	//查看我的预约
	void showMyOrder(); 

	//查看所有预约
	void showAllOrder(); 

	//取消预约
	void cancelOrder();
	
	//学生学号
	int m_Id;

};

student.cpp中添加如下代码：

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#include "student.h"

//默认构造
Student::Student()
{
}

//有参构造(学号、姓名、密码)
Student::Student(int id, string name, string pwd)
{
}

//菜单界面
void Student::operMenu()
{
}

//申请预约
void Student::applyOrder()
{

}

//查看我的预约
void Student::showMyOrder()
{

}

//查看所有预约
void Student::showAllOrder()
{

}

//取消预约
void Student::cancelOrder()
{

}

5.3 老师类

5.3.1 功能分析

  • 教师类主要功能是查看学生的预约，并进行审核

  • 教师类中主要功能有：

    • 显示教师操作的菜单界面

    • 查看所有预约

    • 审核预约

      ​

5.3.2 类的创建

  • 在头文件以及源文件下创建 teacher.h 和 teacher.cpp文件

teacher.h中添加如下代码：

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#pragma once
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<iostream>
using namespace std;
#include "identity.h"

class Teacher :public Identity
{
public:

	//默认构造
	Teacher();

	//有参构造 (职工编号，姓名，密码)
	Teacher(int empId, string name, string pwd);

	//菜单界面
	virtual void operMenu();

	//查看所有预约
	void showAllOrder(); 

	//审核预约
	void validOrder(); 

	int m_EmpId; //教师编号

};
  • teacher.cpp中添加如下代码:
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#include"teacher.h"

//默认构造
Teacher::Teacher()
{
}

//有参构造 (职工编号，姓名，密码)
Teacher::Teacher(int empId, string name, string pwd)
{
}

//菜单界面
void Teacher::operMenu()
{
}

//查看所有预约
void Teacher::showAllOrder()
{
}

//审核预约
void Teacher::validOrder()
{
}

5.4 管理员类

5.4.1 功能分析

  • 管理员类主要功能是对学生和老师账户进行管理，查看机房信息以及清空预约记录

  • 管理员类中主要功能有：

    • 显示管理员操作的菜单界面

    • 添加账号

    • 查看账号

    • 查看机房信息

    • 清空预约记录

      ​

5.4.2 类的创建

  • 在头文件以及源文件下创建 manager.h 和 manager.cpp文件

manager.h中添加如下代码：

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#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include "identity.h"

class Manager :public Identity
{
public:

	//默认构造
	Manager();

	//有参构造  管理员姓名，密码
	Manager(string name, string pwd);

	//选择菜单
	virtual void operMenu();

	//添加账号  
	void addPerson();

	//查看账号
	void showPerson();

	//查看机房信息
	void showComputer();

	//清空预约记录
	void cleanFile();

};
  • manager.cpp中添加如下代码:
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#include "manager.h"

//默认构造
Manager::Manager()
{
}

//有参构造
Manager::Manager(string name, string pwd)
{
}

//选择菜单
void Manager::operMenu()
{
}

//添加账号  
void Manager::addPerson()
{
}

//查看账号
void Manager::showPerson()
{
}

//查看机房信息
void Manager::showComputer()
{
}

//清空预约记录
void Manager::cleanFile()
{
}

至此，所有身份类创建完毕，效果如图：

1548574390768

6、 登录模块

6.1 全局文件添加

功能描述：

  • 不同的身份可能会用到不同的文件操作，我们可以将所有的文件名定义到一个全局的文件中
  • 在头文件中添加 globalFile.h 文件
  • 并添加如下代码：
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#pragma once 

//管理员文件
#define ADMIN_FILE     "admin.txt"
//学生文件
#define STUDENT_FILE   "student.txt"
//教师文件
#define TEACHER_FILE   "teacher.txt"
//机房信息文件
#define COMPUTER_FILE  "computerRoom.txt"
//订单文件
#define ORDER_FILE     "order.txt"

并且在同级目录下，创建这几个文件

1548575650130

6.2 登录函数封装

功能描述：

  • 根据用户的选择，进入不同的身份登录

在预约系统的.cpp文件中添加全局函数 void LoginIn(string fileName, int type)

参数：

  • fileName —- 操作的文件名
  • type —- 登录的身份 （1代表学生、2代表老师、3代表管理员）

LoginIn中添加如下代码：

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#include "globalFile.h"
#include "identity.h"
#include <fstream>
#include <string>


//登录功能
void LoginIn(string fileName, int type)
{

	Identity * person = NULL;

	ifstream ifs;
	ifs.open(fileName, ios::in);

	//文件不存在情况
	if (!ifs.is_open())
	{
		cout << "文件不存在" << endl;
		ifs.close();
		return;
	}

	int id = 0;
	string name;
	string pwd;

	if (type == 1)	//学生登录
	{
		cout << "请输入你的学号" << endl;
		cin >> id;
	}
	else if (type == 2) //教师登录
	{
		cout << "请输入你的职工号" << endl;
		cin >> id;
	}

	cout << "请输入用户名：" << endl;
	cin >> name;

	cout << "请输入密码： " << endl;
	cin >> pwd;


	if (type == 1)
	{
		//学生登录验证
	}
	else if (type == 2)
	{
		//教师登录验证
	}
	else if(type == 3)
	{
		//管理员登录验证
	}
	
	cout << "验证登录失败!" << endl;

	system("pause");
	system("cls");
	return;
}
  • 在main函数的不同分支中，填入不同的登录接口

1548575945985

6.3 学生登录实现

在student.txt文件中添加两条学生信息，用于测试

添加信息: 

1
2
1 张三 123
2 李四 123456

其中：

  • 第一列 代表 学号
  • 第二列 代表 学生姓名
  • 第三列 代表 密码

效果图：

1548583693555

在Login函数的学生分支中加入如下代码，验证学生身份

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//学生登录验证
int fId;
string fName;
string fPwd;
while (ifs >> fId && ifs >> fName && ifs >> fPwd)
{
	if (id == fId && name == fName && pwd == fPwd)
	{
		cout << "学生验证登录成功!" << endl;
		system("pause");
		system("cls");
		person = new Student(id, name, pwd);
		
		return;
	}
}

添加代码效果图

1548583915819

测试：

1548583950828

6.4 教师登录实现

在teacher.txt文件中添加一条老师信息，用于测试

添加信息: 

1
1 老王 123

其中：

  • 第一列 代表 教师职工编号
  • 第二列 代表 教师姓名
  • 第三列 代表 密码

效果图：

1548584030522

在Login函数的教师分支中加入如下代码，验证教师身份

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//教师登录验证
int fId;
string fName;
string fPwd;
while (ifs >> fId && ifs >> fName && ifs >> fPwd)
{
	if (id == fId && name == fName && pwd == fPwd)
	{
		cout << "教师验证登录成功!" << endl;
		system("pause");
		system("cls");
		person = new Teacher(id, name, pwd);
		return;
	}
}

添加代码效果图

1548584158339

测试：

1548584177003

6.5 管理员登录实现

在admin.txt文件中添加一条管理员信息，由于我们只有一条管理员，因此本案例中没有添加管理员的功能

添加信息: 

1
admin 123

其中：admin代表管理员用户名，123代表管理员密码

效果图：

1548577855190

在Login函数的管理员分支中加入如下代码，验证管理员身份

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//管理员登录验证
		string fName;
		string fPwd;
		while (ifs >> fName && ifs >> fPwd)
		{
			if (name == fName && pwd == fPwd)
			{
				cout << "验证登录成功!" << endl;
				//登录成功后，按任意键进入管理员界面
				system("pause");
				system("cls");
				//创建管理员对象
				person = new Manager(name,pwd);
				return;
			}
		}

添加效果如图：

1548588322712

测试效果如图：

1548583245072

至此，所有身份的登录功能全部实现！

7、 管理员模块

7.1 管理员登录和注销

7.1.1 构造函数

  • 在Manager类的构造函数中，初始化管理员信息，代码如下：
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//有参构造
Manager::Manager(string name, string pwd)
{
	this->m_Name = name;
	this->m_Pwd = pwd;
}

7.1.2 管理员子菜单

  • 在机房预约系统.cpp中，当用户登录的是管理员，添加管理员菜单接口
  • 将不同的分支提供出来
    • 添加账号
    • 查看账号
    • 查看机房
    • 清空预约
    • 注销登录
  • 实现注销功能

添加全局函数 void managerMenu(Identity * &manager)，代码如下：

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//管理员菜单
void managerMenu(Identity * &manager)
{
	while (true)
	{
		//管理员菜单
		manager->operMenu();

		Manager* man = (Manager*)manager;
		int select = 0;

		cin >> select;
        
		if (select == 1)  //添加账号
		{
			cout << "添加账号" << endl;
			man->addPerson();
		}
		else if (select == 2) //查看账号
		{
			cout << "查看账号" << endl;
			man->showPerson(); 
		}
		else if (select == 3) //查看机房
		{
			cout << "查看机房" << endl;
			man->showComputer();
		}
		else if (select == 4) //清空预约
		{
			cout << "清空预约" << endl;
			man->cleanFile();
		}
		else
		{
			delete manager;
			cout << "注销成功" << endl;
			system("pause");
			system("cls");
			return;
		}
	}
}

7.1.3 菜单功能实现

  • 在实现成员函数void Manager::operMenu() 代码如下：
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//选择菜单
void Manager::operMenu()
{
	cout << "欢迎管理员："<<this->m_Name << "登录！" << endl;
	cout << "\t\t ---------------------------------\n";
	cout << "\t\t|                                |\n";
	cout << "\t\t|          1.添加账号            |\n";
	cout << "\t\t|                                |\n";
	cout << "\t\t|          2.查看账号            |\n";
	cout << "\t\t|                                |\n";
	cout << "\t\t|          3.查看机房            |\n";
	cout << "\t\t|                                |\n";
	cout << "\t\t|          4.清空预约            |\n";
	cout << "\t\t|                                |\n";
	cout << "\t\t|          0.注销登录            |\n";
	cout << "\t\t|                                |\n";
	cout << "\t\t ---------------------------------\n";
	cout << "请选择您的操作： " << endl;
}

7.1.4 接口对接

  • 管理员成功登录后，调用管理员子菜单界面
  • 在管理员登录验证分支中，添加代码：
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2
//进入管理员子菜单
managerMenu(person);

添加效果如：

1548589297779

测试对接，效果如图：

1548589344206

登录成功

1548589328710

注销登录：

1548589416576

至此，管理员身份可以成功登录以及注销

7.2 添加账号

功能描述：

  • 给学生或教师添加新的账号

功能要求：

  • 添加时学生学号不能重复、教师职工号不能重复

7.2.1 添加功能实现

在Manager的addPerson成员函数中，实现添加新账号功能，代码如下：

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//添加账号  
void Manager::addPerson()
{

	cout << "请输入添加账号的类型" << endl;
	cout << "1、添加学生" << endl;
	cout << "2、添加老师" << endl;

	string fileName;
	string tip;
	ofstream ofs;

	int select = 0;
	cin >> select;

	if (select == 1)
	{
		fileName = STUDENT_FILE;
		tip = "请输入学号： ";
	}
	else
	{
		fileName = TEACHER_FILE;
		tip = "请输入职工编号：";
	}

	ofs.open(fileName, ios::out | ios::app);
	int id;
	string name;
	string pwd;
	cout <<tip << endl;
	cin >> id;

	cout << "请输入姓名： " << endl;
	cin >> name;

	cout << "请输入密码： " << endl;
	cin >> pwd;

	ofs << id << " " << name << " " << pwd << " " << endl;
	cout << "添加成功" << endl;

	system("pause");
	system("cls");

	ofs.close();
}

测试添加学生：

1548641024216

成功在学生文件中添加了一条信息

1548641141027

测试添加教师：

1548641195834

成功在教师文件中添加了一条信息

1548641237513

7.2.2 去重操作

功能描述：添加新账号时，如果是重复的学生编号，或是重复的教师职工编号，提示有误

7.2.2.1 读取信息
  • 要去除重复的账号，首先要先将学生和教师的账号信息获取到程序中，方可检测
  • 在manager.h中，添加两个容器，用于存放学生和教师的信息
  • 添加一个新的成员函数 void initVector() 初始化容器
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//初始化容器
void initVector();

//学生容器
vector<Student> vStu;

//教师容器
vector<Teacher> vTea;

添加位置如图：

1548644354561

在Manager的有参构造函数中，获取目前的学生和教师信息

代码如下：

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void Manager::initVector()
{
	//读取学生文件中信息
	ifstream ifs;
	ifs.open(STUDENT_FILE, ios::in);
	if (!ifs.is_open())
	{
		cout << "文件读取失败" << endl;
		return;
	}
    
	vStu.clear();
     vTea.clear();
    
	Student s;
	while (ifs >> s.m_Id && ifs >> s.m_Name &&  ifs >> s.m_Pwd)
	{
		vStu.push_back(s);
	}
	cout << "当前学生数量为： " << vStu.size() << endl;
	ifs.close(); //学生初始化

	//读取老师文件信息
	ifs.open(TEACHER_FILE, ios::in);

	Teacher t;
	while (ifs >> t.m_EmpId && ifs >> t.m_Name &&  ifs >> t.m_Pwd)
	{
		vTea.push_back(t);
	}
	cout << "当前教师数量为： " << vTea.size() << endl;

	ifs.close();
}

在有参构造函数中，调用初始化容器函数

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//有参构造
Manager::Manager(string name, string pwd)
{
	this->m_Name = name;
	this->m_Pwd = pwd;
    
	//初始化容器
	this->initVector();
}

测试，运行代码可以看到测试代码获取当前学生和教师数量

1548642488049

7.2.2.2 去重函数封装

在manager.h文件中添加成员函数bool checkRepeat(int id, int type);

1
2
//检测重复 参数:(传入id，传入类型) 返回值：(true 代表有重复，false代表没有重复)
bool checkRepeat(int id, int type);

在manager.cpp文件中实现成员函数 bool checkRepeat(int id, int type);

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bool Manager::checkRepeat(int id, int type)
{
	if (type == 1)
	{
		for (vector<Student>::iterator it = vStu.begin(); it != vStu.end(); it++)
		{
			if (id == it->m_Id)
			{
				return true;
			}
		}
	}
	else
	{
		for (vector<Teacher>::iterator it = vTea.begin(); it != vTea.end(); it++)
		{
			if (id == it->m_EmpId)
			{
				return true;
			}
		}
	}
	return false;
}
7.2.2.3 添加去重操作

在添加学生编号或者教师职工号时，检测是否有重复，代码如下：

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string errorTip; //重复错误提示

if (select == 1)
{
	fileName = STUDENT_FILE;
	tip = "请输入学号： ";
	errorTip = "学号重复，请重新输入";
}
else
{
	fileName = TEACHER_FILE;
	tip = "请输入职工编号：";
	errorTip = "职工号重复，请重新输入";
}
ofs.open(fileName, ios::out | ios::app);
int id;
string name;
string pwd;
cout <<tip << endl;

while (true)
{
	cin >> id;

	bool ret = this->checkRepeat(id, 1);

	if (ret) //有重复
	{
		cout << errorTip << endl;
	}
	else
	{
		break;
	}
}

代码位置如图：

1548643909979

检测效果：

1548644151974

7.2.2.4 bug解决

bug描述：

  • 虽然可以检测重复的账号，但是刚添加的账号由于没有更新到容器中，因此不会做检测
  • 导致刚加入的账号的学生号或者职工编号，再次添加时依然可以重复

解决方案：

  • 在每次添加新账号时，重新初始化容器

在添加完毕后，加入代码：

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//初始化容器
this->initVector();

位置如图：

1548644779578

再次测试，刚加入的账号不会重复添加了！

7.3 显示账号

功能描述：显示学生信息或教师信息

7.3.1 显示功能实现

在Manager的showPerson成员函数中，实现显示账号功能，代码如下：

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void printStudent(Student & s)
{
	cout << "学号： " << s.m_Id << " 姓名： " << s.m_Name << " 密码：" << s.m_Pwd << endl;
}
void printTeacher(Teacher & t)
{
	cout << "职工号： " << t.m_EmpId << " 姓名： " << t.m_Name << " 密码：" << t.m_Pwd << endl;
}

void Manager::showPerson()
{
	cout << "请选择查看内容：" << endl;
	cout << "1、查看所有学生" << endl;
	cout << "2、查看所有老师" << endl;

	int select = 0;

	cin >> select;
    
	if (select == 1)
	{
		cout << "所有学生信息如下： " << endl;
		for_each(vStu.begin(), vStu.end(), printStudent);
	}
	else
	{
		cout << "所有老师信息如下： " << endl;
		for_each(vTea.begin(), vTea.end(), printTeacher);
	}
	system("pause");
	system("cls");
}

7.3.2 测试

测试查看学生效果

1548646791248

测试查看教师效果

1548646833665

至此，显示账号功能实现完毕

7.4 查看机房

7.4.1 添加机房信息

案例需求中，机房一共有三个，其中1号机房容量20台机器，2号50台，3号100台

我们可以将信息录入到computerRoom.txt中

1548647538570

7.4.2 机房类创建

在头文件下，创建新的文件 computerRoom.h

并添加如下代码：

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#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
//机房类
class ComputerRoom
{
public:

	int m_ComId; //机房id号

	int m_MaxNum; //机房最大容量
};

7.4.3 初始化机房信息

在Manager管理员类下，添加机房的容器,用于保存机房信息

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//机房容器
vector<ComputerRoom> vCom;

在Manager有参构造函数中，追加如下代码，初始化机房信息

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//获取机房信息
ifstream ifs;

ifs.open(COMPUTER_FILE, ios::in);

ComputerRoom c;
while (ifs >> c.m_ComId && ifs >> c.m_MaxNum)
{
	vCom.push_back(c);
}
cout << "当前机房数量为： " << vCom.size() << endl;

ifs.close();

位置如图：

1548647976462

因为机房信息目前版本不会有所改动，如果后期有修改功能，最好封装到一个函数中，方便维护

7.4.4 显示机房信息

在Manager类的showComputer成员函数中添加如下代码：

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//查看机房信息
void Manager::showComputer()
{
	cout << "机房信息如下： " << endl;
	for (vector<ComputerRoom>::iterator it = vCom.begin(); it != vCom.end(); it++)
	{
		cout << "机房编号： " << it->m_ComId << " 机房最大容量： " << it->m_MaxNum << endl;
	}
	system("pause");
	system("cls");
}

测试显示机房信息功能：

1548648276929

7.5 清空预约

功能描述：

清空生成的order.txt预约文件

7.5.1 清空功能实现

在Manager的cleanFile成员函数中添加如下代码：

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//清空预约记录
void Manager::cleanFile()
{
	ofstream ofs(ORDER_FILE, ios::trunc);
	ofs.close();

	cout << "清空成功！" << endl;
	system("pause");
	system("cls");
}

测试清空，可以随意写入一些信息在order.txt中，然后调用cleanFile清空文件接口，查看是否清空干净

8、 学生模块

8.1 学生登录和注销

8.1.1 构造函数

  • 在Student类的构造函数中，初始化学生信息，代码如下：
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//有参构造(学号、姓名、密码)
Student::Student(int id, string name, string pwd)
{
	//初始化属性
	this->m_Id = id;
	this->m_Name = name;
	this->m_Pwd = pwd;
}

8.1.2 管理员子菜单

  • 在机房预约系统.cpp中，当用户登录的是学生，添加学生菜单接口
  • 将不同的分支提供出来
    • 申请预约
    • 查看我的预约
    • 查看所有预约
    • 取消预约
    • 注销登录
  • 实现注销功能

添加全局函数 void studentMenu(Identity * &manager) 代码如下：

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//学生菜单
void studentMenu(Identity * &student)
{
	while (true)
	{
		//学生菜单
		student->operMenu();

		Student* stu = (Student*)student;
		int select = 0;

		cin >> select;

		if (select == 1) //申请预约
		{
			stu->applyOrder();
		}
		else if (select == 2) //查看自身预约
		{
			stu->showMyOrder();
		}
		else if (select == 3) //查看所有预约
		{
			stu->showAllOrder();
		}
		else if (select == 4) //取消预约
		{
			stu->cancelOrder();
		}
		else
		{
			delete student;
			cout << "注销成功" << endl;
			system("pause");
			system("cls");
			return;
		}
	}
}

8.1.3 菜单功能实现

  • 在实现成员函数void Student::operMenu() 代码如下：
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//菜单界面
void Student::operMenu()
{
	cout << "欢迎学生代表：" << this->m_Name << "登录！" << endl;
	cout << "\t\t ----------------------------------\n";
	cout << "\t\t|                                 |\n";
	cout << "\t\t|          1.申请预约              |\n";
	cout << "\t\t|                                 |\n";
	cout << "\t\t|          2.查看我的预约          |\n";
	cout << "\t\t|                                 |\n";
	cout << "\t\t|          3.查看所有预约          |\n";
	cout << "\t\t|                                 |\n";
	cout << "\t\t|          4.取消预约              |\n";
	cout << "\t\t|                                 |\n";
	cout << "\t\t|          0.注销登录              |\n";
	cout << "\t\t|                                 |\n";
	cout << "\t\t ----------------------------------\n";
	cout << "请选择您的操作： " << endl;
}

8.1.4 接口对接

  • 学生成功登录后，调用学生的子菜单界面
  • 在学生登录分支中，添加代码：
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//进入学生子菜单
studentMenu(person);

添加效果如图：

1548659552298

测试对接，效果如图：

登录验证通过：

1548659590221

学生子菜单：

1548659670651

注销登录：

1548659682402

8.2 申请预约

8.2.1 获取机房信息

  • 在申请预约时，学生可以看到机房的信息，因此我们需要让学生获取到机房的信息

在student.h中添加新的成员函数如下：

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//机房容器
vector<ComputerRoom> vCom;

在学生的有参构造函数中追加如下代码：

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//获取机房信息
ifstream ifs;
ifs.open(COMPUTER_FILE, ios::in);

ComputerRoom c;
while (ifs >> c.m_ComId && ifs >> c.m_MaxNum)
{
	vCom.push_back(c);
}

ifs.close();

追加位置如图：

1548661562158

至此，vCom容器中保存了所有机房的信息

8.2.2 预约功能实现

在student.cpp中实现成员函数 void Student::applyOrder()

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//申请预约
void Student::applyOrder()
{
	cout << "机房开放时间为周一至周五！" << endl;
	cout << "请输入申请预约的时间：" << endl;
	cout << "1、周一" << endl;
	cout << "2、周二" << endl;
	cout << "3、周三" << endl;
	cout << "4、周四" << endl;
	cout << "5、周五" << endl;
	int date = 0;
	int interval = 0;
	int room = 0;

	while (true)
	{
		cin >> date;
		if (date >= 1 && date <= 5)
		{
			break;
		}
		cout << "输入有误，请重新输入" << endl;
	}


	cout << "请输入申请预约的时间段：" << endl;
	cout << "1、上午" << endl;
	cout << "2、下午" << endl;

	while (true)
	{
		cin >> interval;
		if (interval >= 1 && interval <= 2)
		{
			break;
		}
		cout << "输入有误，请重新输入" << endl;
	}

	cout << "请选择机房：" << endl;
	cout << "1号机房容量：" << vCom[0].m_MaxNum << endl;
	cout << "2号机房容量：" << vCom[1].m_MaxNum << endl;
	cout << "3号机房容量：" << vCom[2].m_MaxNum << endl;

	while (true)
	{
		cin >> room;
		if (room >= 1 && room <= 3)
		{
			break;
		}
		cout << "输入有误，请重新输入" << endl;
	}

	cout << "预约成功！审核中" << endl;

	ofstream ofs(ORDER_FILE, ios::app);
	ofs << "date:" << date << " ";
	ofs << "interval:" << interval << " ";
	ofs << "stuId:" << this->m_Id << " ";
	ofs << "stuName:" << this->m_Name << " ";
	ofs << "roomId:" << room << " ";
	ofs << "status:" << 1 << endl;

	ofs.close();

	system("pause");
	system("cls");
}

运行程序，测试代码:

1548728936052

在order.txt文件中生成如下内容：

1548662281801

8.3 显示预约

8.3.1 创建预约类

功能描述：显示预约记录时，需要从文件中获取到所有记录，用来显示，创建预约的类来管理记录以及更新

在头文件以及源文件下分别创建orderFile.h 和 orderFile.cpp文件

orderFile.h中添加如下代码：

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#pragma once
#include<iostream>
using namespace std;
#include <map>
#include "globalFile.h"

class OrderFile
{
public:

	//构造函数
	OrderFile();

	//更新预约记录
	void updateOrder();

	//记录的容器  key --- 记录的条数  value --- 具体记录的键值对信息
	map<int, map<string, string>> m_orderData;

	//预约记录条数
	int m_Size;
};

构造函数中获取所有信息，并存放在容器中，添加如下代码：

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OrderFile::OrderFile()
{
	ifstream ifs;
	ifs.open(ORDER_FILE, ios::in);

	string date;      //日期
	string interval;  //时间段
	string stuId;     //学生编号
	string stuName;   //学生姓名
	string roomId;    //机房编号
	string status;    //预约状态


	this->m_Size = 0; //预约记录个数

	while (ifs >> date && ifs >> interval && ifs >> stuId && ifs >> stuName && ifs >> roomId &&  ifs >> status)
	{
		//测试代码
		/*
		cout << date << endl;
		cout << interval << endl;
		cout << stuId << endl;
		cout << stuName << endl;
		cout << roomId << endl;
		cout << status << endl;
		*/

		string key;
		string value;
		map<string, string> m;

		int pos = date.find(":");
		if (pos != -1)
		{
			key = date.substr(0, pos);
			value = date.substr(pos + 1, date.size() - pos -1);
			m.insert(make_pair(key, value));
		}

		pos = interval.find(":");
		if (pos != -1)
		{
			key = interval.substr(0, pos);
			value = interval.substr(pos + 1, interval.size() - pos -1 );
			m.insert(make_pair(key, value));
		}

		pos = stuId.find(":");
		if (pos != -1)
		{
			key = stuId.substr(0, pos);
			value = stuId.substr(pos + 1, stuId.size() - pos -1 );
			m.insert(make_pair(key, value));
		}

		pos = stuName.find(":");
		if (pos != -1)
		{
			key = stuName.substr(0, pos);
			value = stuName.substr(pos + 1, stuName.size() - pos -1);
			m.insert(make_pair(key, value));
		}

		pos = roomId.find(":");
		if (pos != -1)
		{
			key = roomId.substr(0, pos);
			value = roomId.substr(pos + 1, roomId.size() - pos -1 );
			m.insert(make_pair(key, value));
		}

		pos = status.find(":");
		if (pos != -1)
		{
			key = status.substr(0, pos);
			value = status.substr(pos + 1, status.size() - pos -1);
			m.insert(make_pair(key, value));
		}


		this->m_orderData.insert(make_pair(this->m_Size, m));
		this->m_Size++;
	}

	//测试代码
	//for (map<int, map<string, string>>::iterator it = m_orderData.begin(); it != m_orderData.end();it++)
	//{
	//	cout << "key = " << it->first << " value = " << endl;
	//	for (map<string, string>::iterator mit = it->second.begin(); mit != it->second.end(); mit++)
	//	{
	//		cout << mit->first << " " << mit->second << " ";
	//	}
	//	cout << endl;
	//}
    
    ifs.close();
}

更新预约记录的成员函数updateOrder代码如下：

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void OrderFile::updateOrder()
{
	if (this->m_Size == 0)
	{
		return;
	}

	ofstream ofs(ORDER_FILE, ios::out | ios::trunc);
	for (int i = 0; i < m_Size;i++)
	{
		ofs << "date:" << this->m_orderData[i]["date"] << " ";
		ofs << "interval:" << this->m_orderData[i]["interval"] << " ";
		ofs << "stuId:" << this->m_orderData[i]["stuId"] << " ";
		ofs << "stuName:" << this->m_orderData[i]["stuName"] << " ";
		ofs << "roomId:" << this->m_orderData[i]["roomId"] << " ";
		ofs << "status:" << this->m_orderData[i]["status"] << endl;
	}
    ofs.close();
}

8.3.2 显示自身预约

首先我们先添加几条预约记录，可以用程序添加或者直接修改order.txt文件

order.txt文件内容如下： 比如我们有三名同学分别产生了3条预约记录

1548667534747

在Student类的void Student::showMyOrder()成员函数中，添加如下代码

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//查看我的预约
void Student::showMyOrder()
{
	OrderFile of;
	if (of.m_Size == 0)
	{
		cout << "无预约记录" << endl;
		system("pause");
		system("cls");
		return;
	}
	for (int i = 0; i < of.m_Size; i++)
	{
		if (atoi(of.m_orderData[i]["stuId"].c_str()) == this->m_Id)
		{
			cout << "预约日期： 周" << of.m_orderData[i]["date"];
			cout << " 时段：" << (of.m_orderData[i]["interval"] == "1" ? "上午" : "下午");
			cout << " 机房：" << of.m_orderData[i]["roomId"];
			string status = " 状态： ";  // 0 取消的预约   1 审核中   2 已预约 -1 预约失败
			if (of.m_orderData[i]["status"] == "1")
			{
				status += "审核中";
			}
			else if (of.m_orderData[i]["status"] == "2")
			{
				status += "预约成功";
			}
			else if (of.m_orderData[i]["status"] == "-1")
			{
				status += "审核未通过，预约失败";
			}
			else
			{
				status += "预约已取消";
			}
			cout << status << endl;

		}
	}

	system("pause");
	system("cls");
}

测试效果如图：

1548667252474

8.3.3 显示所有预约

在Student类的void Student::showAllOrder()成员函数中，添加如下代码

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//查看所有预约
void Student::showAllOrder()
{
	OrderFile of;
	if (of.m_Size == 0)
	{
		cout << "无预约记录" << endl;
		system("pause");
		system("cls");
		return;
	}

	for (int i = 0; i < of.m_Size; i++)
	{
		cout << i + 1 << "、 ";

		cout << "预约日期： 周" << of.m_orderData[i]["date"];
		cout << " 时段：" << (of.m_orderData[i]["interval"] == "1" ? "上午" : "下午");
		cout << " 学号：" << of.m_orderData[i]["stuId"];
		cout << " 姓名：" << of.m_orderData[i]["stuName"];
		cout << " 机房：" << of.m_orderData[i]["roomId"];
		string status = " 状态： ";  // 0 取消的预约   1 审核中   2 已预约 -1 预约失败
		if (of.m_orderData[i]["status"] == "1")
		{
			status += "审核中";
		}
		else if (of.m_orderData[i]["status"] == "2")
		{
			status += "预约成功";
		}
		else if (of.m_orderData[i]["status"] == "-1")
		{
			status += "审核未通过，预约失败";
		}
		else
		{
			status += "预约已取消";
		}
		cout << status << endl;
	}

	system("pause");
	system("cls");
}

测试效果如图：

1548667591734

8.4 取消预约

在Student类的void Student::cancelOrder()成员函数中，添加如下代码

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//取消预约
void Student::cancelOrder()
{
	OrderFile of;
	if (of.m_Size == 0)
	{
		cout << "无预约记录" << endl;
		system("pause");
		system("cls");
		return;
	}
	cout << "审核中或预约成功的记录可以取消，请输入取消的记录" << endl;

	vector<int>v;
	int index = 1;
	for (int i = 0; i < of.m_Size; i++)
	{
		if (atoi(of.m_orderData[i]["stuId"].c_str()) == this->m_Id)
		{
			if (of.m_orderData[i]["status"] == "1" || of.m_orderData[i]["status"] == "2")
			{
				v.push_back(i);
				cout <<  index ++  << "、 ";
				cout << "预约日期： 周" << of.m_orderData[i]["date"];
				cout << " 时段：" << (of.m_orderData[i]["interval"] == "1" ? "上午" : "下午");
				cout << " 机房：" << of.m_orderData[i]["roomId"];
				string status = " 状态： ";  // 0 取消的预约   1 审核中   2 已预约  -1 预约失败
				if (of.m_orderData[i]["status"] == "1")
				{
					status += "审核中";
				}
				else if (of.m_orderData[i]["status"] == "2")
				{
					status += "预约成功";
				}
				cout << status << endl;

			}
		}
	}

	cout << "请输入取消的记录,0代表返回" << endl;
	int select = 0;
	while (true)
	{
		cin >> select;
		if (select >= 0 && select <= v.size())
		{
			if (select == 0)
			{
				break;
			}
			else
			{
				//	cout << "记录所在位置： " << v[select - 1] << endl;
				of.m_orderData[v[select - 1]]["status"] = "0";
				of.updateOrder();
				cout << "已取消预约" << endl;
				break;
			}

		}
		cout << "输入有误，请重新输入" << endl;
	}

	system("pause");
	system("cls");
}

测试取消预约：

1548669551036

再次查看个人预约记录：

1548669728023

查看所有预约

1548669753496

查看order.txt预约文件

1548669798037

至此，学生模块功能全部实现

9、 教师模块

9.1 教师登录和注销

9.1.1 构造函数

  • 在Teacher类的构造函数中，初始化教师信息，代码如下：
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//有参构造 (职工编号，姓名，密码)
Teacher::Teacher(int empId, string name, string pwd)
{
	//初始化属性
	this->m_EmpId = empId;
	this->m_Name = name;
	this->m_Pwd = pwd;
}

9.1.2 教师子菜单

  • 在机房预约系统.cpp中，当用户登录的是教师，添加教师菜单接口
  • 将不同的分支提供出来
    • 查看所有预约
    • 审核预约
    • 注销登录
  • 实现注销功能

添加全局函数 void TeacherMenu(Person * &manager) 代码如下：

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//教师菜单
void TeacherMenu(Identity * &teacher)
{
	while (true)
	{
		//教师菜单
		teacher->operMenu();

		Teacher* tea = (Teacher*)teacher;
		int select = 0;

		cin >> select;

		if (select == 1)
		{
			//查看所有预约
			tea->showAllOrder();
		}
		else if (select == 2)
		{
			//审核预约
			tea->validOrder();
		}
		else
		{
			delete teacher;
			cout << "注销成功" << endl;
			system("pause");
			system("cls");
			return;
		}

	}
}

9.1.3 菜单功能实现

  • 在实现成员函数void Teacher::operMenu() 代码如下：
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//教师菜单界面
void Teacher::operMenu()
{
	cout << "欢迎教师：" << this->m_Name << "登录！" << endl;
	cout << "\t\t ----------------------------------\n";
	cout << "\t\t|                                  |\n";
	cout << "\t\t|          1.查看所有预约          |\n";
	cout << "\t\t|                                  |\n";
	cout << "\t\t|          2.审核预约              |\n";
	cout << "\t\t|                                  |\n";
	cout << "\t\t|          0.注销登录              |\n";
	cout << "\t\t|                                  |\n";
	cout << "\t\t ----------------------------------\n";
	cout << "请选择您的操作： " << endl;
}

9.1.4 接口对接

  • 教师成功登录后，调用教师的子菜单界面
  • 在教师登录分支中，添加代码：
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2
//进入教师子菜单
TeacherMenu(person);

添加效果如图：

1548670866708

测试对接，效果如图：

登录验证通过：

1548670949885

教师子菜单：

1548670958602

注销登录：

1548670966988

9.2 查看所有预约

9.2.1 所有预约功能实现

该功能与学生身份的查看所有预约功能相似，用于显示所有预约记录

在Teacher.cpp中实现成员函数 void Teacher::showAllOrder()

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void Teacher::showAllOrder()
{
	OrderFile of;
	if (of.m_Size == 0)
	{
		cout << "无预约记录" << endl;
		system("pause");
		system("cls");
		return;
	}
	for (int i = 0; i < of.m_Size; i++)
	{
		cout << i + 1 << "、 ";

		cout << "预约日期： 周" << of.m_orderData[i]["date"];
		cout << " 时段：" << (of.m_orderData[i]["interval"] == "1" ? "上午" : "下午");
		cout << " 学号：" << of.m_orderData[i]["stuId"];
		cout << " 姓名：" << of.m_orderData[i]["stuName"];
		cout << " 机房：" << of.m_orderData[i]["roomId"];
		string status = " 状态： ";  // 0 取消的预约   1 审核中   2 已预约 -1 预约失败
		if (of.m_orderData[i]["status"] == "1")
		{
			status += "审核中";
		}
		else if (of.m_orderData[i]["status"] == "2")
		{
			status += "预约成功";
		}
		else if (of.m_orderData[i]["status"] == "-1")
		{
			status += "审核未通过，预约失败";
		}
		else
		{
			status += "预约已取消";
		}
		cout << status << endl;
	}

	system("pause");
	system("cls");
}

9.2.2 测试功能

运行测试教师身份的查看所有预约功能

测试效果如图：

1548676922678

9.3 审核预约

9.3.1 审核功能实现

功能描述：教师审核学生的预约，依据实际情况审核预约

在Teacher.cpp中实现成员函数 void Teacher::validOrder()

代码如下：

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//审核预约
void Teacher::validOrder()
{
	OrderFile of;
	if (of.m_Size == 0)
	{
		cout << "无预约记录" << endl;
		system("pause");
		system("cls");
		return;
	}
	cout << "待审核的预约记录如下：" << endl;

	vector<int>v;
	int index = 0;
	for (int i = 0; i < of.m_Size; i++)
	{
		if (of.m_orderData[i]["status"] == "1")
		{
			v.push_back(i);
			cout << ++index << "、 ";
			cout << "预约日期： 周" << of.m_orderData[i]["date"];
			cout << " 时段：" << (of.m_orderData[i]["interval"] == "1" ? "上午" : "下午");
			cout << " 机房：" << of.m_orderData[i]["roomId"];
			string status = " 状态： ";  // 0取消的预约   1 审核中   2 已预约  -1 预约失败
			if (of.m_orderData[i]["status"] == "1")
			{
				status += "审核中";
			}
			cout << status << endl;
		}
	}
	cout << "请输入审核的预约记录,0代表返回" << endl;
	int select = 0;
	int ret = 0;
	while (true)
	{
		cin >> select;
		if (select >= 0 && select <= v.size())
		{
			if (select == 0)
			{
				break;
			}
			else
			{
				cout << "请输入审核结果" << endl;
				cout << "1、通过" << endl;
				cout << "2、不通过" << endl;
				cin >> ret;

				if (ret == 1)
				{
					of.m_orderData[v[select - 1]]["status"] = "2";
				}
				else
				{
					of.m_orderData[v[select - 1]]["status"] = "-1";
				}
				of.updateOrder();
				cout << "审核完毕！" << endl;
				break;
			}
		}
		cout << "输入有误，请重新输入" << endl;
	}

	system("pause");
	system("cls");
}

9.3.2 测试审核预约

测试 - 审核通过

1548677286679

审核通过情况

1548677383681

测试-审核未通过

1548677402705

审核未通过情况：

1548677632792

学生身份下查看记录：

1548677798815

审核预约成功！

至此本案例制作完毕！ ^_^

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