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旅途

如果想飛得高,就該把地平線忘掉

STL學習小結

提供了類型安全、高效而易用特性的STL無疑是最值得C++程序員驕傲的部分。每一個C++程序員都應該好好學習STL:).???

STL (Standard Template Library 標準模板庫)是C++標準庫的一個重要組成部分,它由Stepanov and Lee等人最先開發,它是與C++幾乎同時開始開發的;一開始STL選擇了Ada作為實現語言,但Ada有點不爭氣,最后他們選擇了C++,一個原因了, C++中已經有了模板。在后來,STL又被添加進了C++庫。1996年,惠普公司又免費公開了STL,為STL的推廣做了很大的貢獻。

STL大體上包括container(容器)、algorithm(算法)和iterator(迭代器),容器和算法通過迭代器可以進行無縫連接。??

STL體現了型編程的思想,它具有高度的可重用性,高性能,高移植性。程序員不用思考具體實現過程,只要能夠熟練的應用就OK了。(有興趣研究具體實現的,可以看侯捷老師編著的《STL源碼剖析》)這樣他們就可以把精力放在程序開發的別的方面。

我非常佩服創造STL的那些計算機和數學精英。因為他們做了一件非常辛苦的事情―――抽 象概念。而STL就是通過把容器抽象為統一的接口,算法利用這個接口,通過迭代器來操縱容器。因為接口不變,實現的容器可以隨意更改。這樣,就為編程、調 試和擴展提供了便利。也許有一天,我們生產軟件的時候也可以想DIY一臺PC一樣簡單,只要拿來相應的實現模塊,通過簡單的拼裝和調試就可以創造一個軟 件。這是多么令人興奮的一件事^_^.不過,到時候,可能會有很多程序員失業了。呵呵,畢竟編寫類庫不需要很多的人員。

雖然STL不是面向對象的,但,我想,每個人都會為它的創造力和高性能而感到興奮和折服。

一、容器?
作為STL的最主要組成部分--容器,分為向量(vector),雙端隊列(deque),表(list),隊列(queue),堆棧(stack),集合(set),多重集合(multiset),映射(map),多重映射(multimap)。

容器????

特性

所在頭文件

向量vector

可以用常數時間訪問和修改任意元素,在序列尾部進行插入和刪除時,具有常數時間復雜度,對任意項的插入和刪除就有的時間復雜度與到末尾的距離成正比,尤其對向量頭的添加和刪除的代價是驚人的高的

<vector>

雙端隊列deque

基本上與向量相同,唯一的不同是,其在序列頭部插入和刪除操作也具有常量時間復雜度

<deque>

list

對任意元素的訪問與對兩端的距離成正比,但對某個位置上插入和刪除一個項的花費為常數時間。

<list>

隊列queue

插入只可以在尾部進行,刪除、檢索和修改只允許從頭部進行。按照先進先出的原則。

<queue>

堆棧stack

堆棧是項的有限序列,并滿足序列中被刪除、檢索和修改的項只能是最近插入序列的項。即按照后進先出的原則

<stack>

集合set

由節點組成的紅黑樹,每個節點都包含著一個元素,節點之間以某種作用于元素對的謂詞排列,沒有兩個不同的元素能夠擁有相同的次序,具有快速查找的功能。但是它是以犧牲插入車刪除操作的效率為代價的

<set>

多重集合multiset

和集合基本相同,但可以支持重復元素具有快速查找能力

<set>

映射map

由{鍵,值}對組成的集合,以某種作用于鍵對上的謂詞排列。具有快速查找能力

<map>

多重集合multimap

比起映射,一個鍵可以對應多了值。具有快速查找能力

<map>

考慮到不同的實際需要,更主要的是效率的需要,我們可以選擇不同的容器來實現我們的程序,以此達到我們提高性能的目的。這也是用好STL的一個難點,但這也是關鍵。

二、算法
算 法部分主要由頭文件<algorithm>,<numeric>和<functional>組成。< algorithm>是所有STL頭文件中最大的一個,它是由一大堆模版函數組成的,可以認為每個函數在很大程度上都是獨立的,其中常用到的功能范 圍涉及到比較、交換、查找、遍歷操作、復制、修改、移除、反轉、排序、合并等等。<numeric>體積很小,只包括幾個在序列上面進行簡單 數學運算的模板函數,包括加法和乘法在序列上的一些操作。<functional>中則定義了一些模板類,用以聲明函數對象。

STL的算法也是非常優秀的,它們大部分都是類屬的,基本上都用到了C++的模板來實現,這 樣,很多相似的函數就不用自己寫了,只要用函數模板就OK了。

我們使用算法的時候,要針對不同的容器,比如:對集合的查找,最好不要用通用函數find(,它對集合使用的時候,性能非常的差,最好用集合自帶的find(函數,它針對了集合進行了優化,性能非常的高。

三、迭代器
它的具體實現在<itertator> 中,我們完全可以不管迭代器類是怎么實現的,大多數的時候,把它理解為指針是沒有問題的(指針是迭代器的一個特例,它也屬于迭代器),但是,決不能完全這么做。

迭代器功能 Abilities Of IteratorGategories

輸入迭代器

Input iterator

向前讀

Reads forward

istream

輸出迭代器

Output iterator

向前寫

Writes forward

ostream,inserter

前向迭代器

Forward iterator

向前讀寫

Read and Writes forward

?

雙向迭代器

Bidirectional iterator

向前向后讀寫

Read and Writes forward and

backward

list,set,multiset,map,mul

timap

隨機迭代器

Random access iterator

隨機讀寫

Read and Write with random

access

vector,deque,array,string

? 每種容器不是萬能的,不能一好百好。比如說,多集在查找方面的優勢是其他序列容器不可比擬的。? 還有,最好不要試圖超越STL,因為:
1、STL實現使用的是最佳算法。它是幾乎完美的。
2、STL實現的設計者通常是相應領域的專家。
3、各領域的專家致力于提供靈活的、強大和高效的庫。這是他們的首要的任務。對于,我們這些其余的人,開發可重用的容器和算法頂多只算第二個目標。我們的首要任務是交付緊扣主題的應用程序。大多數情況下,我們沒有時間和專門的技術去和那些專家相比。

但 是,超越STL不是不可能的。但是一般情況下,你只能靠犧牲可移植性來提高性能,這對于很多情況來說是很不好的。為了,超越STL,我們要付出非常大的努 力。而且,最好我們知道一些STL專家們不知道的東西,爾后我們可以有針對性的進行優化,否則,我們的努力完全有可能白費。

面對這樣一個優秀的庫,并且它是免費的。我們C++程序員沒有理由拒絕它,甚至去自己開發一個庫。

?

posted on 2007-09-05 01:22 旅途 閱讀(759) 評論(0)  編輯 收藏 引用 所屬分類: C++ STL

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