STL 之 Container Concepts

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Container:
   描述:存放各种元素,每个Container必须要有相应的Iterator,元素的存放顺序不定。
也许每次Iterator遍历Container的时候,每次的访问顺序都可能不一样,而且Container
不能保证在同一时刻有超过一个Iterator有效。Container自己拥有包含的元素(如果是指
针Container,那么就仅仅是对指针游泳所有权,而不是指针指向的对象)。Container可以
根据是否可以动态的改变容器大小分为Fixed Sized Container 和 Variable Sized  Con
tainer.
  定义:Container的Size是指包含的元素的个数,非负。
        Container的Area是指该Container所占据的字节数。等于所有的元素占有的空间
+Container附加的空间消耗。
   表达式语义:
    1、x,y表示Container中元素对象。
        表达式包括赋值 x=y,判等x==y,x!=y,比较大小x<y,x<=y,x>y,x>=y.
    2、a,b表示Container对象。表达式包括构造函数,析够函数,拷贝构造函数,赋值运
算符、begin(),end(),size(),max_size(),empty(),swap()。
        b=a ,把容器a拷贝给b,因此a,b的大小也就一致。
        a.begin(),返回一个指向容器的第一个元素的Iterator 
        a.end() , 返回一个指向容器的最后一个元素的Iterator
        a.size() ,返回容器a的元素个数
        a.max_size(),返回容器a可能达到的最大的元素个数,在Fixed Sized Contain
er里面size()==max_size()
        a.empty() ,判断容器a是否为空

Forward Container:
   描述:Forward Container首先是Container,和Container区别的是他的元素存放顺序是
一定的,他的Iterator必定是Forward Iterator,因为他自己是一个Forward Container,I
terator遍历的时候每次的顺序都必定一样。
   表达式语义:a,b表示Container对象。首先他包含Container的表达式,另外还有:a<
b,a==b。
        a<b: 相当于lexicographical_compare(a,b)
        a==b:a,b的大小相同,并且各个位置对应的元素相等

Reversible Container:
   描述:Reversible Container首先是一个ForwardContainer,但是它的Iterator是双向
的(Bidirectional Iterators.),因此也就支持反方向循环子。他所要求的Iterator也
有所加强,必定是Bidirectional Iterators,而不仅仅要求是Forward Iterators。
    表达式语义:a,b表示Container对象。除了ForwardContainer的操作之外,还有rbeg
in(),rend().
       rbegin: 返回一个反方向的循环子,他指向该Container的最后一个元素。
        rend: 返回一个反方向的循环子,他指向该Container的第一个元素。

Random Access Container
   描述:首先Random Access Container是一个Reversible Container,它提供访问任何一
个元素的方法。他所要求的Iterator也有所加强,必定是Random Access Iterator. ,而不
仅仅要求是Bidirectional Iterators。
   表达式语义:a,b表示Container对象。除了Reversible Container的操作之外,还有a
[n]:其中0<N<a.size(),返回该容器的第N个元素


Sequence:
描述:Sequence首先是个可以动态改变大小的Forward Container,另外还支持插入和删除
元素的操作。
表达式语义:X    Sequence类型的容器
a, b  容器X的对象 
T    容器X包含的元素的数据类型
t     数据类型T的对象 
p, q  容器a,b的Iterator对象
n    容器a,b的元素个数
除了Forward Container的操作外,还支持X(n,t),X a(n,t),X(n),X a(n,t),X(i,j),
X a(i,j), a.front(),a.insert(p,t) a.insert(p,n, t), a.insert(p,i,j), a.erase
(p), a.erase(p,q), a.clear(), a.resize(n,t), a.resize(n)
X(n,t)   :创建一个Sequence,size()==n,而每个元素都是t的拷贝
X  a(n,t):创建一个Sequence对象a , a.size()==n,而每个元素都是t的拷贝
X(n)    :创建一个Sequence,size()==n,而每个元素都是T( ),缺省构造函数
X  a(n,t):创建一个Sequence对象a , a.size()==n,而每个元素都是T( )
X(i,j)   :创建一个Sequence对象 , a.size()==size(i-j),而元素是i,j之间的元素的拷
贝,i,j是一个T类型的元素的范围
X a(i,j)  : 创建一个Sequence对象 a, a.size()==size(i-j),而元素是i,j之间的元素的
拷贝
a.insert(p,t):在p处插入一个元素t,a.size()加1,而元素相互间的位置不变
a.insert(p,n,t):在p处插入n个元素t,a.size()加n,而元素相互间的位置不变
a.insert(p,i,j):在p处插入元素,a.size()加(j-i),而元素相互间的位置不变
a.erase(p):删除p指向的元素,返回一个Iterator,指向p指向的元素的后一个元素
a.erase(p,q): 删除p,q之间的元素, 返回一个Iterator,指向q指向的元素的后一个元素

a.clear() : 相当于a.erase(a.begin,a.end)
a.resize(n,t):使Sequence a的size()=n,如果原来的size()>n,则相当于删除多余的元素
,如果原来的size()<n,则填充(n-size())个t元素
a.resize(n):相当于a.resize(n,T())

Front Insertion Sequence
    描述:首先他肯定是一个Sequence,另外他还支持在Sequence的第一个元素之前插入,
或者取得第一个元素、或者删除第一个元素
    表达式:除了Sequence的表达式之外,他还包括:front()、push_front()、pop_f
ront()。
         a.front():取得a的第一个元素,相当于*(a.begin())
         a.push_front(t):在a的第一个元素插入之前t,相当于a.insert(a.begin(),t)

         a.pop_front():删除第一个元素,相当于a.erase(a.begin())

Back Insertion Sequence
    描述:首先他肯定是一个Sequence,另外他还支持在Sequence的最后一个元素之后插入
,或者取得第一个元素、或者删除最后一个元素
    表达式:除了Sequence的表达式之外,他还包括:back()、push_back()、pop_bac
k()。
         a.back():取得a的最后一个元素,相当于*(a.end())
         a.push_back(t):在a的最后一个元素插入之前t,相当于a.insert(a.end(),t)

         a.pop_back():删除最后一个元素,相当于a.erase(a.end())

Associative Container
   描述:他首先是一个Variable Sized Container, 支持根据key从而进行元素的插入和
删除操作(和Sequence不同的是,他无法指定插入和删除的位置)。在Associative Cont
ainer中,每一个元素都有一个相对应的key :在Simple Associative 中,key就是元素自
己本身,而在其他的Associative Container中,key是元素本身值的特殊的一部分。由于
元素是按照他们的key进行存储摆放的,因此也就要求每个key是永久不变的。在Simple A
ssociative 中,就是元素自己本身不可变;在Pair Associative Containers中,元素本
身是可变的,但是作为元素一部分的key就是不可变的。元素对应的key的不可变意味着As
sociative Container的元素是不可赋值(Assignable.)的。而不可赋值也就导致了一个
重要的后果:associative containers没有可变的循环子(mutable Iterator),因为mutab
le iterator要求可以赋值。就是说:如果i是一个mutable iterator,t是i指向的容器的
一个元素,那么*i=t是合法有效的。在Simple associative containers中,元素是永不可
变的,而其他的associative containers呢,则可以通过iterator改变元素的值。比如说P
air Associative Containers,循环子I是map<int,double>类型,则可以通过(*i).second=3改变元素的值。Unique Associative Containers中,所有的元素的
key值都是唯一的,而Unique Associative Containers中,允许多个元素拥有同样的key值

表达式语义:
a.erase(k):删除所有key值为k的元素。返回只是被删除的元素的个数,size减少key值为
k的元素的个数a.count(k)
a.erase(p):删除循环子p所指的元素,size减少1
a.erase(p, q):删除循环子p,q之间的元素,size 减少p,q间元素的个数]
a.clear():清空容器,相当于a.erase( a.begin(),a.end() )
a.find(k):查找key值为k的元素,如果有结果,则返回指向该元素的循环子,否则返回a.
end()
a.count(k):返回key值为k的元素的个数
a.equal_range(k):返回一对循环子,第一个循环子指向key值为k的第一个元素,第二个
元素指向key值为k的最后一个元素

Simple Associative Container
   描述:他的key就是元素自己本身,每个元素本身因为就是key,所以元素都是不可变的


Pair Associative Container
   描述:他的元素的为 pair<const key_type, data_type>,注意:这里的pair的第一个
参数是const,因为key是不可变的,所以元素也就不能是 pair< key_type, data_type>.


Sorted Associative Container
   描述:他的key值是可以排序的,如果两个key是无法比出大小的,那么就认为是相等的
。如果key值大小写无关,那么"abcde" and "aBcDe"这两个key是认为相等的
   表达式:
a.lower_bound(k):返回key值不小于k的最后一个元素,如果有多个和k同样的key,那么返
回第一个元素,如果不存在满足要求的元素, 那么返回end()
a.upper_bound(k):返回key值大于k的第一个元素,如果有多个和k 同样的key,那么返回和
k相同的key的元素中的最后一个的后一个元素,如果不存在满足要求的元素,返回end()

a.equal_range(k):返回一对循环子,第一个是a.lower_bound(k),第二个是a.upper_bou
nd(k)

Hashed Associative Container
描述:Hashed Associative Container是一个利用Hash Table的Container。他的元素的排
列方式不是一定有意义的,甚至于,他的元素是无序的。Hashed Associative Container
中的操作的复杂度是和容器的大小成线性比例的。
哈希函数定义:一元参数函数,输入为key值,返回该key对应的在hash中的位置偏移量。
每个元素将key值代入到hash函数中进行运算,从而决定该元素的存放位置。哈希函数的返
回值仅仅只能由函数带入的参数决定。而hash表可能存放的元素的个数除以hash表的长度
得到的商就是负载因子(load factor)。哈希函数对于Hashed Associative Container来
说很重要,如果哈希函数找得不好,会有冲突(这里的冲突是指两个不同的元素被映射到
同一个位置)。最差的就是所有的元素都被映射到同一个位置,整个函数的复杂度就会增
加,变成和容器的size成线性比例关系。
表达式语义:
X  A type that is a model of Hashed Associative Container 
a  Object of type X 
t  Object of type X::value_type 
k  Object of type X::key_type 
p, q  Object of type X::iterator 
n  Object of type X::size_type 
h  Object of type X::hasher 
c  Object of type X::key_equal 

X() ,X a:缺省构造函数,容器的size为0,容器拥有的长度是一个未定值,该容器使用
hasher()为他的哈希函数,而key_equal()作为它的元素的key值比较函数。
X(n) X a(n) :容器的size=0,但是容器拥有的长度是n, 使用hasher()为他的哈希函数,
而key_equal()作为它的元素的key值比较函数。
X(n, h) X a(n, h): 容器的size=0,但是容器拥有的长度是n, 使用h()为他的哈希函数,
而key_equal()作为它的元素的key值比较函数。
X(n, h, k)  X a(n, h, k): 容器的size=0,但是容器拥有的长度是n, 使用h()为他的哈希
函数,而k()作为它的元素的key值比较函数。
a.hash_funct():返回该容器的哈希函数
a.erase(k):删除容器里面key值为k的元素,整个容器的size减少a.count(k),返回删除的
元素个数
a.find(k):查找key值为k的元素,如果有结果,则返回指向该元素的循环子,否则返回a
.end()
a.equal_range(k):返回一个范围,从第一个key为k的元素到最后一个key为k的元素,如
果没有找到,那么返回一个空的范围
a.bucket_count():返回容器的长度
a.resize(n):增加容器的长度,最少为n,如果原来的长度大于n,那么不动 。注意:改变
容器的大小并不会使得该容器的循环子失效,但是可能会影响各个循环子之间的先后的顺
序。本来在前面的循环子在容器的长度改变之后可能到了后面。

Unique Associative Container
   描述:所有的元素的各自的key值各不相同,所以a.count(k)的返回值或者为0或者为1
,a.insert(t)在这里也具有一定的特殊性:如果t已经在Unique Associative Container
存在了,那么就不插入,如果不存在,则插入。返回值为pair<>,第一个元素是一个指向t
的循环子,第二个是一个是否进行插入的布尔值。

Multiple Associative Container
   描述:取消了Unique Associative Container限制的容器

Unique Sorted Associative Container
   描述:需要满足Sorted Associative Container和 Unique Associative Container的
容器

Multiple Sorted Associative Container
   描述:需要满足Sorted Associative Container和Multiple Associative Container的
容器

Unique Hashed Associative Container
   描述:需要满足Hashed Associative Container, Unique Associative Container的容


Multiple Hashed Associative Container
   描述:需要满足Hashed Associative Container, Multiple Associative Container的
容器

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