一、STL 库基础概念与示例
1. 容器分类
顺序容器
- 核心特性：按元素插入顺序存储，支持下标访问（类似数组），动态扩展内存。
- 典型容器：
vector（动态数组）。 - 适用场景：需要频繁按顺序访问、尾部插入 / 删除的场景（如队列、栈模拟）。
关联容器
- 核心特性：按元素值的大小自动排序（默认升序），存储位置由值决定，键唯一（
set/map的键不可重复）。 - 典型容器：
set：键值合一（存储的值即键），用于唯一值存储和快速查找。map：键值对存储（key-value），键唯一，值可重复。
- 底层结构：二叉搜索树（
set/map默认使用红黑树，插入时自动平衡排序）。
2. 常用容器操作对比
| 操作 | vector（顺序容器） | set（关联容器） | map（关联容器） |
|---|---|---|---|
| 构造 | vector<int> v; | set<int> s; | map<string, int> m; |
| 新增元素 | v.push_back(10);（尾部插入） | s.insert(10);（自动去重、排序） | m.insert({"apple", 5}); 或 m["apple"] = 5; |
| 删除元素 | v.erase(it);（需迭代器定位） | s.erase(10);（直接传值删除） | m.erase("apple");（按键删除） |
| 修改元素 | v[0] = 20;（下标直接修改） | 不可直接修改键（需 s.erase(old_val); s.insert(new_val);） | m["apple"] = 10;（直接修改值） |
| 查询元素 | 需自定义 find 函数（线性查找） | s.find(10) != s.end();（返回迭代器） | m.find("apple") != m.end();（按键查找） |
| 遍历方式 | 下标遍历、迭代器、范围 for | 迭代器、范围 for（不支持下标） | 迭代器、范围 for |
| 排序 | 需调用 sort(v.begin(), v.end()); | 自动排序（插入时二叉树调整） | 自动按键排序 |
3. 关键注意点
vector不支持<<运算符输出- 需手动遍历元素，不能直接
cout << v;。
- 需手动遍历元素，不能直接
set的键不可修改- 若需修改键值，必须先删除旧元素，再插入新元素。
map的键唯一，值可重复- 键用于排序和查找，值可灵活修改（如统计频率）。
二、示例代码
示例 1：vector 存储整数（顺序容器）
cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm> // 用于sort
using namespace std;
int main() {
vector<int> nums;
// 插入元素
nums.push_back(3);
nums.push_back(1);
nums.push_back(2);
// 遍历（下标方式）
cout << "插入顺序：";
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
cout << nums[i] << " "; // 输出：3 1 2
}
// 排序（需手动调用sort）
sort(nums.begin(), nums.end());
cout << "\n排序后：";
for (auto num : nums) { // 范围for遍历
cout << num << " "; // 输出：1 2 3
}
return 0;
}
关键点：vector 按插入顺序存储，需手动排序，支持下标和迭代器遍历。
示例 2：set 统计唯一字符（关联容器）和 去重
cpp
#include <iostream>
#include <set>
using namespace std;
int main() {
string str = "hello";
set<char> unique_chars;
// 插入字符（自动去重，'l' 只存一次）
for (char c : str) {
unique_chars.insert(c);
}
// 遍历（自动排序：'e', 'h', 'l', 'o'）
cout << "唯一字符：";
for (char c : unique_chars) {
cout << c << " "; // 输出：e h l o
}
return 0;
}
#include <iostream> // 包含输入输出流头文件，用于cin/cout
#include <set> // 包含set容器头文件，用于有序存储和自动去重
#include <string> // 包含字符串头文件，用于处理输入的字符序列
using namespace std; // 使用标准命名空间，简化代码书写
// 定义Data类，用于存储字符及其出现次数
class Data {
private:
char ch; // 私有成员：存储字符（作为set的键，决定排序和唯一性）
int count; // 私有成员：存储字符出现的次数
public:
// 构造函数：初始化字符和计数，默认计数为1（首次出现）
Data(char ch, int count = 1) : ch(ch), count(count) {}
// 重载<运算符：用于set容器排序（按字符的ASCII值升序）
bool operator<(const Data& r) const {
return ch < r.ch; // 比较字符大小，确保set有序存储
}
// 重载后增量运算符++(int)：处理字符重复出现的计数增加
void operator++(int) const {
// 由于函数为const，需通过强制类型转换修改非const成员（注意：此写法不推荐，可能破坏const正确性）
((Data*)this)->count++;
}
// 显示函数：输出字符及其出现次数
void show() const {
cout << ch << "出现了:" << count << "次" << endl;
}
};
int main() {
while (1) { // 无限循环，持续处理用户输入
set<Data> s; // 创建set容器，存储Data对象（自动去重、按ch排序）
string str; // 用于存储用户输入的字符串
cout << "请输入字符:";
cin >> str; // 读取用户输入的一行字符
// 遍历输入字符串的每个字符
for (int i = 0; str[i]; i++) {
// 插入字符到set中，insert返回pair<iterator, bool>：
// first为插入位置迭代器，second表示是否插入成功（true=新插入，false=已存在）
auto p = s.insert(Data(str[i]));
// 如果插入失败（字符已存在），则找到已存在的元素并增加计数
if (!p.second) {
(*p.first)++; // 通过迭代器访问已存在的Data对象，调用后增量运算符
}
}
// 遍历set，输出每个字符的出现次数（set自动按ch排序）
for (auto ele : s) {
ele.show(); // 调用show方法输出结果
}
}
return 0;
}关键点：set 自动去重并按字符 ASCII 值排序，插入重复元素无效。
示例 3：map 统计单词频率（关联容器）
cpp
#include <iostream>
#include <map>
#include <string>
using namespace std;
int main() {
string sentence = "apple banana apple orange";
map<string, int> word_freq; // key=单词，value=频率
// 统计频率（用operator[]修改值）
for (string word : {"apple", "banana", "apple", "orange"}) {
word_freq[word]++; // 键不存在时自动创建，值初始化为0后+1
}
// 遍历输出（按键自动排序：apple, banana, orange）
cout << "单词频率：" << endl;
for (const auto& pair : word_freq) {
cout << pair.first << ": " << pair.second << endl;
// 输出：
// apple: 2
// banana: 1
// orange: 1
}
return 0;
}
关键点：map 按键自动排序，operator[] 简化值的修改，键唯一（重复插入同一键会更新值）。
三、总结
- 顺序容器（如
vector）适合 “按顺序操作” 场景，需手动处理排序和查找。 - 关联容器（如
set/map）适合 “快速查找、去重、排序” 场景，底层二叉树结构保证高效操作（O(log n)）。 - 开发中根据需求选择容器：需顺序访问选
vector，需唯一键选set，需键值对选map。
